随着塑料制品的广泛使用,塑料的阻燃改性也成为目前的研究热点。阻燃剂是一种通过抑制燃烧提高塑料材料燃烧条件的助剂,包括卤系阻燃剂、磷氮阻燃剂、膨胀型阻燃剂、生物质阻燃剂等。
其中,卤素阻燃剂中的溴系阻燃剂(BFRs)由于具有优良的阻燃性能,被广泛应用于电子设备、交通运输、家具建材等领域,除此以外,其性价比高,对基材性能影响较小,适用于阻燃多种塑料。
BFRs,溴化阻燃剂的总称,主要种类为PBB、PBDE、HBCDD、TBBPA,另外,通过溴化反应,可形成不同树脂基体的溴系阻燃剂系列,如溴化聚苯乙烯(BPS)、聚溴化苯乙烯、溴化环氧树脂齐聚物(BEO)、溴化聚碳酸酯低聚物(BCO)、聚溴化基丙烯酸酯(PPBA)等。
1常用溴系阻燃剂的基本理化性质及阻燃机理
1.1基本理化性质
常用溴系阻燃剂基本理化性质如表1所示。
1.2溴系阻燃剂的阻燃机理
溴系阻燃剂的阻燃作用主要在气相中进行,受热时,其可分解产生难燃的HBr气体覆盖在材料表面,能稀释空气中氧气和可燃性气体的浓度,同时HBr还能捕获传递燃烧链式反应的核心自由基(如OH·、O·、H·),生成活性较低的溴自由基,从而抑制或终止链式反应的发生,达到阻燃目的。反应式如式(1)~(8)所示。
大部分溴系阻燃剂在200~300℃范围内开始分解,该温度范围也是常见高分子材料的分解温度范围。当塑料在高温下分解时,溴系阻燃剂同时开始分解,由于C-Br键能较低,能捕捉塑料分解时的自由基,从而延缓或抑制燃烧链的反应;同时,在凝聚相中溴系阻燃剂还可通过脱水反应形成炭化层,覆盖在材料表面隔绝空气,从而在凝聚相中发挥阻燃作用。