阻燃剂价格飞涨，老板赶紧让我找找PC阻燃替代方案

溴系阻燃剂是目前阻燃剂中最常用的一类，有70多种，它的阻燃效率高、热稳定性好且价格低廉（当然，现在也不低廉了），应用广泛。改性塑料用溴系阻燃剂主要包括四溴双酚A（TBBA）、三（三溴苯基）氰尿酸酯（代表型号FR245）、十溴二苯乙烷（DBDPE）等。

通常添加6-9％的四溴双酚Ａ即可使PC材料达到V-0等级，但其热稳定性差，高温易分解。而FR245的溴含量高达67%，其分解温度高达310℃，在PC的加工温度下不降解，UV稳定性好，同时可使PC产品的力学性能保持良好，且析出较少。

在PC阻燃中，溴系阻燃剂常用的协效剂Sb2O3因会引起PC降解，而不适用，但可以选用锑酸钠（NaSbO3）替代。

聚合物级的含溴PC强度更高，且耐热性和阻燃性更好，与PC相容性好，可以用作PC的阻燃剂。研究发现加入四溴双酚A碳酸酯齐聚物对PC的低温缺口冲击强度的影响较小，相比之下，十溴二苯乙烷会大幅降低PC的低温冲击强度。

但是由于环保原因，美国、欧盟 、日本等国家对卤系产品出口限制越发严重，国内也越来越多限制溴系产品。

常见的有机磷系阻燃剂主要为磷酸酯、膦酸及膦酸酯类。如磷酸三苯酯（TPP）、间苯二酚（双二苯基磷酸酯）齐聚物（RDP）和双酚A-双（二苯基磷酸酯）齐聚物（BDP）等。

有机磷系芳香族小分子阻燃剂，如液态的RDP及BDP，目前是阻燃PC最主流的应用。但其在PC中的挥发性和迁移性较高，会降低PC的水解稳定性及热变形温度，所以高熔点、高分子量的固态磷系阻燃剂越来越受到关注。

美国FRX Polymers公司开发出一种聚磷酸酯，有均聚物HM1100和与PC的嵌段  共聚物C06000等，适合用于透明PC阻燃。当聚磷酸酯添加量为12%时，可实现1.0-2.5mm的V-0级阻燃。同时由于聚磷酸酯分子量高且与PC相容性好，因此对 PC的韧性影响较BDP小。

磷腈类阻燃剂是一种环境友好的磷氮系阻燃剂，以六苯氧基环三磷腈（HPCP）为代表。该类物质是磷-氮交替排列的六元环化合物，在分解时不仅会产生聚磷酸、偏磷酸和磷酸等酸性物质催化高聚物炭化，还能产生N2、NH3等气体来稀释火焰，并且分解过程产生的PO·自由基能捕捉聚合物分解过程产生的HO·自由基，达到阻燃的目的。

HPCP能抑制PC在热解时因重排而生成羧基的数量，添加15份时能够将PC的氧指数从23.5%提高到29.5%，垂直燃烧达到 V-0 级，但是使PC的冲击强度下降约28%。

研究发现，磷腈类阻燃剂耐候性要优于溴化PC阻燃剂，添加磷腈类阻燃剂SPB-100的PC在氙灯老化1000h后冲击强度的保留率为46%，在70℃蒸馏水中浸泡168h后冲击强度的保留率为40%，明显优于溴化PC阻燃剂。

硅系阻燃剂包括聚硅氧烷等有机硅和二氧化硅、玻璃纤维等无机硅，应用较多的是聚硅氧烷，它的分子主链为Si和O，侧链为甲基、苯基、乙烯基、环氧基等。硅系阻燃剂具有阻燃效率高，加工性能优异，机械性能均衡及环保等优点，其缺点在于单独使用时添加量高，成本较高，可与其他阻燃剂协效使用。

聚硅氧烷阻燃剂的阻燃机理为：

（1）高温下，低黏度的硅氧烷迁移到PC表面并发生堆积，形成交联的Si-C炭化层，有效保护基材，同时防止可燃物气体和氧气接触，抑制燃烧蔓延。

（2）硅氧烷能够加速ＰＣ的成炭形成过程，硅氧烷的支链存在起到防止拉链式解聚，可应用于PC防滴落产品。

聚硅氧烷的阻燃性能与其分子结构有关，特别分子侧链上的有机基团、分子量、引入的其他杂元素等。研究发现，侧链中引入乙烯基的聚硅氧烷在添加量为5%时，能将PC的氧指数从26%提高到33%。

聚硅氧烷阻燃体系与磷系阻燃剂或填料复配，往往能提高阻燃效率。磷酸钛和表面包覆的硅齐聚物能协同阻燃，生成更加致密的炭层。

磺酸盐阻燃剂属于碱土金属盐， 对PC的阻燃效率高，常用的品种主要有苯磺酰基苯磺酸钾 ( KSS)、全氟丁基磺酸钾( PPFBS) 、2，4，5-三氯苯磺酸钠 (STB) 等。

参考阅读链接：如何实现聚碳酸酯PC阻燃又透明？

虽然0.1份磺酸盐类阻燃剂就能将透明PC的氧指数提高到35%，且对透明度影响小，但是由于薄壁制品在燃烧时存在滴落，达不到UL94的V-0级，需要与PTFE等防低落剂配合使用。

磺酸盐阻燃剂虽然阻燃效率高，但是耐水性差，需要通过与其他阻燃剂复配来提升综合性能。

硼系阻燃剂具有耐热性好、毒性低、抑烟的特点。通用的无机硼阻燃剂有硼砂 、硼酸、硼酸锌、偏硼酸钙、偏硼酸铵、五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵和氟硼酸锌等；有机硼阻燃剂主要有硼酸三（２，３-二溴）丙酯、聚硼硅氧烷等。

硼系阻燃剂通过以下四个方面实现阻燃效果：

（１）阻燃剂在燃烧时熔化，吸收部分热量；

（２）阻燃剂覆盖于聚合物表面，隔绝可燃与氧气接触；

（３）阻燃剂在高温下释放出结合水，水分蒸发而使材料降温；

（４）可燃物的热分解途径发生改变，可燃性气体的产生减少。若与含氮、卤素阻燃剂互配使用，生成的难燃性气体NH3、HX可稀释氧气的浓度 。

硼系阻燃剂具有热稳定性高、毒性低、抑烟的特点。无机硼阻燃剂添加量较大，对PC的力学性能有明显劣化，而有机硼阻燃剂价格较高，合成路线较复杂。单独使用这两类阻燃剂时，其阻燃效果均不理想，需与其他阻燃剂进行互配使用。

除了上述的专用阻燃剂外，部分有机和无机填料对PC同样有阻燃效果。

以双酚A－双二苯基磷酸酯为阻燃剂的PC/GF体系中，与普通玻纤相比，异形比为3的扁平玻纤不仅能增加PC的冲击强度和尺寸稳定性，还能缩短PC的燃烧时间。

氧化石墨烯和层状双氢氧化物应用于PC中，产生协同效应，不仅能将燃烧时的总热释放量降低16%，还能提高PC的抗光老化性能，缓解变黄现象。

微晶纤维素（MCC）与TPP以1∶3复配，当总添加量为 10%时，PC的氧指数为28%，阻燃级别为UL94的V-0 级，优于二者分别添加10%。