pc阻燃剂能透明吗 (pc阻燃材料和铝的材质)

聚碳酸酯(PC)作为五大工程塑料之一,因其具备优秀的热性能、机械性能以及良好的透光性,因此被广泛应用在电子电器、照明、建筑材料、板材、薄膜、汽车、包装容器、医疗器械、光盘等领域。其中电子电器使用最多,占比45%,此外板材/片材/薄膜占比18%,汽车领域占比16%,三者合计占比约80%。

pc阻燃与全塑料阻燃的区别,pc阻燃剂能透明吗

PC阻燃知多少

PC的玻璃化温度为140-150℃,热变形温度为135℃,使用范围从-60℃到120℃,具有良好的热稳定性和尺寸稳定性。PC的阻燃性能虽比PE和PP好,极限氧指数(LOI)可达21%-24%,材料本身可达V-2级阻燃,但仍无法满足特殊领域对阻燃性能的更高要求,需要通过添加阻燃剂的方式进行改善。

卤系阻燃剂

卤系阻燃剂主要是指含有Br或者CL元素的阻燃剂,其中溴系阻燃剂最早被工业化生产。将卤系阻燃剂添加到PC中,使PC材料发生增塑作用,流动性变好,燃烧熔化时可将部分热量带走;同时PC在燃烧时会产生少量的卤化氢气体,屏蔽了氧气的进入;PC发生裂解会产生H·和HO·,它们会与卤化氢气体结合,阻断了自由基与氧的进一步反应。

硅系阻燃剂

硅系阻燃剂可根据结构差异分为有机硅和无机硅,硅系阻燃剂环保性高,能起到阻燃和抑烟的效果,对力学性能影响较小,阻燃机理如下:

(1)高温下,硅氧烷迁移到PC表面并发生堆积,有效保护基材,同时防止可燃物气体和氧气接触,抑制燃烧蔓延。

(2)硅氧烷能够加速PC的成炭形成过程,硅氧烷的支链存在起到防止拉链式解聚,可应用于PC防滴落产品。

硅系阻燃剂须进行复配以达到协效阻燃,燃烧后会迁移形成保护层,可用于防滴落用途的产品。

硼系阻燃剂

硼系阻燃剂具有耐热性好、毒性低、抑烟的特点。通用的无机硼阻燃剂有硼砂、硼酸、硼酸锌、偏硼酸钙、偏硼酸铵、五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵和氟硼酸锌等;有机硼阻燃剂主要有硼酸三(2,3-二溴)丙酯、聚硼硅氧烷等。

硼系阻燃剂通过以下四个方面实现阻燃效果:

(1)阻燃剂在燃烧时熔化,吸收部分热量;

(2)阻燃剂覆盖于聚合物表面,隔绝可燃与氧气接触;

(3)阻燃剂在高温下释放出结合水,水分蒸发而使材料降温;

(4)可燃物的热分解途径发生改变,可燃性气体的产生减少。若与含氮、卤素阻燃剂互配使用,生成的难燃性气体NH3、HX可稀释氧气的浓度。

硼系阻燃剂通常与其他阻燃剂进行互配使用,发挥其冷却降温和隔绝氧气的作用。

磺酸盐阻燃剂

磺酸盐阻燃剂会在燃烧条件下分解产生少量烷基盐,促使PC发生重排异构反应,产生大量的CO2 和H2O等不燃物,降低可燃性气体浓度;而且它还可作为PC本身发生酯交换反应的催化剂,发生交联反应而成炭,提升阻燃效果。磺酸盐阻燃剂由于添加量少,成品能在提高阻燃性能同时基本保持PC基材的力学强度等性能。

磺酸盐系阻燃剂的自熄性好,对透明性影响小,但存在滴落引燃,需要与其他防滴落或者成炭性良好的阻燃剂复配使用。

磷系阻燃剂

磷系阻燃剂是一种以磷为阻燃元素的无卤环保阻燃剂,可按成分组成分为无机磷阻燃剂和有机磷阻燃剂。有机磷阻燃剂主要有磷腈、芳基磷及氧化磷、磷酸酯类、亚磷酸酯、有机磷盐及磷-氮复合物等,无机磷阻燃剂主要有红磷、聚磷酸铵、次磷酸盐等。大部分磷系阻燃剂只在凝聚相发挥阻燃效果,还有部分磷系阻燃剂可在气相和固相同时发挥阻燃作用。

磷系阻燃剂环保,有良好的成炭性和自熄性,但会导致PC的玻璃化转变温度降低20-40℃,不耐水解,相容性差。

磺酸盐系阻燃剂

在PC中,燃烧时磺酸盐系阻燃剂能促进CO2和H2O的释放,促进酚类物质的生成,促进脂肪族和芳香族化合物的产生,加快PC分子的成炭速率,促使聚合物分子交联。

而且它还可作为PC本身发生酯交换反应的催化剂,发生交联反应而成炭,提升阻燃效果。磺酸盐阻燃剂由于添加量少,成品能在提高阻燃性能同时基本保持PC基材的力学强度等性能。

磺酸盐系阻燃剂的自熄性好,对透明性影响小,但存在滴落引燃,需要与其他防滴落或者成炭性良好的阻燃剂复配使用。

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磺酸盐系阻燃剂分类

1. 苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)

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KSS使用较广泛,它不含卤素,环保经济。添加0.05%~0.1%即可使PC的氧指数从27%提高到37%左右,且不会影响PC的透明性。不足之处是单独使用不能满足更高的阻燃要求,如不能使薄壁制件(厚度≤2.5mm)的阻燃性达到UL-94 V-0级。实际应用时常与聚硅氧烷复配使用。此外若同时再加入少量含氟聚合物可使材料阻燃性更佳。

2. 全氟丁基磺酸钾(PPFBS)

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在PC中添0.06%~0.1%即可使材料阻燃性能达到UL-94 V-0 (3.2mm)。需注意的是用量如超过0.1%,不但不能提高材料的阻燃性能反而会影响PC的透明性。为满足更高的阻燃要求,通常可加入少量硅氧烷进行复配。硅氧烷的用量为配方总量的0.02%~0.3%时即可使1.6mm厚样条阻燃性达到UL-94 V-0级。

KSS相比于PFBS,可使PC具有更高的透明度,但是其阻燃效率更低,而且,两者的添加量与阻燃效果都不是线性关系,并不是添加越多,阻燃效果越好。

目前,全氟丁基磺酸钾进口产品的价格可达1000元/kg以上,国产产品价格一般<500元/kg,主要质量差别在于产品的稳定性。国外供应商主要有三菱,3M等企业,国内则有近30家企业生产此产品。

3. 2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)

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常用于阻燃不透明PC材料,其阻燃效果好。在PC中添加0.1%的STB,氧指数即可达25%~35%。阻燃级可达UL-94 V-0级。STB也可与其他阻燃剂混合协同使用。当单独使用时,整个体系中卤元素含量低于0.15%,在有些规定中被划入无卤材料内。