PC阻燃劑本身具有一定的阻燃性(UL94 V-2 級別),但在電子電器、汽車、建筑等對阻燃要求較高的領域,需要通過添加PC 專用阻燃劑來提升其阻燃性能,達到 UL94 V-0 甚至更高的阻燃等級。
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根據成分和作用機理,PC 阻燃劑可分為溴系阻燃劑、磷系阻燃劑、無鹵阻燃劑(磷氮系、硅系等)三大類,具體如下:
溴系阻燃劑
代表產品:四溴雙酚 A(TBBPA)、溴代聚碳酸酯低聚物(BPC)、十溴二苯乙烷(DBDPE)等。
作用機理:氣相阻燃為主,高溫下釋放溴自由基,捕捉燃燒鏈式反應中的活性自由基,抑制燃燒。
優點:阻燃效率高,添加量低(通常 2%–5% 即可使 PC 達到 V-0 級別);與 PC 相容性好,對材料力學性能(如沖擊強度)影響小;耐候性和熱穩定性佳,適配 PC 的加工溫度(260–320℃)。
缺點:部分溴系阻燃劑(如多溴聯苯)因環保問題被限制;燃燒時可能產生少量鹵化氫氣體,需配合銻系協效劑(如三氧化二銻)使用,進一步提升阻燃效果。
磷系阻燃劑
代表產品:磷酸酯類(如磷酸三苯酯 TPP、間苯二酚雙磷酸酯 RDP)、膦酸酯類、有機磷腈化合物等。
作用機理:凝聚相阻燃為主,高溫下促進 PC 表面形成致密的炭層,隔絕氧氣和熱量;同時釋放的磷酸類物質可抑制聚合物降解。
優點:無鹵環保,符合 RoHS、REACH 等法規要求;部分產品(如 RDP)兼具阻燃和增韌效果,能改善 PC 的抗沖擊性能;燃燒時煙密度低,無腐蝕性氣體。
缺點:阻燃效率低于溴系,添加量較高(通常 8%–15%);部分磷酸酯類產品耐溫性有限,過量添加可能導致 PC 加工時發黃、力學性能下降。
新型無鹵阻燃劑
磷氮系阻燃劑:如三聚氰胺磷酸鹽、聚磷酸銨(APP)復配體系,通過磷 - 氮協同效應提升阻燃性,環保且煙毒性低,但與 PC 相容性較差,需搭配相容劑使用。
硅系阻燃劑:如聚硅氧烷、硅酮母粒,通過在燃燒表面形成硅氧樹脂層隔熱隔氧,兼具阻燃和抑煙效果,且能改善 PC 的加工流動性和耐候性,是高端 PC 制品的優選。
納米阻燃劑:如納米氫氧化鎂、納米蒙脫土,與 PC 復合后形成納米級分散,提升阻燃性的同時增強材料的力學性能和耐熱性,但添加量較高,分散難度大。