塑料的接枝共聚成炭作用机理

塑料成炭一般是通过自身成炭或者通过添加三嗪成炭剂，焦磷酸哌嗪阻燃剂来成炭，但是很少有人知道塑料的接枝共聚也可以成炭。塑料的接枝共聚成炭作用机理比较复杂，下面我们简单从聚合物分子结构，基团，官能团等方面加以说明。

通过接枝共聚以提高聚合物的阻燃性多系凝聚相阻燃模式，即借助于成炭来实现的。例如，将成炭单体甲基丙烯酸钠或丙烯腈共聚接枝至含丁二烯的聚合物、聚苯乙烯PS及尼龙PA6上，可提高聚合物的热稳定性及阻燃性。因为接枝单体能在聚合物表面形成粘附的绝缘层。特别是无机的绝缘层，对改善聚合物的阻燃性尤为有效。为了形成接枝共聚物，基质高聚物应能移走一个适当的原子，并形成自由基，以便单体能在此位置上接枝。因为几乎所有的高聚物均含有碳氢C-H键，而且此键通常是分子中最弱的键，所以使C-H键断裂并在聚合物键上形成自由基是最可能的。接枝共聚物可通过离子聚合或自由基聚合制得，例如在适当单体存在下用某些引发剂处理高聚物或加热高聚物即可完成接枝共聚。

引发剂一方面能促进聚合物链上氢的移出和接枝共聚物的形成，但另一方面也能使用于接枝的单体均聚，所以最后的产物中含有3种组分：接枝共聚物、单体均聚物及原基质聚合物。接枝共聚物与原基质聚合物的结构不同，溶解性、湿润性及接触角均有差别。丙烯酸酯（盐）和甲基丙烯酸酯（盐）与反式丁二烯以自由基引发进行接枝共聚时，可通过两种反应路线进行，其一是如上所指出的，从聚合物上移走氢原子，并在此位置上接枝；其二是引发剂与单体反应生成聚合型的大分子自由基，后者再进攻基质聚合物结果是单体加成至聚合物链上。

接枝共聚反应实际上以何种模式进行，取决于引发剂及单体两者的结构及性质。例如，以AIBN(偶氮二异丁腈)为引发剂时它能形成共振稳定的自由基，后者无助于从聚合物链上移走氢原子，因而只能以大自由基引发接枝共聚。但BPO（过氧化苯甲酰）引发剂则易于从聚合物链上移走氢原子而以初级自由基引发接枝共聚。另外，活性单体可生成非活性的大自由基，而非活性的单体则可生成活性的大自由基。例如，甲基丙烯酸酯（盐）系活性单体，它能与引发剂产生的初级自由基加成，而丙烯酸酯（盐）是非活性单体，它基本上只能通过大自由基进行接枝。以上讨论的只是自由基引发，实际上，接枝共聚时，既可涉及自由基反应，也可涉及离子反应。适当的单体接枝到聚合物链上后，基质聚合物的热稳定及阻燃性均可以提高。

塑料的接枝共聚技术如果能和外加的三嗪成炭剂等共同作用，那么塑料阻燃的成炭性将会大幅度提升，阻燃相对也会更加容易。