PET添加阻燃剂阻燃法

　　添加阻燃剂的方法是在PET基体中加入适当种类和用量的小分子化合物阻燃剂，利用阻燃剂和基体材料在燃烧时的气相或(和)凝聚相阻燃作用来提高PET的阻燃性能。其优点是方法简单，成本较低，能够方便灵活地调节所得PET的阻燃性能和阻燃级别，满足各种实际应用的需要，因而是目前应用较广泛的一种方法。其存在的主要问题是这些小分子化合物阻燃剂大多数阻燃效率较低，添加量大，在赋予PET阻燃性能的同时往往会对材料的加工性能和力学性能产生负面影响。此外，这些阻燃剂与PET的化学组成差别较大，因此相容性较差，在加工和使用过程中阻燃剂可能会从PET中迁移和析出，影响到制品的外观品质和阻燃效果的持久性。
　　可作阻燃剂添加入PET的化合物有多种，如在PET中加入十溴二苯醚(DBDPO)可以起到良好的阻燃效果。这是因为该阻燃剂含溴量高，分解温度大于350℃ ，是一种纯度高、热稳定性的溴化芳香族阻燃剂。但是自20世纪80年代以来，人们发现DBDPO的热解产物中含有多溴二苯并二恶烷(PBDD)和多溴二苯并呋喃(PBDF)两种有毒物质，其中后者具有强致癌作用，关于这一问题的风险评估仍在研究之中，许多国家并没有采取措施加以限制。目前国内阻燃PET生产厂仍广泛使用DBDPO作主要阻燃剂。
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剂的方法进行阻燃。其中TDBPPE特别适合PET的阻燃，这是因为TDBPPE在同一分子内含有溴和磷，具有卤-磷协同效应，而且磷在PET中的阻燃效率*。用TDBPPE制造阻燃PET时，可以与三氧化二锑并用，也可以单独使用。用TDBPPE制造阻燃30%玻纤增强PET时，锑酸钠与TDBPPE间存在对抗作用，可明显降低材料的氧指数及阻燃性。例如，用15% TDBPPE与5%锑酸钠制造阻燃30%玻纤增强PET时，材料的氧指数为29.4%，UL阻燃等级为V- 2级(1.6mm)，燃烧时间为5.1s。但如果以5%的TDBPPE取代原配方中的5%锑酸钠，则材料的氧指数提高至36.5%，阻燃性达V- 0级，燃烧时间降为0.1s。对PET阻燃材料的氧指数而言，添加TDBPPE的效果是比较好的。但作为磷酸酯类添加型阻燃剂也有不足，主要是磷酸酯类阻燃剂大多为液体，耐热性差，挥发性大，相容性也不够好，且阻燃剂含磷量与阻燃效果大体成正比。因此开发具有优良耐热性和相容性、易于使用等优点的固体高分子量的缩聚型磷酸酯成为磷系阻燃剂是发展的趋势。美国Monsanto公司开发的Phosgard 2XC-20就是一种非挥发性磷酸酯阻燃剂，其用于PET的阻燃取得了较好的效果。
　　无机磷系阻燃剂也可用于PET材料的阻燃，主要有红磷、磷酸盐、聚磷酸铵，属非卤阻燃剂，其中红磷是一种较好的PET阻燃剂，具有添加量少、用途广等优点。由于红磷只含阻燃元素，因此其比其它磷系阻燃剂效率高，特别是对PET含氧高分子材料较为有效。但普通红磷易吸潮，放出磷化氢气体，且与PET的相容性差，因此一般难以作为阻燃剂直接使用。而微胶囊化红磷阻燃剂降低了红磷的活性，解决了相容性问题，从而使红磷在实际应用中发挥了重要的作用。在再生的PET塑料中加入质量分数为5%的微胶囊红磷，与无机阻燃剂协同添加，结果极限氧指数(LOI)达到35.5。随着红磷阻燃剂的发展，白度化微胶囊红磷阻燃剂的开发克服了红磷阻燃剂在材料中应用的颜色限制，由于其具有与树脂相容性好、在使用过程中不泛红、阻燃效率高、毒性小等优点，因此较适合于本色阻燃PET工程塑料的生产。此外，磷酸盐在热塑性聚酯中也是一种有效的阻燃剂。其中聚磷酸铵(APP)是近年发展起来的磷系无机阻燃剂，由于它含磷量高、含氮量多，且具有热稳定性好、水溶性小、阻燃效力大等优点，因此在许多领域中得到了广泛的应用。但APP高温下受热分解产生小分子化合物，难以满足热塑性在较高温度下加工的要求，因此，近年来采用微胶囊技术对APP进行包覆处理，以赋予其更高的热稳定性和耐水性，作为PET工程塑料的阻燃剂。
　　氮系阻燃剂也可用于PET的阻燃，目前应用的含氮阻燃剂主要包括三大类：三聚氰胺、双氰胺、胍盐及其衍生物。其中三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯是阻燃剂市场中有发展潜力的品种。关于氮系阻燃剂的阻燃机理，通常认为氮系阻燃剂受热分解后，易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性气体，不燃性气体的生成以及阻燃剂分解吸热(包括一部分阻燃剂的升华吸热)带走大部分热量，极大地降低聚合物的表面温度。不燃性气体起到了稀释空气中的氧气和PET受热分解产生的可燃性气体的作用，同时由于PET有含氮阻燃剂的存在，燃烧时还能与空气中氧气反应生成二氧化碳、水和含氮氧化物，在消耗材料表面氧气的同时，达到良好的阻燃效果。氮系阻燃剂的主要优点是阻燃、不含卤素、无腐蚀作用等。