劉建中，葉南飚，李 影，劉 濤，周永勝，熊建平

(1 廣州金發(fā)綠可木塑科技有限公司，廣東廣州510520;2 金發(fā)科技股份有限公司塑料改性與加工國家工程實驗室，廣東廣州510520)

高抗沖聚苯乙烯樹脂(HIPS)具有優(yōu)良的加工性、尺寸穩(wěn)定性、電性能和韌性，廣泛應用于家電、電子電氣等領域。由于HIPS 屬于易燃塑料，其氧指數為18%，，為滿足各國對電子電氣制品的阻燃性的法規(guī)要求，最常用的方法是在HIPS 中添加溴系阻燃劑和Sb2O3的復配物使HIPS 達到阻燃效果［1］。但是不同類型溴系阻燃劑在賦予HIPS 優(yōu)異阻燃性能的同時，由于結構和溴含量不同，所得到的阻燃HIPS 的耐候性能也具有較大差異，本文通過考察不同阻燃劑對材料物理性能和耐候性能不同影響，為阻燃HIPS 的不同應用要求提供阻燃劑選擇的指導。

1 試驗部分

1.1 原料

高抗沖聚苯乙烯STYRON A-TECH 1300，陶氏化學;十溴二苯醚(Saytex 102E)，美國雅保公司;八溴二苯醚(Saytex 111)，美國雅保公司;十溴二苯乙烷(Saytex 8010)，美國雅保公司;溴化環(huán)氧(F－3014)，以色列死海溴;反應性溴化環(huán)氧(F－2016)，以色列死海溴;Sb2O3，湖南常德辰州銻品有限責任公司，0 級。

1.2 設備

TSE－35A 型同向雙螺桿擠出機，南京瑞亞公司;電子萬能實驗機H10K-S，Housfield 公司;電子顯示沖擊實驗機T92，Tinius Olsen 公司;燃燒儀HVUL型，美國ATLAS 公司;CJ80M3V 型注射機，震德注射機廠;ATLAS CI3000 +weatherometer，美國ATLAS公司。

1.3 試樣制備

將HIPS 樹脂及各種助劑按配方經高速混合機混合后送入雙螺桿擠出機中，在200℃下進行熔融、共混、擠出和造粒。所得粒料在鼓風烘箱中干躁(70℃/4h)后，由注射機注射成各種標準的測試樣條。

1.4 物理機械性能的測試

將樣條在23℃、相對濕度為50%條件下放置48h后測試，采用測試標準如下:拉伸強度:ASTM D638;懸臂梁缺口沖擊強度:ASTM D256;彎曲強度:ASTM D790;燃燒性能:UL94 垂直燃燒法;色差(△E):氙燈老化ASTM D4459－93。

2 結果與討論

2.1 不同阻燃劑對阻燃HIPS 的性能及阻燃影響

目前阻燃HIPS 所用的阻燃劑主要是溴銻體系，含溴阻燃劑的阻燃機理是在氣相中捕捉活性自由基，即在高溫下含溴阻燃劑分解產生的溴自由基，后者再與聚合物燃燒分解產生的可燃性氣體中的高活性羥基自由基或氫自由基反應生成穩(wěn)定的化合物，從而中斷鏈式氧化過程，使燃燒減緩，以至自熄［2］。由表1 看出:當阻燃HIPS 中溴含量達到10%左右，4% Sb2O3復配，阻燃都可以達到阻燃V－0 級，物理機械性能基本相差不多，都可以滿足使用要求。

表1 不同阻燃劑在HIPS 中的物理機械性能Table 1 Physical and mechanical properties of different Flame retardants in HIPS

續(xù)表1

2.2 不同阻燃劑耐候性能影響

由于阻燃HIPS 中存在雙鍵和溴系阻燃劑以及HIPS 制造和加工時所引入的殘留催化劑和其它雜質，且?guī)в袣溥^氧化物基團和羰基官能團等。這些物質和官能團均能在不同程度上吸收大于290nm波長的紫外線;另外更重要的是溴系阻燃劑受紫外線影響，產生溴自由基，溴自由基相對其它自由基較穩(wěn)定，極易引發(fā)分子鏈中的雙鍵斷裂產生自由基并進一步降解，并可參與各種類型的光化學反應，使得阻燃HIPS 的耐候性大受影響［3］。

表2 不同阻燃劑在HIPS 中的耐候性能Table 2 Weathering properties of different flame retardants in HIPS

由表2 看出不同阻燃劑體系復合得到阻燃HIPS 耐候性有較大差異，分析如下:

十溴二苯醚相比八溴二苯醚耐候性較差，主要是二苯醚上鹵代反應使溴元素接枝到苯環(huán)，由于溴取代基的吸電子作用，使得苯環(huán)電子云密度降低，隨著溴取代基增多，使得碳溴鍵極性增加，更易發(fā)生光降解反應。故十溴二苯醚耐候性較差。

十溴二苯乙烷比十溴二苯醚耐候性好很多，主要是由其分子結構不同所造成的，十溴二苯醚的兩個苯環(huán)之間由氧原子相連，氧上的孤對電子與其兩邊的環(huán)上的電子云產生共軛效應，這種共軛效應可以使聯(lián)苯醚自由基穩(wěn)定存在，從而導致更多的溴自由基能夠引發(fā)降解。十溴二苯乙烷的兩個苯環(huán)是由兩個碳原子連接，不會產生共軛效應，所以其自由基的穩(wěn)定性遜于十溴二苯醚，使得十溴二苯乙烷由于溴自由基引發(fā)HIPS 降解的能力減弱［4］。所以采用像十溴二苯乙烷這樣不易產生穩(wěn)定自由基的溴阻燃劑與HIPS 共混制備阻燃HIPS，其耐紫外光老化性能要優(yōu)于其它溴阻燃劑的HIPS 阻燃體系。

未反應性溴化環(huán)氧相比十溴二苯乙烷耐候性能相當。

反應型溴化環(huán)氧相比于封端的溴化環(huán)氧耐候性大幅提高，主要是反應性環(huán)氧端基本身活性高，可以撲滅溴自由基，使降解反應終止，另外反應型的溴化環(huán)氧自身及和HIPS 可以進行反應接枝，形成相對大分子，使自由基反應由于空間位阻的影響而減弱。

3 結論

使用都是填充性阻燃劑，在達到一定溴含量的情況下，阻燃劑對阻燃HIPS 物理及阻燃性能影響差別不大。

阻燃HIPS 常用阻燃劑耐候性順序是:十溴二苯醚(Saytex 102E)＜八溴二苯醚(Saytex 111)＜十溴二苯乙烷(Saytex 8010)≈溴化環(huán)氧(F－3014)＜反應性溴化環(huán)氧(F－2016)，當阻燃HIPS 在室外使用或有耐候要求時優(yōu)選反應性溴化環(huán)氧(F－2016)，次選十溴二苯乙烷(Saytex 8010)或溴化環(huán)氧(F－3014)，不能使用十溴二苯醚(Saytex 102E)和八溴二苯醚(Saytex 111)。

［1］李建軍，黃險波，蔡彤旻. 阻燃苯乙烯塑料［M］.北京:科學出版社，2003:4－9.

［2］歐育湘. 阻燃劑:制造、性能及應用［M］. 北京:兵器工業(yè)出版社，1997:7－8.

［3］葉南飚，蔡彤旻，郭建明，等. 耐候、耐熱阻燃高抗沖聚苯乙烯的制備及性能［J］. 兵工學報，2005，26(6A):73－75.

［4］汪曉東，寧林堅. 溴/銻復配阻燃ABS 體系的耐候性研究［J］. 北京化工大學學報，2000，27(6A):17－20.