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聚碳酸酯无卤阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-10-25 11:42:57
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,具有突出的高冲击强度、透明性、尺寸稳定性、热变形温度,有较宽的温度使用范围(-60℃~120℃),耐老化性好,有优良的电绝缘性能等,因此被广泛应用于电子、电器、建筑、医疗器械、计算机、光学仪器、航天航空等领域,对聚碳酸酯无卤阻燃剂的需求越来越大。

随着汽车、电子电气、通讯设备等行业的日益发展,对产品塑料部件的阻燃性能要求越来越高,虽然PC本身具有一定阻燃性,能达到UL-94 V2级,优于普通的热塑性聚合物,但仍不能满足某些领域对PC阻燃性能的要求,而且PC燃烧时滴落的热熔体很容易引起附近材料着火,因此必须对PC进行阻燃改性。

传统的阻燃聚碳酸酯(PC)材料常用的是溴系阻燃剂,一般添加量不是很大就可以很好的使PC达到UL-94 V0的阻燃性能,而且阻燃PC的物理性能也较佳,但溴系阻燃剂因其对环境造成污染而逐渐被限制使用,而且卤系阻燃剂裂解时产生的腐蚀性气体易导致电子电气设备关键部件的失灵等,给人们的生活安全等带来极大的隐患,因此,随着人们对阻燃高分子材料环保要求的越来越高,低卤或无卤、低毒、抑烟、高效化、多功能化已成为阻燃剂开发及应用研究领域的热点。

目前无卤阻燃剂已经在阻燃PC中得到越来越广泛的应用。常用的聚碳酸酯无卤阻燃剂主要有磷系、硼系、硅系、磺酸盐系等,与溴系阻燃剂相比,聚碳酸酯无卤阻燃剂均有利于保护生态环境及人类健康。

磷系阻燃剂添加量大,多数分解温度比较低,对材料的力学性能影响比较大,而且易腐蚀模具,降低聚合物的加工性能,并且部分存在毒性物质从塑料中渗出,而造成二次污染;硼系阻燃剂阻燃效率不高,通常只有通过复配才能达到较好的效果;有机硅系化合物被认为是一类高效、低毒、环境友好型阻燃剂,但成本较高限制了它的使用,常与其他阻燃剂复合使用;磺酸盐系阻燃剂阻燃效率高,添加量极少即可使PC达到UL-94 V0级(3.2mm),但要满足更高的阻燃性能则需要与其他阻燃剂复配使用。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

中文名称:磷酸三(2-氯乙基)酯,三(2-氯乙基)磷酸酯(TCEP)

英文名称:Tris(2-chloroethyl) phosphate

中文别名:三氯乙基磷酸酯阻燃增塑剂;;磷酸三(β-氯乙酯);2-氯乙基磷酸双(2-氯乙基)酯;三(β-氯乙基)磷酸酯;磷酸三(2-氯乙基)酯;TCEP;磷酸三氯乙酯

CAS RN:115-96-8

EINECS号:204-118-5

分 子 式:C6H12Cl3O4P

分 子 量:285.4898

磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)用途:

1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。

2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。

3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.


一般阻燃剂的阻燃机理可分为以下几种:

(1)、气相阻燃,即抑制在燃烧反应中起链增长作用的自由基;

(2)凝聚相阻燃,即在固相中终止聚合物的热分解和阻止聚合物释放可燃性气体;

(3)中断热交换,即将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上,使聚合物不再持续分解。而磺酸盐对PC的阻燃机理与上述不同,据相关文献介绍,大多数认为在高温下磺酸盐能促进PC的异构化,并放出CO2和H2O等不燃物,异构化能提高PC的交联和加快成炭速率,在PC表面形成炭层,不燃气体可稀释可燃物,这都有助于PC的阻燃。此外,交联作用还可以有效抑制熔滴的形成。

原辅材料:磺酸盐阻燃剂A:AFR-01,无卤无磷阻燃剂;磺酸盐类阻燃剂B:AFR-02,无卤无磷阻燃剂;硅系阻燃剂C;聚四氟乙烯(PTFE)D

设备及仪器:双螺杆挤出机:TSE-40型/75型;注塑机:S900型;万能拉力试验机:CMT6104型;摆锤式冲击试验机:ZBC1400-2型;水平垂直燃烧测试仪:ZF-3型。

将原辅材料与其它助剂按一定比例混合后,通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒,粒料烘干后,采用注塑机制成标准试样,标准试样成型后在温度(23±2)℃,湿度(50±5)%的环境中放置24H后再按照测试标准进行相应测试。

拉伸强度测试:按GB/T 1040-2006测试;弯曲强度测试:按GB/T 9341-2008测试;冲击强度测试:按GB/T 1043-2008测试;燃烧性能测试:按UL-94标准测试,试样测试厚度3.2mm、1.6mm。

不同磺酸盐阻燃剂(A、B)的不同配比对阻燃PC的影响,可以看出:

(1)极低添加量的阻燃剂A(0.15)、B(0.2)都可使较厚的样片(3.2mm)达到UL-94 V0的阻燃级别,阻燃效率极高,但对于薄壁制件效果不好。

(2)随着阻燃剂用量的增加,阻燃的效果不是更好,而是阻燃效果更差。一般用量控制在A:0.1-0.2%,B:0.1-0.3%。

(3)因为阻燃剂的添加量极低,很好的保持了PC的性能,基本没有太大改变。

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