添加阻燃劑的方法是在PET基體中加入適當種類和用量的小分子化合物阻燃劑,,利用阻燃劑和基體材料在燃燒時的氣相或(和)凝聚相阻燃作用來提高PET的阻燃性能。其優(yōu)點是方法簡單,,成本較低,,能夠方便靈活地調節(jié)所得PET的阻燃性能和阻燃級別,滿足各種實際應用的需要,,因而是目前應用較廣泛的一種方法,。其存在的主要問題是這些小分子化合物阻燃劑大多數(shù)阻燃效率較低,,添加量大,在賦予PET阻燃性能的同時往往會對材料的加工性能和力學性能產生負面影響,。此外,,這些阻燃劑與PET的化學組成差別較大,因此相容性較差,,在加工和使用過程中阻燃劑可能會從PET中遷移和析出,,影響到制品的外觀品質和阻燃效果的持久性。
可作阻燃劑添加入PET的化合物有多種,,如在PET中加入十溴二苯醚(DBDPO)可以起到良好的阻燃效果,。這是因為該阻燃劑含溴量高,分解溫度大于350℃ ,,是一種純度高,、熱穩(wěn)定性的溴化芳香族阻燃劑。但是自20世紀80年代以來,,人們發(fā)現(xiàn)DBDPO的熱解產物中含有多溴二苯并二惡烷(PBDD)和多溴二苯并呋喃(PBDF)兩種有毒物質,,其中后者具有強致癌作用,關于這一問題的風險評估仍在研究之中,,許多國家并沒有采取措施加以限制,。目前國內阻燃PET生產廠仍廣泛使用DBDPO作主要阻燃劑。
在PET中加入磷酸三苯酯,、磷酸*苯酯,、磷酸三乙酯、含溴三磷酸酯(TDBPPE)等制造阻燃PET,,也是采用了添加阻燃劑的方法進行阻燃,。其中TDBPPE特別適合PET的阻燃,這是因為TDBPPE在同一分子內含有溴和磷,,具有鹵-磷協(xié)同效應,,而且磷在PET中的阻燃效率*。用TDBPPE制造阻燃PET時,,可以與三氧化二銻并用,,也可以單獨使用。用TDBPPE制造阻燃30%玻纖增強PET時,,銻酸鈉與TDBPPE間存在對抗作用,,可明顯降低材料的氧指數(shù)及阻燃性。例如,,用15% TDBPPE與5%銻酸鈉制造阻燃30%玻纖增強PET時,,材料的氧指數(shù)為29.4%,UL阻燃等級為V- 2級(1.6mm),燃燒時間為5.1s,。但如果以5%的TDBPPE取代原配方中的5%銻酸鈉,,則材料的氧指數(shù)提高至36.5%,阻燃性達V- 0級,,燃燒時間降為0.1s,。對PET阻燃材料的氧指數(shù)而言,添加TDBPPE的效果是比較好的,。但作為磷酸酯類添加型阻燃劑也有不足,,主要是磷酸酯類阻燃劑大多為液體,耐熱性差,,揮發(fā)性大,,相容性也不夠好,且阻燃劑含磷量與阻燃效果大體成正比,。因此開發(fā)具有優(yōu)良耐熱性和相容性,、易于使用等優(yōu)點的固體高分子量的縮聚型磷酸酯成為磷系阻燃劑是發(fā)展的趨勢。美國Monsanto公司開發(fā)的Phosgard 2XC-20就是一種非揮發(fā)性磷酸酯阻燃劑,,其用于PET的阻燃取得了較好的效果,。
無機磷系阻燃劑也可用于PET材料的阻燃,主要有紅磷,、磷酸鹽,、聚磷酸銨,,屬非鹵阻燃劑,,其中紅磷是一種較好的PET阻燃劑,具有添加量少,、用途廣等優(yōu)點,。由于紅磷只含阻燃元素,因此其比其它磷系阻燃劑效率高,,特別是對PET含氧高分子材料較為有效,。但普通紅磷易吸潮,放出磷化氫氣體,,且與PET的相容性差,,因此一般難以作為阻燃劑直接使用。而微膠囊化紅磷阻燃劑降低了紅磷的活性,,解決了相容性問題,,從而使紅磷在實際應用中發(fā)揮了重要的作用。在再生的PET塑料中加入質量分數(shù)為5%的微膠囊紅磷,,與無機阻燃劑協(xié)同添加,,結果極限氧指數(shù)(LOI)達到35.5。隨著紅磷阻燃劑的發(fā)展,,白度化微膠囊紅磷阻燃劑的開發(fā)克服了紅磷阻燃劑在材料中應用的顏色限制,,由于其具有與樹脂相容性好,、在使用過程中不泛紅、阻燃效率高,、毒性小等優(yōu)點,,因此較適合于本色阻燃PET工程塑料的生產。此外,,磷酸鹽在熱塑性聚酯中也是一種有效的阻燃劑,。其中聚磷酸銨(APP)是近年發(fā)展起來的磷系無機阻燃劑,由于它含磷量高,、含氮量多,,且具有熱穩(wěn)定性好、水溶性小,、阻燃效力大等優(yōu)點,,因此在許多領域中得到了廣泛的應用。但APP高溫下受熱分解產生小分子化合物,,難以滿足熱塑性在較高溫度下加工的要求,,因此,近年來采用微膠囊技術對APP進行包覆處理,,以賦予其更高的熱穩(wěn)定性和耐水性,,作為PET工程塑料的阻燃劑。
氮系阻燃劑也可用于PET的阻燃,,目前應用的含氮阻燃劑主要包括三大類:三聚氰胺,、雙氰胺、胍鹽及其衍生物,。其中三聚氰胺,、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯是阻燃劑市場中有發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N。關于氮系阻燃劑的阻燃機理,,通常認為氮系阻燃劑受熱分解后,,易放出氨氣、氮氣,、深度氮氧化物,、水蒸汽等不燃性氣體,不燃性氣體的生成以及阻燃劑分解吸熱(包括一部分阻燃劑的升華吸熱)帶走大部分熱量,,極大地降低聚合物的表面溫度,。不燃性氣體起到了稀釋空氣中的氧氣和PET受熱分解產生的可燃性氣體的作用,同時由于PET有含氮阻燃劑的存在,,燃燒時還能與空氣中氧氣反應生成二氧化碳,、水和含氮氧化物,在消耗材料表面氧氣的同時,達到良好的阻燃效果,。氮系阻燃劑的主要優(yōu)點是阻燃,、不含鹵素、無腐蝕作用等,。
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