PET添加阻燃劑阻燃法

　　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。其優點是方法簡單，成本較低，能夠方便靈活地調節所得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，人們發現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。因此開發具有優良耐熱性和相容性、易于使用等優點的固體高分子量的縮聚型磷酸酯成為磷系阻燃劑是發展的趨勢。美國Monsanto公司開發的Phosgard 2XC-20就是一種非揮發性磷酸酯阻燃劑，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揮了重要的作用。在再生的PET塑料中加入質量分數為5%的微膠囊紅磷，與無機阻燃劑協同添加，結果極限氧指數(LOI)達到35.5。隨著紅磷阻燃劑的發展，白度化微膠囊紅磷阻燃劑的開發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，且具有熱穩定性好、水溶性小、阻燃效力大等優點，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展潛力的品種。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點是阻燃、不含鹵素、無腐蝕作用等。