磷酸酯对PC/ABS的阻燃机理

PC/ABS常用的阻燃剂主要有磷酸酯(TPP,BDP,DOPO,TDBA,HPCTP)，磺酸盐(PPFBS,KSS,STB)等，磷酸酯类阻燃剂具有毒性低，效果持久，热稳定性好，配方多样等特点。下面我们就磷酸酯对PC/ABS的阻燃机理作简单说明。

1，气相阻燃机理

磷酸酯阻燃PC/ABS的LOI与PC/ABS中的PC与ABS的比例有关，而且其变化规律比较复杂。另外，PC/ABS中芳香族磷酸酯使材料燃烧产物中的一氧化碳量增加，这说明存在气相阻燃作用。不过，芳香族磷酸酯的气相阻燃作用还是一个有争议的问题。随着相对分子质量的增加（齐聚化），芳香族磷酸酯的阻燃效率下降，说明气相中不大存在磷酸酯组分。但也有人证明，芳香族多磷酸酯的阻燃效率随其相对分子质量的增加而提高。关于磷酸酯阻燃PC/ABS的效能，一般同时存在凝聚相及气相作用机理，至于两者的比例，则显然与磷酸酯的结构和性能有关。

2，协同或对抗效应

以TPP、RDP或BDP阻燃PC与ABS比例不同的PC/ABS，当磷含量相同，以LOI衡量时，三者的阻燃性相仿。但如以UL 94阻燃级衡量，则TPP比RDP和BDP的阻燃效率逊色。以锥形量热仪测定上述阻燃PC/ABS的阻燃性时，芳香族磷酸酯只对材料的释热速率峰值（PHRR)有适度的降低，但能有效增长引燃时间。不过整体而言，RDP对PC/ABS的阻燃作用要大于挥发性的TPP。

阻燃剂的气相阻燃作用的可逆性。含磷物系一般是能抑制火焰传播的，但它们在高温火焰中则可变成燃烧的催化剂。而TPP的气相阻燃显然具有这种可逆性，至少是在高温下，其气相阻燃变得无效。上述解释也能说明较低挥发性的RDP或BDP与较高挥发性TPP间的协效作用。因为基本上是在凝聚相发挥阻燃作用的RDP或BDP有助于使PC成炭而减少向材料区的燃料供应，故得以使火焰温度降低；而随着火焰温度的降低，TPP的气相阻燃作用则得以有效地发挥，于是它们之间的协效阻燃得以实现。

RDP与其他协效剂的协同显示，以气相阻燃机理作用的某些添加剂，对RDP不仅没有协效作用，而且有时甚至表现出对抗作用。但一些在凝聚相发挥作用的添加剂，则因能促进PC/ABS的成炭和改善炭层结构而具有协同效应，在防止熔滴和改善成炭性方面作用十分明显。

3，凝聚相阻燃机理

芳香族磷酸酯阻燃PC/ABS的机理主要是磷酸酯能促进PC/ABS中的PC成炭，即凝聚相阻燃机理。因为其阻燃效率与PC/ABS中两组分的含量十分相关。当含磷酸酯的PC/ABS热分解或燃烧时，磷在凝聚相中聚集。RDP能在高温下保护炭层免遭氧化，而凝聚相阻燃的协效剂可提高PC/ABS的成炭率。另外，PC在热分解时可发生Fries重排，而芳香族磷酸酯能催化此重排。RDP可能通过酯基转移作用与PC Fries重排的产物反应。而这可导致磷的富集和PC的交联，这些都应归属于凝聚相阻燃作用。

综上所述，芳香族磷酸酯的阻燃作用主要是在材料燃烧时，磷能在凝聚相富集，并保护炭层使之免遭高温氧化。另外，芳香族磷酸酯能催化PC的Fries重排及异构化，而这有助于形成炭层和阻碍聚合物的挥发。磷酸酯对PC/ABS气相，协同，对抗，凝聚相阻燃效果比较明显。