如何实现PC(聚碳酸酯)阻燃又透明？

日期：2021-07-21 03:42:49 编辑：科思德塑胶来源：科思德塑胶浏览：595

聚碳酸酯PC是一种性能优良、应用广泛的工程塑料。PC是一种无定形聚合物，具有极高的透明度，透光率可达89%，可以满足很多对光学、颜色要求高的应用场景，而且其本身具备一定的阻燃效果，可达到V-2级阻燃，是自熄型工程塑料。
然而，在一些应用场景，需要达到1.6mm甚至0.8mm的V-0级阻燃，比如手机壳等电子产品，PC膜，PC板材等领域，而且还要保持PC的透明度，这就有一定的困难了！

目前PC用阻燃剂主要有磷酸酯类，有机硅类和磺酸盐类等。磷酸酯类阻燃剂（如BDP，RDP）阻燃PC需要添加量大，且容易发生滴落，需要添加抗滴落剂，抗滴落剂则会严重影响PC的透明度。能够保持PC高透明度的主要是磺酸盐类和有机硅类阻燃剂。
一、磺酸盐系阻燃剂
磺酸盐阻燃剂属于碱土金属盐，对PC制品的阻燃效率高，常用的品种主要有2，4，5-三氯苯磺酸钠 (STB)、苯磺酰基苯磺酸钾 ( KSS) 、全氟丁基磺酸钾( PPFBS)。STB含有氯元素，多用于非透明PC体系中。
磺酸盐阻燃剂阻燃机理：磺酸盐在300～500℃会降解产生能够促进 PC交联成炭的SO2气体，这个温度区间与PC的降解温度相匹配，这种成炭交联主要是通过促进 PC的异构化和 Fries重排来实现。

1、苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)
KSS使用较广泛，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。但是单独使用不能使薄壁制件(厚度≤2.5mm)的阻燃性达到UL94 V-0级。实际应用时常与聚硅氧烷复配，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(PFBS)
在PC中添加0.06%-0.1%的PFBS即可使PC达到UL94 V-0 (3.2mm)，但要达到1.6mm或者0.8mm的V-0级别仍有困难。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%即可使1.6mm厚样条阻燃性达到UL-94 V-0级。需注意的是PFBS用量若超过0.1%，不但不能提高PC的阻燃性能，而且会影响PC的透明性。
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。
二、有机硅类阻燃剂
硅系阻燃剂分为无机硅系和有机硅系，无机硅系阻燃剂对PC的韧性影响严重，使用较少。有机硅系阻燃剂主要是聚硅氧烷和聚硅氧烷衍生物。
硅系阻燃剂阻燃机理为∶硅系阻燃剂在高温下易迁移到材料表面，形成—Si—O—或—Si—C—结构，这种结构在材料表面能够起到隔热和阻燃的作用，同时这种多孔结构能够吸附燃烧过程中的烟和毒气，具有低烟、低毒的效果；此外，硅系阻燃剂还有促进成炭的作用。
苯基硅氧烷除了能促进PC的异构化和 Fries重排而促进成炭外，还会与Fries 重排生成的酚羟基反应，生成含苯基的交联成炭的醚结构。
适用于PＣ阻燃的聚硅氧烷从结构上可以分为线形和支链形2种，其中线形聚硅氧烷阻燃ＰC的流动性好，冲击强度高，加工性及可回收性好；支链形聚硅氧烷阻燃ＰＣ更容易交联成炭，阻燃效果更好，且烟雾及有毒气体生成量较小。
硅氧烷阻燃剂一般添加量为1.5-4wt%，可达到UL 94 V-0 （1.0-1.5 mm），可使PC的透光率保持在87%左右。
大部分的硅系阻燃剂都是以物理添加的方式加入，这需要硅氧烷中苯基含量高，与PC相容性好；还有一种方式是在PC聚合过程中引入硅氧烷单体，形成PC－硅氧烷共聚物，即硅共聚PC。硅共聚PC不仅具有较好的阻燃性能，还具有很好的流动性和低温韧性。

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