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在塑料用的阻燃劑當中，鹵系和磷系是最常用的兩大類阻燃劑了。

 

鹵系阻燃劑

 

鹵系阻燃劑分為氯系阻燃劑及溴系阻燃劑。氯系阻燃劑的價格便宜，但是熱穩(wěn)定性差，僅適用于加工溫度低于200℃的產品。溴系阻燃劑阻燃效率高，是氯系阻燃劑的２倍，相對用量少，與基體樹脂互容性好，對材料的力學性能影響較小，耐候性和熱穩(wěn)定性好，在阻燃領域有著重要的地位。

 

鹵系阻燃劑主要是在氣相中發(fā)揮阻燃作用，它在受熱時分解放出難燃的鹵化氫氣體，可 以稀釋空氣中氧氣和可燃性氣體的濃度，并能消除或降低聚合物燃燒過程中產生的活性自由基，從而終止或減緩氣相燃燒過程中的鏈式反應，起到阻燃的作用。

 

同時，在凝聚相中鹵系阻燃劑還可通過脫水反應形成炭化層，覆蓋在聚合物表面隔絕空氣，從而在凝聚相起到阻燃作用。

 

鹵系阻燃劑與金屬氧化物、含磷化合物等協(xié)效劑配合使用，阻燃效果更佳，因此在實際應用中，鹵系阻燃劑常與三氧化二銻 （Sb2O3） 協(xié)同使用。

 

然而，鹵系阻燃劑在燃燒過程中會產生濃煙及腐蝕性氣體等，給人類健康和環(huán)境帶來嚴重的二次災害，所以低鹵或無鹵環(huán)保型阻燃劑備受關注。

 

磷系阻燃劑

 

磷系阻燃劑已形成了門類繁多的品種，包括無機磷酸鹽、磷酸酯、磷雜菲、磷腈以及紅磷等。磷系阻燃劑在燃燒過程中分解形成的高沸點含氧酸可以促進聚合物脫水和炭化，并形成炭化殘渣保護層，使聚合物與空氣隔絕。同時，脫出的水分吸收大量的熱，也可降低聚合物表面溫度，從而達到阻燃的效果。   

 

磷系阻燃劑優(yōu)點是毒性和腐蝕性低、熱穩(wěn)定性好、效果持久。歐盟已經禁止在電子設備制造時使用多溴聯苯、多溴聯苯醚等鹵系阻燃劑。磷酸酯類的磷系阻燃劑雙酚Ａ-雙磷酸二苯酯(BDP)與PC/ABS等工程塑料相容性好，并且具有環(huán)保性能好、熱穩(wěn)定性高、對材料性能影響小等優(yōu)點， 因此在手機、筆記本電腦以及電視機等電子電器設備中得到廣泛應用。

 

常用阻燃塑料及其阻燃方案

 

阻燃PC/ABS

 

PC具有沖擊強度高、抗蠕變、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱、透明和介電性能優(yōu)良等優(yōu)點，但同時也存在加工流動性差、容易發(fā)生應力開裂、對缺口敏感、耐磨性差等缺點；ABS具有較好的耐化學藥品性和成型加工性，然而其耐熱和耐候性相對較差。兩者共混改性所得的PC/ABS合金在性能上可互補，廣泛應用于汽車工業(yè)、通信設備、電子電器、照明設備等。

 

為了滿足一些應用領域中的防火安全要求，PC/ABS合金必須具備良好的阻燃性。例如在新能源汽車充電樁以及部分電子電氣阻燃等級要達到V-0。用于PC/ABS共混體系目前效果較好的是熱穩(wěn)定性好的雙磷酸酯類以及磷酸酯齊聚物等，其中BDP對PC/ABS合金表現出良好的阻燃性能.

 

無鹵阻燃PC/ABS的主要生產企業(yè)有科思創(chuàng)、沙比克、LG化學、錦湖日麗、萬華化學、魯西化工等。

 

阻燃PC

 

PC具有耐熱性好、光學性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好、機械強度高以及沖擊強度優(yōu)良等特性，廣泛用于家電、電子電器、汽車配件、機械設備和光學儀器零部件等，全球PC產能超過1000萬噸。

 

PC的極限氧指數 （LOI）可達21%～24%，材料本身可達 UL94 V-2級阻燃，但仍無法滿足特殊領域對阻燃性能的要求，如電子電氣和汽車領域均要求PC阻燃等級達到V-0。

 

阻燃PC中，以全氟烷基磺酸鉀（PPFBS）為代表的磺酸鹽類阻燃劑效果最佳，添加少量(0.5%以下）的磺酸鹽阻燃劑就能顯著改善PC的阻燃性能，達到1.6～3.0mm V-0的阻燃等級，并且改性后PC的物理性能和力學性能與通用PC相當，還能保持透明。

 

工業(yè)化PC產品中使用最多的磷系阻燃劑是三苯基磷酸酯（TPP）、間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）（RDP）和BDP，在阻燃劑的添加量為10%（質量分數）時，1.6mm厚度PC可達V-0級別，其中TPP在高溫下易揮發(fā)，僅在氣相中發(fā)揮阻燃作用；RDP和BDP可同時在氣相和固相發(fā)揮阻燃效果。TPP常溫下為固態(tài)，熱穩(wěn)定性相對較差，在PC加工溫度下容易揮發(fā)；RDP和BDP常溫下為液體，熱穩(wěn)定性較好；BDP較RDP抗水解性能好。

 

阻燃ABS

 

ABS光澤度高、韌性好、耐熱和耐低溫性能好、加工性能優(yōu)異、具有優(yōu)良的綜合力學性能；ABS電性能不隨溫度和濕度的改變而出現很大變化，是良好的絕緣材料，廣泛應用于家用電器、視聽設備、辦公用品和電子電氣等領域，全球產能超過1000萬噸。

 圖片 阻燃ABS用于家電外殼

 

ABS樹脂可燃，LOI為18.3％～18.8％， 按UL94標準屬于HB級別。ABS著火時燃燒速率快，并且放出大量毒氣和黑煙，不利于實際應用。目前主要以鹵素阻燃劑與Sb2O3復配使用， 鹵銻協(xié)同作用對ABS進行阻燃改性，主要用的溴系阻燃劑有TBBA，DBDPE等。

 

阻燃ABS主要應用于電話、電腦、液晶顯示器（LCD） 等電子電氣設備外殼、汽車內構部件和外部構件、小型廚房電器、工具盒真空吸塵器的外殼等。

 

阻燃HIPS

 

HIPS是由聚苯乙烯（PS）與聚丁二烯（PB）通過共聚制得，擁有兩者共同的優(yōu)點，易加工、尺寸穩(wěn)定性好且電絕緣性優(yōu)良、抗沖性較高，成本低，被廣泛應用于食品包裝、家用電器、電子產品及軍用物資的外殼包裝等領域。

 圖片 阻燃HIPS應用于空調外殼

 

但HIPS的LOI僅為18％，易燃燒，為了提高使用安全性，必須對其進行阻燃改性。用于HIPS阻燃改性的主要為溴系阻燃劑如十溴二苯乙烷（DBDPE）等，大多與Sb2O3配合協(xié)同作用，具有優(yōu)良的阻燃效果。

 

阻燃PBT

 

PBT是一種結晶型飽和聚酯，具有優(yōu)異的力學性能、較好的尺寸穩(wěn)定性、良好的電絕緣性以及耐化學藥品腐蝕等特點，廣泛應用于汽車、電子電器、機械等領域。但PBT的阻燃性能差（UL94HB級），在空氣中易燃燒，難以成炭，燃燒時易滴落，且釋放出大量濃煙和有毒氣體，易產生比較大的危險，因此必須對其進行阻燃改性。

 

用于PBT阻燃改性的阻燃劑主要為鹵系阻燃劑，比較常用的是溴系阻燃劑如DBDPE、溴化環(huán)氧樹脂等，通過與Sb2O3配合協(xié)同作用，達到優(yōu)良的阻燃效果。PBT中使用的阻燃劑還包括二乙基次膦酸鋁（ADP）或其與氫氧化鎂、氫氧化鋁等的復配產品。

 

阻燃PA

 

PA具有良好的力學性能、電學性能和較為突出的潤滑性能，廣泛應用于電子元件及汽車零件等領域。未改性的PA阻燃等級為UL94 V-2級，LOI為20％～22％，在接觸到明火的情況下，會發(fā)生快速燃燒，放出大量熱，同時還會因熔融存在滴落現象，這為明火的進一步擴散制造了條件。為防止火災危害，工業(yè)上對汽車、電器等產品中使用的PA復合材料有著明確的阻燃要求，一般需要其達到UL94 V-0級別。

 

鹵系阻燃劑由于與PA相容性好，阻燃效率高，在PA中的應用很廣泛。無鹵阻燃PA中使用的阻燃劑有所區(qū)別，一般純PA阻燃添加12-15%的MCA即可，而PA/GF體系由于“燭芯效應”，需要阻燃效率更高的二乙基次膦酸鋁（ADP），再輔以MPP等起到協(xié)效和降本作用，也有與氫氧化鎂、氫氧化鋁等的復配阻燃PA產品。

 

綜上所述， 目前工程塑料阻燃體系中， 阻燃PC/ABS、阻燃PC主要使用磷系阻燃劑BDP；阻燃ABS、阻燃HIPS、阻燃PBT主要使用溴系阻燃劑，阻燃PA既有溴系阻燃，也有磷氮系阻燃。