無鹵阻燃熱塑性聚酯的研究進展

郭 超，辛 菲，錢立軍，張海龍，陳旎菡

(北京工商大學材料與機械工程學院，北京 100048)

無鹵阻燃熱塑性聚酯的研究進展

郭 超，辛 菲*，錢立軍，張海龍，陳旎菡

(北京工商大學材料與機械工程學院，北京 100048)

詳細介紹了近5年來聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯用無鹵阻燃劑的種類及其研究進展，主要包括磷系、磷氮系、有機硅系以及無機阻燃劑等；分析了其各自的阻燃機理和對熱塑性聚酯材料阻燃性能的影響，評價了其優缺點，并對無鹵阻燃聚酯材料的發展趨勢進行了展望。

熱塑性聚酯；無鹵阻燃劑；研究進展

0 前言

熱塑性聚酯材料是一類性能優異、用途廣泛的工程塑料,主要包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)等[1]。隨著我國對火災安全技術的不斷重視和完善，在材料中添加阻燃劑或者進行阻燃處理是目前一種重要且有效的防火安全措施。PBT和PET在燃燒時會釋放出大量煙霧和有毒氣體并會出現連續熔融滴落等現象，不但危害環境，而且對人們的生命財產安全造成了巨大威脅，因此需要對其進行阻燃改性[2]。PC熱分解溫度較高，自身具有一定的成炭性和自熄性，阻燃性能優于一般塑料，但為了滿足某些應用領域對阻燃性能的特殊要求，必須對PC進行阻燃處理[3-4]。

聚酯是結晶型材料，容易將分散在微晶材料中的外來物質排出表面。其次，許多種類的阻燃添加劑會使產品外觀品質下降，甚至影響樹脂的其他力學性能，這些要求限制了大量商業阻燃劑在熱塑性聚酯中的應用[5]。由于PBT、PET和PC等在較高溫度下容易裂解成揮發性的片段，導致火焰進一步擴大蔓延，因此對其進行阻燃設計將會是一個巨大的挑戰。傳統的鹵素類阻燃劑雖然可以有效地降低材料的易燃性，但燃燒過程中會產生大量有毒、有腐蝕性的鹵化氫氣體等，增加了生煙量和煙氣毒性，因此其逐漸被新一代環保型低毒、抑煙、高效阻燃劑所代替[6]。本文詳細介紹了熱塑性聚酯用無鹵阻燃劑的種類，主要包括磷系、磷氮系、有機硅系以及無機阻燃劑等，通過極限氧指數、垂直燃燒等級、錐形量熱儀熱參數等性能指標比較了各阻燃劑對熱塑性聚酯阻燃性能的影響。分析了它們的阻燃機理，評價了其各自的優缺點，并對無鹵阻燃熱塑性聚酯材料的發展趨勢進行了展望。

1 磷系阻燃劑

磷系阻燃劑是目前無鹵阻燃劑的第一大類，由于磷系阻燃劑生成的產物無煙、無毒、無腐蝕，被廣泛應用于工程塑料中。磷系阻燃劑主要在凝聚相作用，其阻燃作用體現在兩方面：一是減少可燃性產物的生成，二是促進成炭；某些情況下，還能增強炭層的黏結性和強度。磷元素在受熱分解后形成磷的偏磷酸、聚磷酸或焦磷酸等玻璃態物質，覆蓋于材料表面，隔絕空氣和可燃性氣體，從而發揮阻燃作用[7]。2011—2016年關于聚酯用磷系阻燃劑的研究如表1所示。

紅磷對于PC、PET等是一種較為有效的阻燃添加劑，但由于紅磷易與空氣中的水反應生成有毒的磷化氫，因此工業上常對紅磷進行包覆處理，即微膠囊化紅磷。包覆處理后的紅磷不吸潮，空氣中不易氧化，與基體相容性較好，且加工過程中不產生有毒氣體，被廣泛應用在PET、PBT等熱塑性塑料中。無機磷酸鹽類阻燃劑主要包括三聚氰胺磷酸鹽(MP)、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)、聚磷酸胺(APP)等。阻燃聚酯時，無機磷酸鹽類阻燃劑主要與其他阻燃劑復合使用，個別情況也可單獨使用[8]。近年來金屬磷酸鹽如磷酸鋅、磷酸鋁等協效其他類型阻燃劑阻燃聚酯的研究較多。

表1 2011—2016年聚酯用磷系阻燃劑Tab.1 Phosphorus flame retardant for polyesters in recent years

注：ZnP/CD為磷酸鋅復配有機改性海泡石；AlCP/MC為星形次磷酸鋁復配三聚氰胺氰尿酸鹽；LHP為金屬次磷酸鹽La(H2PO2)3·H2O；DOPO-g-MAH為馬來酸酐接枝9，10 - 二氫 - 9 - 氧雜 - 10 - 磷雜菲 - 10 - 氧化物；VTES為乙烯基三乙氧基硅烷；MMT為蒙脫土；PDP為間苯三酚磷酸二苯酯；P-DOPO為含磷DOPO；DEPETS為磷硅化合物。

Jenny[9]研究了ZnP協效有機改性CD阻燃PET，通過熔融共混制備了PET/ZnP/CD復合材料，并探究了磷酸鹽與CD的最佳配比。結果表明，當ZnP含量為18 %～10 %時，添加2 %～10 %的CD大大提高了PET的熱穩定性和阻燃性能，極限氧指數達到33 %。Zou等[10]合成了AlCP阻燃劑，并以MC作為協效添加劑進行了PBT的阻燃研究。結果表明，AlCP與PBT具有較好的相容性，當AlCP含量為15 %～13 %時，添加2 %～4 %的MC能夠顯著降低燃燒熱釋放量和促進成炭。其中，AlCP主要在凝聚相發揮阻燃作用，且燃燒反應無滴落，UL 94測試達V-0級。Wu等[11]合成了3種金屬次磷酸鹽LHP、Ce(H2PO2)3·H2O (CHP)和Al(H2PO2)3·H2O (AHP)用于阻燃PBT的研究。結果顯示，3種磷酸鹽都具有較好的阻燃效果。對比分析3種磷酸鹽熱解機理可知，AHP熱降解過程分為2步，即PH3的消去反應和脫水反應，主要在氣相中發揮阻燃作用。而LHP和CHP降解過程分為3步，即脫水、脫磷化氫和發生縮聚反應，在氣相和凝聚相同時作用；其中LHP具有較好的反滴落性能，且含量為25 %時，UL 94測試達到V-0級。

在有機磷阻燃劑中，含有DOPO(結構式如圖1)的阻燃劑對于一些聚合物基材料具有較高的阻燃效率。DOPO的剛性結構和穩定的磷結構，使得含有DOPO的阻燃劑具有較高的環保性、熱穩定性和燃燒過程中釋放較少的煙氣等優點。近年來研究制備了較多含DOPO結構的阻燃劑，并以反應型或添加型的方式對熱塑性聚酯進行阻燃改性[12]。Liu等[13]利用MAH對DOPO進行接枝改性，將制備的DOPO-g-MAH通過熔融共混的方式添加到PBT中制備了PBT/DOPO-g-MAH復合材料，當DOPO-g-MAH添加量為20 %時，極限氧指數值從20.9 %上升到25.7 %，UL 94 達到V-0級。DOPO-g-MAH不僅作為一種阻燃劑可有效提高復合材料的阻燃性能，還可作為一種擴鏈劑明顯改善材料的力學性能。Wang等[14]將DOPO與VTES反應合成了一種含硅、磷的阻燃劑DOPO-VTES，然后添加一定量MMT對PC進行阻燃研究。極限氧指數和UL 94測試結果表明DOPO-VTES含量為5 %時，加入2 %的MMT后，材料的極限氧指數值有所下降，但UL 94等級從V-2級提高至V-0級。MMT的加入有效地抑制了熔滴，催化加速了炭層的形成，阻止了熱量和氧氣的傳遞。

圖1 DOPO的化學結構式Fig.1 Chemical structure of DOPO

常用磷酸酯類阻燃劑主要有磷酸三苯酯(TPP)、雙酚A雙(二苯基磷酸酯)(BDP)、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)(RDP)，其中TPP阻燃PC較為常用。Hai等[15]合成了幾種含磷量高、熱穩定性好的有機磷酸酯阻燃劑，包括間苯三酚三(環2,2 - 二乙基 - 1,3丙二醇磷酸鹽)(PCDMPP)、間苯三酚三(環1,3 - 丙二醇磷酸鹽)(PCPP)和PDP，當其分別單獨添加在PC中時，對比商業阻燃劑RDP表現出較好的阻燃性能。其中盡管PDP中磷含量低于環磷酸，卻具有較好的耐熱解性能和阻燃性能，當PDP含量為2 %時，UL 94達到V-0級。PDP燃燒促進成炭時產生了大量的P—OH化合物，有利于凝聚相阻燃機制。由此表明，阻燃性能不僅與磷含量有關，而且與阻燃劑的成炭能力和熱穩定性也有關。除此之外，其他新型有機磷系阻燃劑也在不斷的發展之中。Thomas等[16]合成了幾種含磷聚酯型阻燃劑PET/P-DOPO、PET/P - 二苯基磷氧化物(DPPO)和PET/P - 磷酸二苯酯(DPhPO)等，將其分別添加到PBT聚酯中時，降低了PBT燃燒的熱釋放速率峰值和總熱釋放量。作為一種良好的添加型阻燃劑，聚合物型無鹵阻燃劑具有在基體中分散均勻、對材料的力學性能影響小的特點，具有較好的發展前景。Julien等[17]利用等離子技術將含硅有機磷化合物DEPETS包覆在PC材料表面，在聚合物基表面形成了優異的耐熱阻隔層，使點燃時間延長了143 %，獲得了較好的熱穩定性。

2 磷氮系阻燃劑

磷系阻燃劑一方面對含氧高聚物可作為一種高效成炭促進劑，提高材料的成炭率，同時，它還具有在氣相中抑制自由基反應和稀釋可燃物的效果，其在阻燃聚酯中發揮著重要作用。通常采用不同類型的納米填料或膨脹型填料與磷系阻燃劑共同添加在聚酯中使其發揮協效作用，如磷系和氮系協同、磷系與無機填料之間協同等，可以進一步提高聚酯的阻燃性能，改善磷系阻燃劑對聚酯材料力學性能的影響。2011—2016年關于聚酯用磷氮系阻燃劑的研究如表2所示。

表2 2011—2016年聚酯用磷氮系阻燃劑Tab.2 Phosphorus-nitrogen flame retardants for polyesters in recent years

注：HNCP為六 - (4 - 硝基苯氧基) - 環三磷腈；HCCP-g-OMMT為有機改性蒙脫土接枝六氯環三磷腈化合物；PN6/PPPMS為六[P - (羥甲基)苯氧基)]環三磷腈(PN6)/聚(2 - 苯丙基)甲基硅氧烷；BASPB為季戊四醇二磷酸鹽；ABDPP為氨基磷酸酯。

磷腈是一類骨架由磷、氮原子單雙建交替排列的化合物，結構如圖2所示。環三磷腈類化合物是以六氯環三磷腈為基礎，經親核取代反應后得到的分子中含有—P=N—結構的一系列衍生物，其獨特的氮磷骨架結構賦予了這類化合物良好的熱穩定性。環三磷腈類衍生物作為阻燃劑具有如下優點：(1)磷腈環上的氯原子被取代后，分子中不含鹵素，滿足無鹵環保要求；(2)分子中磷、氮元素含量較高，且基團具有協同阻燃效應，結合了磷系和氮系阻燃劑的優勢，兼具氣相和凝聚相阻燃作用，阻燃效率高；(3)作為中間體，可制備多種反應型阻燃化合物和聚合物。作為一種環境友好型阻燃劑，磷腈類衍生物在阻燃領域具有廣闊的應用范圍和應用前景[18]。

圖2 環三磷腈類化合物的—P=N—骨架結構Fig.2 Main chemical structure of cyclotriphosphazene

Mao等[19]合成了一種高效的膨脹型阻燃劑HNCP，并通過熔融共混法制備了3種HNCP含量(5 %、10 %、15 %)的PET/HNCP復合材料。當HNCP含量僅為5 %時，極限氧指數為32.0 %，UL 94達到V-0級。通過掃描電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜儀對燃燒后樣品進行了測試。結果發現，材料燃燒后殘炭表面致密且內部為多孔結構，這表明HNCP阻止了PET的熱解，提高了材料的熱穩定性。同時，Mao等[20]利用OMMT對環三磷腈化合物HCCP進行了接枝改性，并利用熔融共混法制備了3種不同含量(1 %、3 %、5 %)的PET/HCCP/OMMT復合材料,當HCCP/OMMT含量為3 %時，極限氧指數值為31.5 %，UL 94達到V-0級，獲得了較好的阻燃性能。Mao等[21]還利用PN6和PPPMS制備了PET/PN6/PPPMS復合材料。結果表明，環三磷腈PN6作為一種有效成炭劑，PPPMS硅氧烷樹脂作為協效阻燃劑和增容劑，使材料獲得了較好的阻燃特性，并提高了材料的反滴落性能。

Zhao等[22]合成了2種新型含磷、氮膨脹型阻燃劑BASPB和ABDPP用于阻燃PC，當BASPB、ABDPP含量為5 %時，PC/BASPB、PC/ABDPP復合材料體系的極限氧指數分別為35.5 %、36.3 %，UL 94均達到V-0級。通過熱失重分析、掃描電子顯微鏡等測試分析可知該體系具有良好的熱穩定性和具有加速PC成炭的能力，燃燒后形成的豐富炭層有效阻止了熱量和氧氣的傳遞。

3 有機硅系阻燃劑

硅系阻燃劑具有低燃速、低釋熱、防滴落、良好的加工性能和力學性能以及對環境友好等優點，近年來備受人們關注。一般認為硅氧基團的阻燃作用主要依據凝聚相阻燃機理，即通過生成裂解炭層和提高炭層的熱氧穩定性實現其阻燃功效。有機硅系主要包括聚倍半硅氧烷(POSS)和硅樹脂等。2011—2016年關于聚酯用有機硅系阻燃劑的研究如表3所示。

表3 2011—2016年聚酯用有機硅系阻燃劑Tab.3 Silicone flame retardant for polyesters in recent years

注：PPSQ為聚苯基倍半硅氧烷；Exolit OP950/DP-POSS為有機磷阻燃劑/十二烷基苯 - POSS；LCCP為含羧基的鏈狀聚硅氧烷衍生物；PES/PSiA為聚醚砜/聚硅氧烷丙烯酸共聚物。

由于POSS分子具有自聚集傾向，使得部分POSS和材料的相容性較差。近年來研究人員通過分子設計在POSS中接枝具有阻燃基團的化合物，以便改善其與樹脂基體的相容性，并將其與其他添加劑復配用于材料的阻燃改性，以制備性能優異的聚合物/POSS有機無機雜化阻燃材料。其中，應用最廣泛的是六面體低聚倍半硅氧烷(T8)，T8類POSS分子具有高度對稱的立方體籠形結構(圖3)。

圖3 T8型POSS的化學結構式Fig.3 The chemical structural of T8-POSS

聚硅氧烷可通過類似于互穿聚合物網絡(IPN)部分交聯機理而結合到聚合物基材結構中，這樣可大大限制硅添加劑的流動性，防止其遷移至阻燃材料的表面。Cheng等[23]基于POSS結構合成了一種新型阻燃劑PPSQ，并將其添加到PC中。結果表明，PC/PPSQ熱解產生的氣體產物能夠促進炭層交聯膨脹，且PPSQ氣相裂解產生的二氧化硅沉積在炭層表面阻止了熱量和氧氣的傳遞，從而進一步阻止了聚合物分解；復合材料的熱釋放速率峰值和最大熱釋放量降低了約50 %，表現出較好的阻燃性能和熱穩定性。

Zhang等[24]將DOPO接枝到POSS上，當POSS-g-DOPO以6 %的添加量阻燃PC時，其有利于Si—O—苯基和P—O—苯基結構的形成，從而提高了炭層的熱氧化穩定性，很大程度上減少了易燃揮發物的釋放，且最大熱釋放速率降低了50 %以上。Nizar等[25]將3種不同化學結構的聚倍半硅氧烷八甲基 - POSS(OM-POSS)、十二烷基苯 - POSS(DP-POSS)和淬火 - POSS(FQ-POSS)分別添加到PET/Exolit OP950復合材料中，并對復合材料的燃燒性能進行了研究。結果發現，3種帶不同基團的POSS八面體添加量為1 %時就能使材料的最大熱釋放速率減少約50 %。此外，DP-POSS能明顯降低材料的總熱釋放量，且與Exolit OP950表現出較好地協效阻燃作用。

除POSS外，其他聚硅氧烷衍生物也具有較好的阻燃性能。Song等[26]合成了LCCP并應用在PC阻燃研究中，通過改變不同合成路線及原料配比，得到了具有最佳羧基含量的LCCP。由于羧基對于提高材料的阻燃性能起著重要作用，它能夠促進交聯和成炭反應，降低PC的分解速度和初始分解溫度，發揮早期阻燃作用。因此當LCCP含量低于0.5 %時，極限氧指數就可達到38.5 %，UL 94測試為V-0級，表現出優異的阻燃性能。

聚醚砜(PES)與PC進行復合能夠提高材料的力學性能、耐高溫性和耐腐蝕性。Liu等[27]將PSiA添加到PC/PES基體中，結果發現PSiA能夠促進PC的降解，且降解產物能夠與PES反應，以致在材料表面形成的炭層中堆積了較高的硫、硅含量，體現了PSiA與PES較強的協同阻燃作用。當復合配比為PC/10 %PES/0.5 %PSiA時，復合材料具有較好的阻燃性能，且獲得了較高的硬度和韌性，UL 94達到V-0級。

硅系阻燃劑燃燒后無毒、生煙少、環境危害小、燃燒熱值低，可有效改善基體材料的力學性能和耐熱性，能夠滿足現在人們對于阻燃劑的嚴格要求，具有廣闊的發展前景。有機硅阻燃劑可通過接枝具有特殊功能基團的化合物來提高其阻燃性能，但成本較高，因此更多高效、具有多功能的有機硅阻燃劑的開發將成為未來發展的趨勢。

4 無機阻燃劑

通過將傳統的無機阻燃材料超細化，利用納米微粒本身所具有的優良特性來改善無機物與樹脂基體的相容性，可達到減少用量和提高阻燃性能的目的。但納米阻燃劑的團聚效應，影響了它在基體中的均勻分散性，致使復合材料的性能變差。因此，需要對納米粒子進行預處理，如納米MMT有機改性、碳納米管(CNTs)預分散和接枝改性等。2011—2016年關于聚酯用無機阻燃劑的研究如表4所示。

(1)納米MMT：聚合物/MMT納米復合材料在促進成炭、抑制熔滴等方面表現出優異的阻燃性能。Mehmet等[28]研究了OMMT協效ZnPi阻燃PET。ZnPi在PET熔融紡絲過程中易于熔融，降低了PET的力學強度。通過微型量熱儀等測試結果表明，有機黏土由于形成膨脹炭層結構降低了燃燒熱釋放速率，但加入一定量OMMT后形成的相分離結構降低了材料的力學性能。

(2)CNTs：具有優異的力學性能和耐熱、耐高溫、高模量等特性，不僅可以作為聚合物材料的增強體，同時對聚合物基體也具有一定的阻燃作用。近年來許多高校及科研機構對CNTs阻燃聚合物材料進行了大量地研究。Wu等[29]利用液態BDP預分散CNTs，制備了PET/CNTs/BDP納米復合材料。研究表明，CNTs和BDP對于形成致密的網狀炭層具有協同作用；BDP含量為7 %，CNTs含量大于5 %時，UL 94達到V-0級，獲得了較好的阻燃性能。Aranberri等[30]研究了MWCNTs對PBT、聚丙烯(PP)流變性能、熱力學性能以及阻燃性能的影響。結果發現，MWCNTs對PBT的阻燃效率較PP高，同時它還改善了聚酯的結晶性能和其他力學性能。

表4 2011—2016年聚酯用無機阻燃劑Tab.4 Inorganic flame retardants for polyesters in recent years

注：ZnPi為次磷酸鋅；BDP為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)；MWCNTs為多壁碳納米管；PSBPBP為磷硅聚合物；EG為可膨脹石墨；PSMA為聚苯乙烯和順丁二烯共聚物；2ZnO·3B2O3·3H2O為硼酸鋅，簡稱為ZB；PSI為聚硅氧烷。

(3)無機硅化合物：聚合物/無機納米復合材料有明顯的抗熔滴作用，但對材料的極限氧指數及UL 94阻燃級別的改善不大，為了提高材料的這2個指標，可在納米復合材料中加入常規阻燃劑或者采用新技術方法對聚合物進行阻燃處理。Federico等[31]采用層層自組裝的方法在PET織物表面涂覆了多層帶負電荷的納米二氧化硅膠體，引燃時間延長了45 %，熱釋放速率峰值降低了20 %，燃燒過程中無滴落現象，大大提高了PET的阻燃性能和力學性能，且實驗以水為溶劑，具有反應條件簡單、環境友好等優點。此外，滑石粉作為一種常用的含硅無機添加劑，也常用來進行聚合物的阻燃研究。Zhao等[32]將10 %的滑石粉添加到PC/10 %PSBPBP復合體系中，700 ℃下殘炭率為28.2 %，起始分解溫度為540 ℃，極限氧指數為34 %，UL 94達到V-0級。研究發明，未阻燃處理的PC炭層表面出現了明顯裂紋且炭層內部孔洞較大，而PC/10 % PSBPBP/10 %滑石粉復合體系炭層表面致密，內部孔洞較多、直徑小，形成了穩定的致密炭層結構。

(4)EG：高溫下體積可迅速膨脹，且膨脹產物具有極好的抗氧化性和耐高溫性，形成的致密性炭層阻隔了熱量和可燃性氣體的傳遞，從而可以作為一種阻燃協效劑添加在聚合物中。Jenny等[33]通過熔融共混法將EG添加到PET中，同時添加了3種不同類型的納米黏土(CloisiteNa, Cloisite10A, Cloisite 30B)制備了納米膨脹型阻燃材料。結果表明，納米黏土和EG表現出一定地協同阻燃作用，有效降低了PET聚酯的熱釋放速率和總熱釋放量等。

(5)硼酸鹽：能夠形成玻璃態無機膨脹涂層、促進成炭而抑制揮發性可燃物的逸出，在高溫下脫水具有吸熱、發泡和稀釋可燃物的功效。Berk等[34]研究了PSMA改性ZB與磷酸、硼協效阻燃PC，加入3 %的磷酸硼和2 %PSMA改性的ZB使PET的極限氧指數從22.5 %提高到26 %，沖擊強度提高到11.4 kJ/m2。Yang等[35]研究了PSI協效ZB對PC阻燃性能的影響。結果表明，ZB和PSI發生化學反應形成了B—O—Si鍵，提高了材料的抗熔融滴落性能，UL 94測試為V-0級。硼、硅元素參與穩定炭層的形成，表現出較好的協同效應，大大提高了凝聚相阻燃作用。

5 芳香磺酸鹽系阻燃PC

磺酸鹽系阻燃劑具有添加量少、阻燃效率高的優點，其中二苯甲砜磺酸鉀(KSS)使用較為廣泛(結構式如圖4所示)，它不含鹵素，經濟環保，且不影響樹脂基體的透明性，可以單獨使用，也可與其他協效劑共同作用阻燃聚酯。2011—2016年PC用芳香磺酸鹽系阻燃劑的研究如表5所示。

圖4 KSS的化學結構式Fig.4 Chemical structure of KSS

Yang等[36]研究發現環三磷腈化合物HNCP與芳香磺酸鹽對于PC均具有較好的阻燃作用，但復配使用時效果不佳。單獨添加2 %的HNCP時復合材料的極限氧指數為31 %，UL 94測試為V-1級；單獨添加0.25 %的KSS阻燃PC時，極限氧指數為37 %，UL 94測試達到V-0級。而同時添加2 %的HNCP和0.25 %的KSS時，極限氧指數減少到29 %，表明2種阻燃劑產生了拮抗效應。Yuan等[37]合成了一種含氮硅元素新型阻燃劑DAPSiO，并將其協同KSS阻燃PC。結果表明，DAPSiO含量為1 %，KSS含量為0.5 %時，極限氧指數為44 %，UL 94達V-0級。同時，Yuan等[38]又合成了另外一種含氮硅元素的阻燃劑PSiN，加入3 %的PSiN和0.5 %的KSS協效阻燃PC時，極限氧指數為46 %，UL 94達到V-0級。

表5 2011—2016年PC用芳香磺酸鹽系阻燃劑Tab.5 Sulfur-containing additives for polyesters in recent years

注：DAPSiO為氮硅化合物；PSiN為氮硅化合物。

6 結語

近年來無鹵阻燃聚酯材料的研究開發與發展趨勢可總結為3個方面：(1)新性能：新型阻燃劑的發展應具有環保、低毒、高效、多功能等特點；(2)新技術方法：不斷發展納米技術、微膠囊技術、表面改性技術、交聯技術、大分子技術等，以及通過復配技術開發出性能優異的新型阻燃劑是阻燃領域研究的重要課題和發展方向；(3)新型結構阻燃劑的設計與制備：在提高聚酯阻燃性能的同時，應注重改善共混阻燃聚酯的分散性和界面問題。通過分子設計，制備高阻燃性能和力學性能優于基體的阻燃聚酯材料以及開發新型的反應型共聚阻燃材料也將成為未來發展的主要方向。

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ResearchProgressesinHalogen-freeFlame-retardantThermoplasticPolyesters

GUO Chao, XIN Fei*, QIAN Lijun, ZHANG Hailong, CHEN Nihan

(School of Material and Mechanical Engineering, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

This article reviewed the recent research progresses in halogen-free flame-retardant thermoplastic polyesters and especially introduced the development and applications of halogen-free flame retardants including for poly(ethylene terephthalate), poly(1,4-butylene terephthalate) and polycarbonate in recent five years phosphorus-containing, phosphorus-nitrogen, silicone and inorganic flame retardants. Their flame retardant mechanisms and effects on the flame-retardant performance of thermoplastic polyesters were analyzed, and their merits and demerits were evaluated. Finally, the development trend of halogen-free flame-retardant thermoplastic polyesters was prospected.

thermoplastic polyester; halogen-free flame retardant; research progress

TQ323.4+1

A

1001-9278(2017)10-0012-08

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.10.003

2017-01-04

國家自然科學基金項目(51403007)

*聯系人，xinfei@th.btbu.edu.cn