工程塑料阻燃体系全解析

在工程塑料领域，阻燃体系的构建至关重要，它不仅关乎产品的安全性能，也影响着材料的加工和使用性能。本文将深入探讨工程塑料中常见的阻燃剂类型、基础树脂的特性以及抗滴落剂的应用，旨在为工程塑料的阻燃改性提供全面的参考。

一. 阻燃剂的分类与特性

阻燃剂作为工程塑料阻燃体系的核心，主要分为卤系阻燃剂和磷系阻燃剂。

卤系阻燃剂涵盖氯系和溴系。氯系阻燃剂成本低廉，但热稳定性欠佳，仅适用于加工温度低于200℃的产品。溴系阻燃剂则凭借高效的阻燃性能脱颖而出，其阻燃效率是氯系的两倍，用量少且与基体树脂互容性好，对材料力学性能影响轻微，在阻燃领域占据重要地位。然而，卤系阻燃剂燃烧时会产生浓烟和腐蚀性气体，对环境和健康造成危害，促使低卤或无卤环保型阻燃剂逐渐受到关注。

磷系阻燃剂种类丰富，包括无机磷酸盐、磷酸酯、磷杂菲、磷腈和红磷等。其阻燃原理是在燃烧过程中分解形成高沸点含氧酸，促进聚合物脱水和炭化，生成炭化残渣保护层隔绝空气，并通过脱出的水分吸收热量降低表面温度。磷系阻燃剂具有低毒、低腐蚀、热稳定性好和持久有效的优点。在电子设备制造领域，多溴联苯、多溴联苯醚等卤系阻燃剂已被欧盟禁用，而磷酸酯类磷系阻燃剂如双酚A -双磷酸二苯酯BDP，因与PC / ABS等工程塑料相容性好，环保、热稳定性高且对材料性能影响小，在电子电器设备中广泛应用。

二. 基础树脂及其阻燃性能

1. PC / ABS 合金

PC 具有高冲击强度、抗蠕变、尺寸稳定、耐热、透明和优良介电性能等优点，但存在加工流动性差、易应力开裂、对缺口敏感和耐磨性差等不足。ABS则耐化学药品性好、成型加工性佳，但耐热和耐候性较差。PC/ABS合金结合两者优势，耐热性、冲击强度和拉伸强度优于 ABS，熔体粘度低于PC，加工性能良好，制品内应力和冲击强度对厚度敏感性降低，广泛应用于汽车、通信、电子电器和照明等领域。

为满足防火安全要求，PC/ABS合金需具备良好阻燃性。新能源汽车充电桩及部分电子电气领域要求阻燃等级达V-0。热稳定性好的双磷酸酯类和磷酸酯齐聚物等在PC/ABS共混体系中效果显著，其中BDP对其阻燃性能表现突出。

2. PC

PC 具备耐热性好、光学性能优异、尺寸稳定、机械强度高和冲击强度优良等特点，广泛应用于家电、电子电器、汽车配件、机械设备和光学仪器零部件等领域。其极限氧指数LOI可达21％～24％，本身可达UL94-V2级阻燃，但难以满足特殊领域对更高阻燃性能的要求，如电子电气和汽车领域要求PC阻燃等级达V-0。

阻燃PC中，全氟烷基磺酸钾PPFBS等磺酸盐类阻燃剂效果最佳，少量添加即可显著改善 PC 阻燃性能，达到 1.6～3.0mm V-0阻燃等级，且改性后PC的物理和力学性能与通用 PC 相当。工业化PC产品中，使用最多的磷系阻燃剂有三苯基磷酸酯TPP、间苯二酚双二苯基磷酸酯RDP和BDP。当阻燃剂添加量为 10％质量分数时，1.6mm厚度 PC可达V-0级别。TPP常温下为固态，热稳定性差，易挥发，仅在气相中发挥阻燃作用；RDP和BDP常温下为液体，热稳定性好，可同时在气相和固相发挥阻燃效果，且BDP较RDP抗水解性能更优。

3. ABS 树脂

ABS 具有高光泽度、良好韧性、耐热耐低温性能、优异加工性能和优良综合力学性能，电性能受温度和湿度影响小，是良好绝缘材料，广泛应用于家用电器、视听设备、办公用品和电子电气等领域。但ABS易燃，LOI为 18.3％～18.8％，按UL94标准属HB级别，着火时燃烧速率快，释放大量毒气和黑烟，不利于实际应用。

目前主要采用卤素阻燃剂与Sb2O3复配使用，通过卤锑协同作用对ABS进行阻燃改性。阻燃ABS广泛应用于电话、电脑、液晶显示器LCD等电子电气设备外壳、汽车内外部构件、小型厨房电器、工具盒和真空吸尘器外壳等。

4. HIPS

HIPS由聚苯乙烯PS与聚丁二烯PB共聚而成，兼具两者优点，易加工、尺寸稳定、电绝缘性优良且抗冲性高，广泛应用于食品包装、家用电器、电子产品及军用物资外壳包装等领域。但其LOI仅为18％，易燃烧，需进行阻燃改性。主要阻燃剂为溴系阻燃剂如十溴二苯乙烷DBDPE等，与Sb2O3配合协同作用，可取得良好阻燃效果。

5. PBT

PBT是结晶型饱和聚酯，具有优异力学性能、良好尺寸稳定性、电绝缘性和耐化学药品腐蚀等特点，广泛应用于汽车、电子电器和机械等领域。但PBT阻燃性能差UL94 HB 级，在空气中易燃烧，难以成炭，燃烧时易滴落且释放大量浓烟和有毒气体，存在较大危险，需进行阻燃改性。主要阻燃剂为卤系阻燃剂，常用溴系阻燃剂如 DBDPE、溴化环氧树脂等，与 Sb2O3 配合协同作用，可达到优良阻燃效果。此外，PBT中还可使用二乙基次膦酸铝ADP或其与氢氧化镁、氢氧化铝等的复配产品。

6. PA

PA 具备良好力学性能、电学性能和突出润滑性能，广泛应用于电子元件及汽车零件等领域。未改性 PA 阻燃等级为UL94-V2级，LOI为20％～22％，接触明火易快速燃烧，释放大量热，且熔融时存在焰滴落现象，易扩散明火。工业上对汽车、电器等产品中使用的PA复合材料有明确阻燃要求，通常需达UL94-V0级别。卤系阻燃剂因与PA相容性好、阻燃效率高，在PA中应用广泛。此外，PA中还可使用二乙基次膦酸铝ADP或其与氢氧化镁、氢氧化铝等的复配产品。

综上所述，在工程塑料阻燃体系中，阻燃PC／ABS、阻燃PC主要采用磷系阻燃剂 BDP；而阻燃ABS、阻燃HIPS、阻燃PBT、阻燃PA则主要使用溴系阻燃剂。

三. 抗滴落剂的作用与应用

抗滴落剂在工程塑料阻燃体系中扮演着重要角色。早期的抗滴落剂如氯化聚乙烯、硅橡胶等，因存在环保、可操作性和迁移等问题，逐渐被高分子量聚四氟乙烯PTFE取代，成为市场主流。PTFE 在燃烧状态下可与锑形成化合物促进气相阻燃，并且在剪切力作用下具有纤维化特性，在塑料基体中形成贯穿的网络结构。受热时，PTFE不燃烧且具有收缩性，其纤维化网络结构可防止塑料滴落，从而提高阻燃性能。

经过特殊改性的包覆型PTFE，相较于常规PTFE纯粉，具有更好的分散性和易操作性，常温下不结团，注塑制品不起皱，黑白制品无晶点，能显著改善制品表面光泽度，并且由于良好的相容性，对高抗冲配方中的冲击强度影响较小。包覆型 PTFE 适用于需达到V-0或V- 1阻燃等级的PC、ABS、PC／ABS、HIPS、PBT、PA阻燃塑料，可帮助塑料达到更高的阻燃标准。

工程塑料的阻燃改性是一个复杂而关键的领域，需要综合考虑阻燃剂的类型、基础树脂的特性以及抗滴落剂的应用等因素。通过合理选择和搭配这些材料，可以有效提高工程塑料的阻燃性能，满足不同应用场景的安全需求，同时兼顾材料的加工和使用性能，推动工程塑料在各个行业的广泛应用和发展。

四. 银塑阻燃公司的创新贡献

在工程塑料阻燃领域，银塑阻燃公司作为行业创新的先锋，专注于研发高效、环保的阻燃剂解决方案。公司针对塑料行业的多样化需求，开发出一系列专为塑料量身定制的阻燃剂产品，涵盖从溴系、磷系到无卤环保型阻燃剂等多个品类。这些阻燃剂不仅具备卓越的阻燃性能，还能与多种基础树脂完美相容，有效提升塑料制品的防火安全等级，同时兼顾材料的力学性能和加工性能，为塑料行业的可持续发展提供了有力的技术支持。