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高分子材料具有某些传统材料不可比拟的优点,而聚合物合金材料更是综合了各材料的优点,合金材料的使用范围也日益扩大。聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金是一种常用的工程塑料,它兼有PC和ABS二者的优良性能,价格介于PC、 ABS之间,在汽车、电子、航空航天等许多领域都有应用。PC是一种自熄型材料,其极限氧指数(LOI)大约为26%,而ABS属于易燃材料,LOI在18%-20%之间,PC与ABS共混制得的PC/ABS合金阻燃性能明显降低,使其应用受到了很大的限制。随着许多领域对材料耐火、环保的要求越来越高,因此制备一种高效绿色的阻燃剂就成为PC/ABS合金研究领域的热点。本文采用二步合成法制备了甲基苯基聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂,并将其应用于PC/ABS合金的阻燃处理中。研究内容主要包括以下三个方面: 以二苯基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、硼酸为原料,采用二步合成法制备了甲基苯基聚硼硅氧烷阻燃剂,并优化了合成工艺。研究结果表明:当硅烷/硼酸比为1∶1时,合成的PB阻燃剂的阻燃效果最好,在PC/ABS合金中添加5wt%该聚硼硅氧烷阻燃剂,可使PC/ABS合金的极限氧指数从24.1%提高到34.1%。PB阻燃剂是通过凝聚相阻燃机制发挥作用的,印在燃烧过程中降低质量损失,促进残炭形成,使炭层紧密覆盖在基体表面,减少热辐射和氧气的扩散,从而达到阻燃的效果。通过锥形量热分析发现,PB不仅使PC/ABS合金体系的热、烟、CO、 CO2释放速率降低,提高火灾性能指数,而且能够缓和材料的燃烧过程,防止短时间内大量放热,有效降低了燃烧的危险。PB使PC/ABS合金体系的力学性能有所下降,但拉伸强度下降较少,在阻燃PC/ABS合金体系中加入相容剂马来酸酐接枝ABS,可使合金体系的力学性能得到明显提高。适量的PB可以改善PC/ABS合金的加工性能。 研究分析了聚硼硅氧烷与磺酸盐(FR-2025)或纳米SiO2复合阻燃剂对PC/ABS合金的阻燃作用。结果表明,适量的FR-2025使PC/ABS合金的LOI略有提高,就LOI而言,FR-2025与聚硼硅氧烷对PC/ABS合金有阻燃协效作用,但效果不明显。锥形量热数据表明FR-2025与PB复配阻燃体系的热、烟释放速率均比单独用PB阻燃时PC/ABS合金的高,FR-2025降低了PC/ABS阻燃合金体系的阻燃性能。纳米SiO2可显著降低PC/ABS/PB阻燃合金体系的热、烟释放量及CO、 CO2释放速率,纳米SiO2与聚硼硅氧烷在PC/ABS合金中有一定的阻燃协效作用。纳米SiO2使PC/ABS/PB合金体系的拉伸强度和弯曲强度有所下降,但适量的SiO2可使材料的冲击强度有所提高。 考察了聚硼硅氧烷与有机磷酸酯(TPP、RDP、 PX-230)复合阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能的影响。TPP、RDP和PX-230均使PC/ABS合金的LOI有一定程度的提高,但与聚硼硅氧烷相比阻燃效率不高。就LOI而言,聚硼硅氧烷与TPP或RDP、PX-230对PC/ABS合金没有阻燃协效作用。TPP与PB复配阻燃剂可使PC/ABS合金的烟、热及CO2释放速率下降,TPP与PB对PC/ABS合金有一定的阻燃协效作用,但效果不明显。PB与RDP或PX-230复配阻燃剂均能使PC/ABS合金的热、烟释放速率下降,但下降幅度不如单一的RDP或PX-230。RDP提高了PC/ABS合金的拉伸强度和弯曲强度,PX-230能提高PC/BAS合金复合体系的拉伸强度,但三种有机磷酸酯均使PC/ABS的冲击强度降低。