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泰思泰克:阻燃PC的种类、物性与应用
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一、阻燃PC的种类:
1、含磷阻燃PC:含磷阻燃剂作为一种重要的无卤阻燃剂具有高效、低毒的优点。 三个最具代表性的磷系阻燃剂有磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(BDP)和双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP),在这三种磷系阻燃剂中,TPP的效果最差,BDP的效果最优。TPP在气相发挥阻燃作用,RDP主要在气相发挥G11燃作用并也有凝固相阻燃,而BDP主要在凝固相起到阻燃作用同时也有气相阻燃。从极限氧指数(LOI)测试来看,TPP和RDP的阻燃效果略好于BDP,而锥形量热测试的结果却是BDP最好。在阻燃使用量上,采用22份APP与8份季戊四醇(PER)复配阻燃则能使L0I达33%,达到UL94 V-0级,次磷酸钙和次磷酸铝对PC阻燃性能的影响,结果表明添加8%的次磷酸钙能使PC达到U194 V-O级,降低次磷酸钙的质量分数至5%,并辅以2%的TPP也能使PC达到UL94 V-O级。磷系阻燃最大的缺点是颜色问题,这大大限制磷系阻燃剂的应用范围,其易水解、加工和回收困难。
2、含硅阻燃PC:硅是一种新型的环保阻燃剂,具有高效阻燃、低烟、低毒、无污染、对塑料的加工性能和物理力学性能影响小。从阻燃剂的应用量来说,该阻燃剂的质量分数为30%时,能使PC合金的LOI从21.2%提高至27.2%。锥形量热测试结果表明,添加DVN后PC的热释放速率的峰值、平均热释放速率、总热释放、有效燃烧热都有所降低。扫描电子显微镜分析表明,阻燃PC燃烧后形成的炭层外表面较光滑而内表面蓬松,这为提高树脂的阻燃性能起到积极的作用。硅系阻燃剂的另一大优点是不但提高了UL阻燃级别,且能有效提高PC的缺口冲击强度、拉伸屈服强度及拉伸断裂强度。硅树脂阻燃剂良好的热稳定性和在燃烧过程中促使体系成炭是阻燃的关键,当硅树脂中的苯基物质的量分数为90.0%时阻燃性能最好LOT为34.5%,达到UL94 V-0级。硅系阻燃剂的缺点是加工工艺比较复杂,有的还需要侧向喂料。
3、含硫阻燃PC:经有效证明,一系列的含硫化合物是PC的有效阻燃剂,其优点是所需用量低。硫系阻燃剂主要有二苯砜磺酸钾(SSK)和聚苯基膦酸二苯砜酯(PSPPP),在阻燃效果上,将0.5%的SSK和4.5%的PSPPP并用时,PC的LOI达36.8%,可达到UL94 V-0级,这两种阻燃剂之间存在着协同作用。将这两种复合用于阻燃PC,大大提高PC的阻燃性能,增强芳砜磺酸盐与PC的相容性,解决了其易在PC中达到饱和添加量的问题,且能保持PC原有的透明性。
4、纳米阻燃PC:纳米阻燃剂是20世纪80年代末兴起的新型阻燃方法。无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径,它不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级,而且能够保持甚至改善聚合物原有的性能。纳米阻燃剂在同等阻燃剂应用量的阻燃效果上,比传统的阻燃剂有数量级的提高,且能让PC保持优异的力学性能、热性能、阻燃性能和各异向性等。
5、卤素系阻燃剂:说到PC阻燃剂,不得不提卤素阻燃剂。卤素阻燃是指含有卤族元素的阻燃剂。卤素阻燃剂具有阻燃效果好,价格便宜,技术简单等诸多优点。卤素阻燃剂中用量最大的是溴系阻燃剂,其阻燃机理是在高温下分解时,通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基,延缓或终止燃烧的链反应,并释放出一种难燃的气体,可以覆盖在材料表面,从而起到阻燃作用。卤素阻燃剂 的缺点是对环境的不友善,且在高温下会释放出致命气体,会严重威胁人的生命安全,这在很大程度上大的限制其的有效应用,在电器上,甚至于完全拒绝含卤素阻燃剂的PC进入。
二、阻燃PC的物性:
就目前具体应用的阻燃PC来说,主要有两类,增强阻燃、非增强阻燃,玻璃纤维的加入,不仅提高了PC可燃需氧指数,且大大提高了PC的刚性和抗冲击能力,降低了PC的翘曲性,搞了PC的尺寸稳定性的耐候性。非增强PC,阻燃剂的加入,会在一定程度上影响PC的物理特性,但某些阻燃剂的加入会提高PC的流动性和可加工性。目前市场上应用的主要阻燃PC生产厂家的具体牌号有:
台湾的南亚:5310、5410G2、5410G6;
日本的三菱:N-5、7025G系列以及7025N、8525N、3010N;
帝人化学:LN-1250G、LN-2250Y、GN-34**系列;
出光石油化学:D2500、GTN系列;
韩国的三星第一毛织:NH系列;
LG化学:GN系列和GP系列;
美国的液氮:DF系列、DL系列;
沙伯基础创新:920、940、945、920A、940A、945A等;
德国的拜尔:6385、6555、6557、6465、6485、9415、9125、9425等;
三、阻燃PC的应用:
阻燃PC主要应用于电子电气领域以及其他有阻燃需求的应用。具体如电子器件外壳、车灯外壳LED灯罩、灯头插座、笔记本外壳、仪表板、打印机进纸板、打印机进纸导轨、电动工具外壳、电子应用骨架、连接器、商务仪器部件等。
1、含磷阻燃PC:含磷阻燃剂作为一种重要的无卤阻燃剂具有高效、低毒的优点。 三个最具代表性的磷系阻燃剂有磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(BDP)和双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP),在这三种磷系阻燃剂中,TPP的效果最差,BDP的效果最优。TPP在气相发挥阻燃作用,RDP主要在气相发挥G11燃作用并也有凝固相阻燃,而BDP主要在凝固相起到阻燃作用同时也有气相阻燃。从极限氧指数(LOI)测试来看,TPP和RDP的阻燃效果略好于BDP,而锥形量热测试的结果却是BDP最好。在阻燃使用量上,采用22份APP与8份季戊四醇(PER)复配阻燃则能使L0I达33%,达到UL94 V-0级,次磷酸钙和次磷酸铝对PC阻燃性能的影响,结果表明添加8%的次磷酸钙能使PC达到U194 V-O级,降低次磷酸钙的质量分数至5%,并辅以2%的TPP也能使PC达到UL94 V-O级。磷系阻燃最大的缺点是颜色问题,这大大限制磷系阻燃剂的应用范围,其易水解、加工和回收困难。
2、含硅阻燃PC:硅是一种新型的环保阻燃剂,具有高效阻燃、低烟、低毒、无污染、对塑料的加工性能和物理力学性能影响小。从阻燃剂的应用量来说,该阻燃剂的质量分数为30%时,能使PC合金的LOI从21.2%提高至27.2%。锥形量热测试结果表明,添加DVN后PC的热释放速率的峰值、平均热释放速率、总热释放、有效燃烧热都有所降低。扫描电子显微镜分析表明,阻燃PC燃烧后形成的炭层外表面较光滑而内表面蓬松,这为提高树脂的阻燃性能起到积极的作用。硅系阻燃剂的另一大优点是不但提高了UL阻燃级别,且能有效提高PC的缺口冲击强度、拉伸屈服强度及拉伸断裂强度。硅树脂阻燃剂良好的热稳定性和在燃烧过程中促使体系成炭是阻燃的关键,当硅树脂中的苯基物质的量分数为90.0%时阻燃性能最好LOT为34.5%,达到UL94 V-0级。硅系阻燃剂的缺点是加工工艺比较复杂,有的还需要侧向喂料。
3、含硫阻燃PC:经有效证明,一系列的含硫化合物是PC的有效阻燃剂,其优点是所需用量低。硫系阻燃剂主要有二苯砜磺酸钾(SSK)和聚苯基膦酸二苯砜酯(PSPPP),在阻燃效果上,将0.5%的SSK和4.5%的PSPPP并用时,PC的LOI达36.8%,可达到UL94 V-0级,这两种阻燃剂之间存在着协同作用。将这两种复合用于阻燃PC,大大提高PC的阻燃性能,增强芳砜磺酸盐与PC的相容性,解决了其易在PC中达到饱和添加量的问题,且能保持PC原有的透明性。
4、纳米阻燃PC:纳米阻燃剂是20世纪80年代末兴起的新型阻燃方法。无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子材料的新途径,它不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级,而且能够保持甚至改善聚合物原有的性能。纳米阻燃剂在同等阻燃剂应用量的阻燃效果上,比传统的阻燃剂有数量级的提高,且能让PC保持优异的力学性能、热性能、阻燃性能和各异向性等。
5、卤素系阻燃剂:说到PC阻燃剂,不得不提卤素阻燃剂。卤素阻燃是指含有卤族元素的阻燃剂。卤素阻燃剂具有阻燃效果好,价格便宜,技术简单等诸多优点。卤素阻燃剂中用量最大的是溴系阻燃剂,其阻燃机理是在高温下分解时,通过捕捉高分子材料降解反应生成的自由基,延缓或终止燃烧的链反应,并释放出一种难燃的气体,可以覆盖在材料表面,从而起到阻燃作用。卤素阻燃剂 的缺点是对环境的不友善,且在高温下会释放出致命气体,会严重威胁人的生命安全,这在很大程度上大的限制其的有效应用,在电器上,甚至于完全拒绝含卤素阻燃剂的PC进入。
二、阻燃PC的物性:
就目前具体应用的阻燃PC来说,主要有两类,增强阻燃、非增强阻燃,玻璃纤维的加入,不仅提高了PC可燃需氧指数,且大大提高了PC的刚性和抗冲击能力,降低了PC的翘曲性,搞了PC的尺寸稳定性的耐候性。非增强PC,阻燃剂的加入,会在一定程度上影响PC的物理特性,但某些阻燃剂的加入会提高PC的流动性和可加工性。目前市场上应用的主要阻燃PC生产厂家的具体牌号有:
台湾的南亚:5310、5410G2、5410G6;
日本的三菱:N-5、7025G系列以及7025N、8525N、3010N;
帝人化学:LN-1250G、LN-2250Y、GN-34**系列;
出光石油化学:D2500、GTN系列;
韩国的三星第一毛织:NH系列;
LG化学:GN系列和GP系列;
美国的液氮:DF系列、DL系列;
沙伯基础创新:920、940、945、920A、940A、945A等;
德国的拜尔:6385、6555、6557、6465、6485、9415、9125、9425等;
三、阻燃PC的应用:
阻燃PC主要应用于电子电气领域以及其他有阻燃需求的应用。具体如电子器件外壳、车灯外壳LED灯罩、灯头插座、笔记本外壳、仪表板、打印机进纸板、打印机进纸导轨、电动工具外壳、电子应用骨架、连接器、商务仪器部件等。
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