共聚樹脂的阻燃性能提升需結合化學結構設計、阻燃劑復配及協(xié)同效應，核心策略如下：

一、阻燃劑類型與添加技術

1. 反應型阻燃劑共聚

·原理：將含阻燃元素（P、N、Si、Br 等）的單體引入共聚鏈，形成化學鍵合（非物理添加），避免遷移流失。

·典型案例：

  ·磷系單體：磷酸酯類單體（如甲基丙烯酸酯磷酸酯）與丙烯酸酯共聚，LOI（極限氧指數(shù)）提升至 28-32%（純樹脂LOI約18%）；

  ·硅系單體：聚硅氧烷與環(huán)氧樹脂共聚，燃燒時形成SiO₂炭層阻隔熱量，煙密度降低40%（ASTM E662 標準）。

2. 添加型阻燃劑復配

·無鹵阻燃體系：

磷 - 氮協(xié)同：聚磷酸銨（APP，含 P、N）與季戊四醇（PER）復配成膨脹型阻燃劑（IFR），添加 15-20% 可使聚丙烯達到UL94 V-0級，LOI提升至 32%；

金屬氫氧化物：氫氧化鋁（ATH）或氫氧化鎂（MDH）填充（60-70%），通過脫水吸熱降溫，適用于熱固性樹脂（如不飽和聚酯）；

·鹵系阻燃劑（限特定場景）：

溴化環(huán)氧樹脂（BFR）與ABS共聚，添加10-12%可使阻燃等級達UL94 V-0，但需搭配三氧化二銻（Sb₂O₃）協(xié)效（比例 3:1）。

二、協(xié)同阻燃體系構建

1. 阻燃 - 抑煙 - 成炭協(xié)同

成炭劑：季戊四醇（PER）、淀粉等促進炭層形成，減少可燃氣體釋放；

抑煙劑：鉬化合物（如三氧化鉬）、鋅硼酸鹽抑制煙霧生成，使煙密度等級（SDR）＜75（GB/T 8627 標準）；

示例：APP（12%）+ PER（4%）+ 納米黏土（3%）復配，使聚乙烯的垂直燃燒等級達V-0，炭層厚度增加 50%。

2. 納米填料增效

層狀硅酸鹽（如蒙脫土）：添加2-5%可形成 “納米屏障”，延緩熱氧擴散，使聚丙烯的熱釋放速率（HRR）峰值降低 30%（ISO 5660 標準）；

石墨烯 / 碳納米管：0.5-1% 填充量即可構建導熱網(wǎng)絡，促進熱量分散并增強炭層強度，同時降低煙毒性（CO 生成量減少 25%）。

三、分子結構與交聯(lián)設計

1. 環(huán)狀結構引入

共聚時引入芳環(huán)（如苯乙烯）、雜環(huán)（如噁嗪）或脂環(huán)結構，提升熱穩(wěn)定性（分解溫度＞300℃），減少可燃性氣體生成。

案例：苯乙烯-馬來酸酐共聚樹脂，相比線性結構，燃燒時殘?zhí)柯蕪?/span>15%提升至28%。

2. 交聯(lián)網(wǎng)絡構建

熱固性共聚樹脂（如酚醛 - 環(huán)氧樹脂）通過化學交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結構，抑制鏈段斷裂產生可燃碎片，同時提高炭層強度。

數(shù)據(jù)：交聯(lián)密度每增加0.1 mol/m³，垂直燃燒等級提升1級（如從V-2升至V-0）。

四、環(huán)保與功能平衡

1. 無鹵化與低毒化

淘汰多溴聯(lián)苯（PBB）等有害物質，轉向磷 - 氮 - 硅體系，滿足RoHS、REACH等法規(guī)要求。

對比：傳統(tǒng)溴系阻燃ABS的鹵含量＞15%，無鹵阻燃ABS通過磷氮復配可使鹵含量＜0.1%，同時保持阻燃等級。

2. 力學性能協(xié)同優(yōu)化

采用核殼結構阻燃劑（如包覆紅磷）或相容劑（如馬來酸酐接枝聚乙烯），減少阻燃劑與樹脂的界面缺陷，使拉伸強度保留率＞85%（純樹脂基準）。

五、典型應用與性能指標

共聚樹脂體系	阻燃策略	添加量（%）	阻燃等級（UL94）	LOI（%）	熱釋放速率（kW/m²）
聚丙烯（PP）	IFR（APP+PER）+納米黏土	15+3	V-0	32	＜35
環(huán)氧樹脂（EP）	磷腈單體共聚+氫氧化鋁	8+40	V-0	30	＜50
聚氨酯（PU）	硅烷改性阻燃多元醇+三聚氰胺	10+5	V-1	28	＜45

 

共聚樹脂阻燃性能提升需以 “化學鍵合阻燃為主、復配協(xié)效為輔”，結合納米技術與結構設計，在滿足阻燃標準（如V-0 級、LOI＞26%）的同時，平衡力學性能、加工性與環(huán)保要求。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://m.ntruiyu.com/