如何實現PC(聚碳酸酯)阻燃又透明？

日期：2021-07-21 03:42:49 編輯：科思德塑膠來源：科思德塑膠瀏覽：511

聚碳酸酯PC是一種性能優良、應用廣泛的工程塑料。PC是一種無定形聚合物，具有極高的透明度，透光率可達89%，可以滿足很多對光學、顏色要求高的應用場景，而且其本身具備一定的阻燃效果，可達到V-2級阻燃，是自熄型工程塑料。
然而，在一些應用場景，需要達到1.6mm甚至0.8mm的V-0級阻燃，比如手機殼等電子產品，PC膜，PC板材等領域，而且還要保持PC的透明度，這就有一定的困難了！

目前PC用阻燃劑主要有磷酸酯類，有機矽類和磺酸鹽類等。磷酸酯類阻燃劑（如BDP，RDP）阻燃PC需要添加量大，且容易發生滴落，需要添加抗滴落劑，抗滴落劑則會嚴重影響PC的透明度。能夠保持PC高透明度的主要是磺酸鹽類和有機矽類阻燃劑。
一、磺酸鹽係阻燃劑
磺酸鹽阻燃劑屬於堿土金屬鹽，對PC製品的阻燃效率高，常用的品種主要有2，4，5-三氯苯磺酸鈉 (STB)、苯磺酰基苯磺酸鉀 ( KSS) 、全氟丁基磺酸鉀( PPFBS)。STB含有氯元素，多用於非透明PC體係中。
磺酸鹽阻燃劑阻燃機理：磺酸鹽在300～500℃會降解產生能夠促進 PC交聯成炭的SO2氣體，這個溫度區間與PC的降解溫度相匹配，這種成炭交聯主要是通過促進 PC的異構化和 Fries重排來實現。

1、苯磺酰基苯磺酸鉀(KSS)
KSS使用較廣泛，添加0.05%-0.1%即可使PC的氧指數從27％提高到37％左右，且不會影響PC的透明性。但是單獨使用不能使薄壁製件(厚度≤2.5mm)的阻燃性達到UL94 V-0級。實際應用時常與聚矽氧烷複配，若同時再加入少量含氟聚合物可使材料阻燃性更佳。
2、全氟丁基磺酸鉀(PFBS)
在PC中添加0.06%-0.1%的PFBS即可使PC達到UL94 V-0 (3.2mm)，但要達到1.6mm或者0.8mm的V-0級別仍有困難。為滿足更高的阻燃要求，通常可加入少量矽氧烷進行複配。矽氧烷的用量為配方總量的0.02%-0.3%即可使1.6mm厚樣條阻燃性達到UL-94 V-0級。需注意的是PFBS用量若超過0.1%，不但不能提高PC的阻燃性能，而且會影響PC的透明性。
KSS相比於PFBS，可使PC具有更高的透明度，但是其阻燃效率更低，而且，兩者的添加量與阻燃效果都不是線性關係，並不是添加越多，阻燃效果越好。
目前，全氟丁基磺酸鉀進口產品的價格可達1000元/kg以上，國產產品價格一般＜500元/kg，主要質量差別在於產品的穩定性。國外供應商主要有三菱，3M等企業，國內則有近30家企業生產此產品。
二、有機矽類阻燃劑
矽係阻燃劑分為無機矽係和有機矽係，無機矽係阻燃劑對PC的韌性影響嚴重，使用較少。有機矽係阻燃劑主要是聚矽氧烷和聚矽氧烷衍生物。
矽係阻燃劑阻燃機理為∶矽係阻燃劑在高溫下易遷移到材料表麵，形成—Si—O—或—Si—C—結構，這種結構在材料表麵能夠起到隔熱和阻燃的作用，同時這種多孔結構能夠吸附燃燒過程中的煙和毒氣，具有低煙、低毒的效果；此外，矽係阻燃劑還有促進成炭的作用。
苯基矽氧烷除了能促進PC的異構化和 Fries重排而促進成炭外，還會與Fries 重排生成的酚羥基反應，生成含苯基的交聯成炭的醚結構。
適用於PＣ阻燃的聚矽氧烷從結構上可以分為線形和支鏈形2種，其中線形聚矽氧烷阻燃ＰC的流動性好，衝擊強度高，加工性及可回收性好；支鏈形聚矽氧烷阻燃ＰＣ更容易交聯成炭，阻燃效果更好，且煙霧及有毒氣體生成量較小。
矽氧烷阻燃劑一般添加量為1.5-4wt%，可達到UL 94 V-0 （1.0-1.5 mm），可使PC的透光率保持在87%左右。
大部分的矽係阻燃劑都是以物理添加的方式加入，這需要矽氧烷中苯基含量高，與PC相容性好；還有一種方式是在PC聚合過程中引入矽氧烷單體，形成PC－矽氧烷共聚物，即矽共聚PC。矽共聚PC不僅具有較好的阻燃性能，還具有很好的流動性和低溫韌性。

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