阻燃PC百科名片(Polycarbonate)：催化阻燃系统催化PC

阻燃PC百科名片聚碳酸酯（Polycarbonate），简称PC，是一种无色透明的无定形热塑性材料。阻燃PC的阻燃原理是在燃烧过程中催化PC的炭化，从而达到阻燃的目的。目录  阻燃PC性能 物理性能  化学性能 高效阻燃体系 阻燃PC薄膜的分类及主要品牌和型号展开 阻燃PC的性能 物理性能 聚碳酸酯（PC）无色透明、耐热、耐冲击耐、阻燃，在普通使用温度下具有良好的机械性能。但不抗紫外线。与性能相似的聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯具有良好的抗冲击性、高折射率和良好的加工性能。化学性质 聚碳酸酯耐酸耐油。聚碳酸酯，不耐强碱。高效阻燃体系 下面介绍四类高效阻燃体系，或者通过高效气相阻燃，或者通过抑制凝聚相中自由基的生长，或者通过催化改变聚合物的热分解方式并促进成炭并起到阻燃作用。在用量极少的情况下，就可以满足很多领域的阻燃要求，是阻燃剂的发展方向。此类阻燃体系包括：（1)催化阻燃体系；（2)芳族磺酸盐（酯）；（3)凝聚相自由基抑制剂；（4)高-高效气相阻燃剂，目前用于高分子聚合物的常规阻燃剂阻燃效率低，用量大，破坏了高分子基材原有的优良性能，增加了高分子燃烧或产生的烟气和有毒气体的量在热解过程中增加了材料的价格，并导致阻燃聚合物的加工和回收困难。

因此，寻求一种高效的阻燃体系是阻燃领域人们长期追求的目标。专家预测，具有以下特性之一的阻燃体系可能成为未来有希望的高效阻燃剂。这些特点是：(1)可以抑制凝聚相的氧化反应；(2)具有催化阻燃作用；(3)可以起到高效的气相阻燃作用；( 4)可形成有效的含碳层或含有其他阻燃元素的保护层。现介绍4类高效阻燃体系。1、催化阻燃体系催化阻燃体系指那些在一定条件下可以脱水生成强酸的化合物，可以促进聚合物生成木炭，但这种作用方式对烃类没有影响。在催化剂的作用下，不仅可以大大降低燃烧热，而且材料的阻燃性也大大提高，燃烧产物中只有有毒的水蒸气。例如，加入1.5%铬对聚丙烯可以将聚丙烯的氧指数提高到27，其机理可能涉及聚丙烯的催化脱氢和碳形成。此外，在聚丙烯中加入1%的乙酰丙酮锌和乙酰丙酮钴可以使材料自熄（见表1)）。这样的添加剂可以是催化促氧化剂，其可以改善聚合物的性能。表1 某些金属化合物对聚丙烯的阻燃性能 化合物 落炭性能 无自熄性说明：添加量的质量分数为1%。

另外，在乙丙橡胶中加入2.5%的锡酸锌，可以显着提高三水氧化铝的阻燃性，促进碳层的形成。氧化铬/氧化锌、氧化铁、氧化锌和氧化铝/氧化镁抑制滴落并降低聚烯烃的材料可燃性有机硅阻燃剂阻燃机理有机硅阻燃剂阻燃机理，聚烯烃主要用三水合氧化铝和氢氧化镁阻燃。此外，某些膦-铂配合物可以氧化和催化聚甲基丙烯酸甲酯的交联，从而提高阻燃性。但这种催化剂价格昂贵，效率有限，目前仅作为研究指导。迄今为止，已发现对聚合物最有效的阻燃剂，当铂的质量含量为1×10-6时，可以赋予含硅酸盐填料的硅氧烷阻燃性，增加不燃残留物。据分析，铂在上述体系中的催化作用可能是使硅氧烷链与填料硅酸盐偶联。这表明可以通过催化原理设计出非常有效的阻燃剂。 2、芳香族磺酸盐（酯） 一系列无机和有机芳香族磺酸盐（酯）被发现是非常有效的聚碳酸酯（PC）阻燃剂，用量非常低（催化剂用量）（见表2)@ >.如PC含2)4@>1%左右的2?4?5-三氯苯磺酸钠（钾），可提高PC的氧指数，阻燃等级可达25～35，阻燃阻燃等级可以达到UL 94 V-0级，这种阻燃剂已经在工业上得到应用，芳香族磺酸（酯）的高阻燃性能来自于它能够催化和加速PC的热降解并形成碳材料燃烧表面的一层。

表2所列的其他PC阻燃剂的阻燃机理与芳香族磺酸盐类似。表2 高效PC阻燃剂系列号 阻燃剂质量含量/% PC氧指数/% 1 芳族磺胺金属盐 2)4@>05～2)4@>2 29-40 2 全氟硼酸盐金属盐（+硅胶）2)4@>01～2)4@>03(+2)4@>01～2)4@>05)27-38 3 全氟钛酸盐2)4@>01～2)4 @>1 29-41 4 芳族磺胺金属盐（+全氟金属盐+含卤有机化合物） 总量2)4@>01～2)4@>1 26-39 以下3类化合物的混合物可以用于阻燃PC，总量不超过最终树脂产品质量含量的1%。（1)芳族磺酰胺碱金属盐，ArSO2N-RM+（R为芳基）；（< @2)低聚有机溴化物；(3)聚四氟乙烯(PTFE)。表3列出了上述阻燃PC和一般PC的性能，表中的数据表明，PC含少量阻燃剂, 其物理机械性能与非阻燃材料相当阻燃PC，但氧指数和阻燃性显着提高。表3 阻燃PC与普通PC性能比较 阻燃PC 阻燃PC性能测量 方法 不加聚四氟乙烯 加聚四氟乙烯 一般PC/% 抗拉强度/MPa ASTM D-638 屈服 55.5～65. 3 55.1～62.0 56.5～65.5 中断 55.1～72.3 48.2～68.9 55.1～72.3 断裂伸长率/% ASTM D-638 95～135 80～120 95～135 拉伸模量/MPa ASTM D-638 1929～2412 1929～2412 1929～2412 弯曲模量/MPa ASTM D-790 2067～2549 2067～2549 2067～2549 热变形温度/℃(1.82MPa) ASTM D-648 123～133 123～133 123～133 玻璃化转变温度/℃ DSC(10 ℃/min) 151～153 151～153 151～153 介电常数(105Hz) ASTM D-150 2.95 2.95 2.95 氧指数/% ASTM D-268 36 ～41 36～41 25～27 阻燃性 UL 94 <@k 9@>6mm 试样 V-2 V-0 V-2 3.2mm 试样 V -0 V-0/5V V-23、凝聚相自由基抑制剂聚合物的温度降解，因为氧气可以穿透一些燃烧聚合物的表层。

因此，凝聚相中的抗氧化体系原则上可能具有阻燃效果。然而，大多数抗氧化剂和自由基清除剂在聚合物的氧化裂解温度下对阻燃的效果不是很好，因为在这个温度下，链氧化反应的链引发阶段非常快，通常的抗氧化剂会被破坏。但是，对于在“燃烧传播”和“燃烧自熄”位置之间的表述，加入自由基抑制剂可能有利于使燃烧自熄；而对于一些阻燃聚合物和抗氧化剂，材料也可以被氧化。索引已得到改进（参见表 4））。具有多共轭芳烃结构的高温抗氧化剂或金属还原剂可有效抑制燃烧塑料的表面氧化。以下两种化合物都含有卤酰亚胺和受阻酚，因此可能同时具有阻燃作用和自由基抑制作用。当化合物(I)用于阻燃聚乙烯时，其氧指数比氯酸酐阻燃剂（氯含量相同时）有所提高。但是，为了使抗氧剂发挥高效的阻燃作用，必须设计一种耐高温的抗氧剂体系。表 4 不同抗氧剂对阻燃聚乙烯氧指数的影响 抗氧剂聚乙烯氧指数/% 无22.1±2)4@>4 2,6-二叔丁基-对甲酚23.6 辛基-N-苯基-α-萘胺24.2 N,N'-二苯基-对苯二胺24.2 噻吩嗪23.8 注：抗氧剂质量含量为2 % 4、高效气相抗性 有人认为一些在气相中释放HCl和HBr的阻燃体系可能基本上只起物理作用。

例如，磷酸三（二氯异丙基）酯用于阻燃聚氨酯泡沫。此外，三氯化锑通过化学作用抑制自由基反应；但碳氢化合物的燃烧必须有一些更有效的助燃剂，如羰基铁、四乙基铅、二氯二氧化铬等，它们可以抑制碳氢化合物的燃烧。燃油效率至少比三氯化锑高一个数量级。例如，要将己烷-空气混合物的燃烧率降低 30%，所需的三氯化锑和三氯氧化磷抑制剂的质量分数分别为 1.64% 和 2)4@>98%，而四乙基铅和五羰基铁分别只需要2)4@>18%和2)4@>10%，即后两者仅为前两者的1/10左右。特别是在氢氧火焰中质量分数为 1×10-6 的 Mg、Cr、Mn、Sn 或 U 盐是气相中自由基结合的有效催化剂。但是这样的测试表明，有可能找到比现有阻燃系统效率高一到两个数量级的气相阻燃剂。阻燃PC薄膜的分类及主要品牌型号1、黑色环保阻燃PC：如康隆鑫的FRPC-870B、ITW FORMEX GK-17BK、ITW FORMEX GK-10BK、2、超薄环保阻燃PC：如康隆鑫的FRPC-83、FRPC-83B、ITW FORMEX GK-5BK； 3、无卤环保阻燃PC：如康隆鑫的FRPC-1870B、FRPC-1860、FRPC-1860B、FRPC-1860-1、FRPC-1860-83B、FRPC- 1860W，台湾裕鑫PC-175、PC-165、PC-160。