針對聚碳酸酯(PC)的阻燃，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所邵景昌等研究了四種阻燃劑對PC阻燃性能的影響，同時探討了試樣厚度對阻燃性能測試結(jié)果的影響，從而為不同類型阻燃劑在PC的應(yīng)用提供參考。相關(guān)研究成果刊登于《工程塑料應(yīng)用》2021年第3期，論文題名《阻燃劑類型對聚碳酸酯阻燃性能的影響》。

（1）采用了四種不同類型的阻燃劑：溴系阻燃劑、含硫阻燃劑、含硅阻燃劑和含磷阻燃劑。

（2）考慮到起燃是燃燒過程的重要階段，它既是燃燒的引發(fā)階段，也是燃燒蔓延的關(guān)鍵過程，為此，重點研究了四種阻燃劑對PC灼熱絲起燃溫度(GWIT)的影響以及起燃機(jī)理。

（3）同時利用灼熱絲、垂直燃燒和針焰試驗方法測試各阻燃劑阻燃PC試樣的阻燃性能。

（4）研究了不同試樣厚度對各阻燃PC四種阻燃測試結(jié)果的影響。

特色1四種不同類型的阻燃劑

（1）阻燃劑

苯氧基封端四溴雙酚A碳酸酯齊聚物(溴化齊聚物)：BC–58，美國科聚亞公司；

三氯苯磺酸鈉(磺酸鹽)：STB–FR，美國Arichem公司；

聚硅氧烷+穩(wěn)定劑+烷基苯砜混合物(聚硅氧烷混合物)：MR–01，日本鐘淵公司；

間苯二酚雙二(2，6-二甲基苯基)磷酸酯(磷酸酯)：PX220，浙江萬盛股份有限公司。

（2）制備

將PC在100℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥4 h，然后將干燥后的材料和阻燃劑按照表1 配方( 參考有關(guān)文獻(xiàn)研究和阻燃劑使用說明，選擇阻燃劑最佳用量)在高速混合機(jī)中混合，再加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出、冷卻、切粒，擠出機(jī)溫度為280～300℃，轉(zhuǎn)速為300～400 r／min。將制得的粒料經(jīng)注塑機(jī)注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣，注塑溫度為260～300℃，注塑壓力為110 MPa。

特色2、四種阻燃劑對PC GWIT的影響

下圖是試樣厚度為2 mm時PC及阻燃PC的GWIT測試結(jié)果。相比純PC，磺酸鹽、聚硅氧烷混合物和磷酸酯改性PC的GWIT降低，溴化齊聚物改性PC的GWIT則明顯升高。

熱重分析發(fā)現(xiàn)，磺酸鹽、聚硅氧烷混合物和磷酸酯阻燃劑降低了PC的熱分解溫度，即在較低溫度下即可分解出足夠的可燃性氣體而起燃。溴化齊聚物阻燃PC則相反，溴化齊聚物顯著提升了PC的熱分解溫度，需達(dá)到較高的溫度才可以分解足夠的可燃?xì)怏w。結(jié)合聚合物分解的可燃性氣體因素可以判定影響PC起燃快慢的主要因素是熱分解溫度，即相比成炭對熱傳導(dǎo)的影響，決定GWIT的主要因素是材料的熱分解溫度。熱分解溫度越高，分解足夠的可燃性氣體越困難，GWIT 越高。

特色3利用灼熱絲、垂直燃燒和針焰試驗方法測試不同類型PC阻燃性能

表2列出試樣厚度為2 mm時各PC 的灼熱絲可燃性指數(shù)(GWFI)、垂直燃燒、針焰測試結(jié)果和部分詳細(xì)數(shù)據(jù)。由表2可以看出，雖然磺酸鹽、聚硅氧烷混合物和磷酸酯降低了PC的GWIT，但它們與溴化齊聚物均可提升PC的耐燃燒性能。另外，阻燃劑一定添加量下，溴化齊聚物和磺酸鹽阻燃PC 可同時滿足GWFI 960℃、垂直燃燒等級V–0級和通過針焰試驗測試的要求。聚硅氧烷混合物阻燃PC在垂直燃燒等級達(dá)到V–0級和通過針焰試驗測試的情況下，GWFI僅達(dá)到930℃。磷酸酯阻燃PC在GWFI 960℃及通過針焰試驗測試情況下，垂直燃燒等級仍停留在V–2級。

特色4

試樣厚度對四種阻燃測試結(jié)果的影響

表3列出不同試樣厚度下各PC 的阻燃性能測試結(jié)果。由表3可以看出，隨著試樣厚度增加，磺酸鹽和磷酸酯阻燃PC的GWIT降低，溴化齊聚物阻燃PC的GWIT升高，聚硅氧烷混合物阻燃PC的GWIT無明顯變化；隨著試樣厚度增加，四種阻燃劑阻燃PC的GWFI、垂直燃燒等級整體上升高，針焰試驗結(jié)果變好。試樣厚度為3 mm時，四種阻燃PC的GWFI均達(dá)到960℃且均通過針焰試驗測試，但磷酸酯阻燃PC的垂直燃燒等級仍為V–1級。