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聚碳酸酯(PC)是一种工程塑料,因其综合性能优良而被广泛应用于国民经济的各行各业中,其自身难燃,极限氧指数仅为25%,UL-94达到V-2级,但PC燃烧产生的融滴易引发火灾。为了满足在实际应用中对PC的更高要求,我们要对其进行进一步阻燃改性研究。目前,单一阻燃剂不能满足人们对PC的阻燃要求,不同阻燃剂之间协同阻燃已成为阻燃领域的研究热点。其中,分子内协同阻燃既可以克服阻燃剂添加量多、相容性差等问题,又能起到高效阻燃的作用。本课题以三聚氯氰、对氨基苯磺酸、三苯基氧膦为原料合成了一种分子内N-P-S协效阻燃剂(SBBT),利用FTIR、ESI-MS对其结构进行表征,采用热重分析仪对其热稳定性能进行研究,结果表明:SBBT有很好的热稳定性,初始分解温度为365℃。采用共混技术将SBBT添加到PC中,制备PC/SBBT复合材料,对其阻燃性能和力学性能进行考察,结果表明:SBBT在添加量为0.1%时即可使PC通过UL-94 V-0级,极限氧指数可达31.9%;SBBT有一定的增塑作用,在添加量低于0.2%时可保持材料的冲击强度基本不受影响。采用TG-MS进行分析结果表明:SBBT分解的气相产物PO·可与H·和OH·结合,以中断燃烧的链反应,起到气相阻燃的作用。利用锥形量热仪对PC的真实燃烧环境进行模拟,纯PC及PC/SBBT的最大热释放速率(pkHRR)分别为429.6kW?m-2和330.3 kW?m-2,表明SBBT可以减缓PC在燃烧过程中的热释放速率,存在凝聚相和气相阻燃的双重作用。用热重分析仪对其热稳定性能进行考察,结果表明:SBBT可使PC的热分解活化能提高,提高了PC的热稳定性。利用显微镜和拉曼光谱对燃烧后的残炭形貌及结构进行研究,纯PC的残炭表面光滑且平整,而PC/SBBT体系的残炭表面呈现蜂窝状繁多而细小的孔状结构,说明SBBT通过促使PC形成此种炭层结构来阻隔氧气和热量,起到凝聚相阻燃的作用。因此,SBBT阻燃PC的机理可初步认为是膦氧基团的气相阻燃和硫磷元素的凝聚相阻燃共同作用。