PC阻燃剂是一类能抑制 PC 材料燃烧、延缓燃烧蔓延或降低燃烧危害的化学添加剂,通过改变 PC 的燃烧反应路径、形成阻燃保护层或稀释可燃气体等方式发挥作用。

根据化学结构和作用机理,PC 阻燃剂主要分为以下几类:
1. 溴系阻燃剂
作用机理:通过在高温下分解产生溴自由基,捕获燃烧反应中的活性自由基(如 H・、OH・),终止链式反应;同时生成溴化氢气体,稀释氧气和可燃气体。
常用类型:
四溴双酚 A(TBBPA):与 PC 相容性好,阻燃效率高,是 PC 中最常用的溴系阻燃剂之一,常与三氧化二锑(Sb₂O₃)协效使用。
溴化环氧树脂、溴化聚碳酸酯低聚物:与 PC 相容性优异,可减少材料力学性能的下降。
优点:阻燃效率高,添加量少(通常 5%-15% 即可达到 UL94 V-0 级),成本较低。
缺点:燃烧时可能释放有毒气体(如溴化氢),且部分溴系阻燃剂(如多溴联苯醚)因环保问题被限制使用;长期使用可能影响 PC 的热稳定性。
2. 磷系阻燃剂
作用机理:主要通过 “凝聚相阻燃”,高温下生成磷酸酯等物质,促进 PC 表面形成炭层,隔绝热量和氧气;同时释放磷酸酐等酸性物质,催化 PC 脱水成炭。
常用类型:
磷酸酯类(如间苯二酚双(二苯基磷酸酯,RDP)、双酚 A 双(二苯基磷酸酯,BDP)):与 PC 相容性好,阻燃效率高,且具有增塑作用,可改善 PC 的加工流动性。
膦酸酯、次膦酸盐:如二乙基次膦酸铝(ADP),阻燃效果优异,且环保性好。
优点:低毒、环保,符合 RoHS、REACH 等法规要求;部分品种兼具抗滴落作用,可减少 PC 燃烧时的滴落风险。
缺点:添加量较高(通常 10%-20%),可能导致 PC 的力学性能(如冲击强度)下降;部分磷系阻燃剂易水解,影响材料稳定性。
3. 氮系阻燃剂
作用机理:高温下分解产生氨气、氮气等惰性气体,稀释可燃气体和氧气;同时自身吸热分解,降低材料表面温度。
常用类型:三聚氰胺及其衍生物(如三聚氰胺氰尿酸盐,MCA)、胍盐等。
特点:环保性好,无卤素,燃烧时烟雾少;但单独使用时阻燃效率较低,通常与磷系阻燃剂复配使用,发挥 “磷 - 氮协同效应”。
4. 无机阻燃剂
作用机理:通过吸热分解(如氢氧化铝、氢氧化镁受热释放结晶水)降低材料温度,同时生成的金属氧化物覆盖表面,隔绝氧气。
常用类型:氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、三氧化二锑(Sb₂O₃,常作为协效剂与溴系阻燃剂配合)。
特点:环保、无毒、价格低廉;但添加量极大(通常需 30% 以上),会严重影响 PC 的透光性和力学性能,因此在 PC 中应用较少,多用于其他塑料。