聚合型阻燃剂是一种Mw大于1000的大分子,它们不可能穿透生物组织的细胞膜。此外聚合型阻燃剂一般都难溶于水,这意味着一旦融入塑料基体,即和基体塑料结合成一个整体,不可能浸出。因为极低的蒸汽压,在塑料老化过程中,它们不会迁移到塑料表面,所以就消除了制品起霜的可能性。大量测试表明,无论在塑料制品的制备还是最后焚化过程中,聚合型含溴阻燃剂都不会产生多溴代二苯并二噁英和多溴代二苯并呋喃。含有聚合型含溴阻燃剂的热塑性塑料在循环使用过程中有良好的稳定性,这对环境保护很重要。在这篇文章中我们将回顾现有的和新的聚合型磷和溴阻燃剂。虽然反应型阻燃剂不属于本文的讨论范围,但我们将会展示一个集聚合型阻燃剂和反应型阻燃剂的特点于同一分子的新发展实例。
聚丙烯及其共聚物
ICL-IP有一系列适用于PP及其共聚物的聚合型阻燃剂。其中FR-1025,聚丙烯酸五溴苄基酯的性能最优异。除了高的阻燃效率,FR-1025阻燃的PP及其共聚物复合材料具有高的树脂流动性、无霜外观和高的热变形温度(HDT)。最近发现FR-1025和氢氧化镁复配可以大大降低三氧化二锑的添加量,同时提高材料的某些力学性能。阻燃剂配比及采用FR-1025、 FR-20-120(氢氧化镁)阻燃的聚丙烯嵌段共聚物的力学性能如Table 1所示。FR-1025作为一种相容性优良的聚合型阻燃剂,它可以将聚丙烯共聚物的HDT从75 °C提高为127 °C,当进一步加入冲击改性剂,材料的冲击强度甚至高于
非阻燃聚丙烯共聚物。
尼龙
含溴聚苯乙烯是玻纤填强尼龙6和尼龙66最常见的阻燃剂。ICL-IP提供的商品名为FR-803P的产品芳香环平均溴化度 2.7,分子量 600000。同时ICL-IP也提供适用于玻纤填强尼龙的一系列非封端(F-2000系列)和三溴酚封端(F-3000系列)的溴化环氧聚合物。令人兴奋的是分子量50000的F-2400,分子量15000的F-3100和FR-1025具有与溴化聚苯乙烯相似甚至更好的效果。含溴环氧和含溴聚丙烯酸酯也可以提高玻纤增强尼龙66的氧指数,10 wt. % 的Br添加量就可使氧指数高达46。
聚酯(PBT)
玻纤填强PBT与不同阻燃剂复合材料的物理性能,这些材料均通过UL-94(0.8mm)V-0。由于FR-1025增强了PBT与玻纤的粘合力,故其效果最好,冲击强度甚至比非阻燃PBT还高。此外它还有润滑作用。中等分子量的含溴环氧树脂F 3100 (Mw = 15000)和 F 2100 (Mw =20000)也是很好的流动促进剂。而常用于PBT的阻燃剂含溴聚碳酸酯则流动性很差。用于聚烯烃及聚苯乙烯的新型聚合型阻燃剂最近ICL-IP推出新系列的名为PolyquelTM的高分子阻燃剂。Polyquel TM为无尘颗粒状,这样就极大的改善了塑料加工中的计量、混合、组合等其他常见的后台加工。袋子或其他包装容器可以很容易的完全取尽,这就将材料的损失和对环境潜在危害降到最低。Polyquel TM可适用于大量热塑性材料。PolyquelTM 100系列是专为聚烯烃设计的,更确切的说是UL-94 HB,V-2级高密度聚乙烯。PolyquelTM 145的力学性能列于Table 3。相对于低分子量阻燃剂,PolyquelTM 145的主要优势是在聚合物基质中持久性(不起霜)。PolyquelTM 200系列是专为苯乙烯聚合物(HIPS和ABS)以及它们的合金如PC/ABS 和PPE/HIPS设计的。PolyquelTM 200具有抗熔滴性并且可以显著减少阻燃剂的添加量。PolyquelTM240和 PolyquelTM 241是分别为挤出和注塑加工设计的。两者都具有高的冲击强度及拉伸强度和紫外线稳定的优点。
环氧树脂
最近ICL-IP研发了一种新的阻燃环氧固化剂Fyrol? PMP。它是一种聚合型有机磷产品,可以通过将磷酸酯键插入环氧键与环氧反应。该阻燃剂使用起来非常安全,因为它从一种聚合形式变为另一种聚合形式,因此它最少地暴露于人类和环境。由于特殊的固化机理,交联环氧具有低浓度的次级脂肪羟基,这是所有固化环氧耐热性的薄弱环节。因为这样FyrolPMP特别适用于无铅焊接应用Fyrol PMP固化环氧365-375oC下质量损失5%,在330 oC时几乎可与传统的双氰胺固化体系相媲美。
结论
基于磷和溴的聚合型阻燃剂使用安全,因为它们具有很低的流动,不会迁移到聚合物的表面。聚合型阻燃剂已在聚烯烃、工程塑料、热塑性塑料、热固性塑料使用。新增的PolyquelTM系列聚合型阻燃剂可使含溴阻燃剂更易处理,从而将其与工人的接触和对环境的释放最小化。有机聚磷酸酯Fyrol PMP具有优异的综合性能,因为在固化过程中其由线性高分子转变为交联热固性树脂。