用在PC上的阻燃劑，一文綜述！

聚碳酸酯（Polycarbonate，簡(jiǎn)稱PC），指分子鏈中含有碳酸酯基的聚合物聚合物 德國(guó)科學(xué)家8年Alfred Einhorn第一次合成。這位科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)了幾十年，從未找到合適的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，所以聚碳酸酯養(yǎng)在閨房里。

雙酚A型聚碳酸酯是拜耳1959年首次商業(yè)化生產(chǎn)的較早的聚碳酸酯。

由于聚碳酸酯具有優(yōu)異的熱性能、機(jī)械性能和良好的透光性，廣泛應(yīng)用于電子電器、板材、薄膜、汽車、包裝容器、光盤等領(lǐng)域。其中，電子電器使用較多，占45%。此外，板/板/膜占18%，汽車占16%，三者占80%左右。

聚碳酸酯(PC）作為五大工程塑料之一，廣泛應(yīng)用于電子電器、照明、建筑材料、汽車零部件、食品包裝、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，具有高強(qiáng)度、高透明度、高抗沖擊性、耐熱性等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)中國(guó)將于2022年對(duì)抗PC需求量將達(dá)到240萬(wàn)噸左右。

PC玻璃化溫度為140-150℃，熱變形溫度為135℃，使用范圍從-60℃到120℃，具有良好的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。PC雖然阻燃性能比較PE和PP極限氧指數(shù)好(LOI)可達(dá)21%-24%，材料本身可達(dá)V-2級(jí)阻燃，但仍不能滿足特殊領(lǐng)域阻燃性能的更高要求，需要通過(guò)添加阻燃劑來(lái)提高。主要包括鹵阻燃劑、硅阻燃劑、硼阻燃劑、磺酸鹽阻燃劑、磷阻燃劑等氫氧化鎂、氫氧化鋁、碳納米管等阻燃劑。

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鹵系阻燃劑

鹵素阻燃劑主要是指含有Br或者Cl溴系阻燃劑是較早工業(yè)化生產(chǎn)的元素阻燃劑。加入鹵系阻燃劑PC中，使PC材料增塑，流動(dòng)性好，燃燒熔化時(shí)可帶走部分熱量；同時(shí)，PC燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量鹵化氫氣體，阻止氧氣進(jìn)入；PC裂解會(huì)產(chǎn)生H·和ＨＯ·，它們與鹵化氫氣體結(jié)合，阻斷了自由基和氧氣的進(jìn)一步反應(yīng)。

鹵素阻燃劑具有良好的阻燃效果，但煙霧有毒。隨著環(huán)保要求的提高，鹵素阻燃劑的用量逐年下降。

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硅系阻燃劑

硅阻燃劑可根據(jù)結(jié)構(gòu)差異分為硅和硅。硅阻燃劑具有較高的環(huán)保性，具有阻燃和抑煙作用，對(duì)機(jī)械性能影響較小。阻燃機(jī)制如下：

(1)硅氧烷在高溫下遷移PC在防止可燃?xì)怏w與氧氣接觸材，防止可燃?xì)怏w與氧氣接觸，抑制燃燒蔓延。

(2)硅氧烷能加速PC硅氧烷支鏈可用于成碳形成過(guò)程中，防止拉鏈解聚PC防滴產(chǎn)品。

硅阻燃劑必須復(fù)合，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同阻燃。燃燒后，將形成保護(hù)層，可用于防止滴落。

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硼系阻燃劑

硼阻燃劑具有耐熱性好、毒性低、抑煙的特點(diǎn)。常用的無(wú)機(jī)硼阻燃劑包括硼砂、硼酸、硼酸鋅、硼酸鈣、硼酸銨、硼酸銨、硼酸鈉、硼酸銨和硼酸鋅；有機(jī)硼阻燃劑主要包括硼酸3（2、3-2溴）丙酯、聚硼硅氧烷等。

硼阻燃劑通過(guò)以下四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)阻燃效果：

(1)燃燒時(shí)阻燃劑熔化，吸收部分熱量；

(2)聚合物表面覆蓋阻燃劑，隔離可燃接觸氧氣；

(3)阻燃劑在高溫下釋放結(jié)合水，蒸發(fā)水分使材料冷卻；

(4)可燃物的熱分解途徑發(fā)生變化，可燃?xì)怏w的產(chǎn)生減少。如果與含氮和鹵素阻燃劑混合，產(chǎn)生的難燃?xì)怏wNH3、HX氧氣濃度可稀釋。

硼阻燃劑通常與其它阻燃劑相互配合，以冷卻和隔離氧氣。

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磺酸鹽阻燃劑

磺酸鹽阻燃劑在燃燒條件下分解產(chǎn)生少量烷基鹽PC重排異構(gòu)反應(yīng)，產(chǎn)生大量CO2 和H2 O等不燃物，降低可燃?xì)怏w濃度；也可作為PC酯交換反應(yīng)催化劑，交聯(lián)反應(yīng)和碳，提高阻燃效果。由于添加量少，成品可以基本保持在提高阻燃性能的同時(shí)PC基材的力學(xué)強(qiáng)度等性能。

磺酸鹽是一種自熄性好、對(duì)透明度影響小的阻燃劑，但有滴落點(diǎn)燃，需要與其他防滴落或成炭性好的阻燃劑復(fù)合使用。

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磷系阻燃劑

磷阻燃劑是一種以磷為阻燃元素的無(wú)鹵環(huán)保阻燃劑，可分為無(wú)機(jī)磷阻燃劑和有機(jī)磷阻燃劑。有機(jī)磷阻燃劑主要包括磷腈、芳基磷和氧化磷、磷酸酯、亞磷酸酯、有機(jī)磷鹽和磷氮復(fù)合物，無(wú)機(jī)磷阻燃劑主要包括紅磷、聚磷酸銨、次磷酸鹽等。大多數(shù)磷系阻燃劑只在凝聚相中起阻燃作用，而一些磷系阻燃劑在氣相和固相中起阻燃作用。

磷阻燃劑環(huán)保，成碳性好，自熄性好，但會(huì)導(dǎo)致PC玻璃化轉(zhuǎn)化溫度降低20-40℃，不耐水解，相容性差。