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聚碳酸酯(PC)是目前生产规模最大、应用范围最广的热塑性工程塑料之一,广泛应用于电子电器、家用家居、建筑建材、汽车飞机、医疗器械等诸多领域。PC本身具有一定的阻燃性能,极限氧指数(LOI)一般在25%左右,可以达到UL94 V-2阻燃级别,但应用于对阻燃要求较高的场合时,必须对其进行改性进一步提升其阻燃性能。溴系阻燃剂(BFR)是长久以来应用广泛、效率较高、工艺较为成熟的一类阻燃剂,但隨着人们安全和环保意识的提高,其使用正逐步受到限制,且传统阻燃效率较高的溴-锑复配体系不适用于PC,单独使用BFR阻燃PC需要更多的添加量。稀土是21世纪重要战略资源,我国的稀土资源储量位居世界第一,但其开发应用程度还较低,研究显示稀土化合物应用于材料改性时往往只需少量便可带来巨大收益,近年来它在聚合物阻燃方面的应用也越渐受到人们的关注。本文采用苯基膦酸稀土晶体(ReHPP)与BFR复配阻燃PC,探究ReHPP对PC/BFR体系热稳定性和阻燃性能的影响,并分析协效阻燃机理。首先,通过回流法和水热法合成苯基膦酸铈(CeHPP)和苯基膦酸镧(LaHPP)两种ReHPP。透射电镜(TEM)测试结果显示,两者在PC基体中分散性良好,且LaHPP的分散性优于CeHPP。分别将其与常用BFR十溴联苯醚(DBDPO)复配阻燃PC。热失重-红外联用分析(TG-FTIR)表明CeHPP和LaHPP的引入都能提高PC/DBDPO体系在空气中的热氧稳定性,CeHPP在初始阶段抑制降解的效果优于LaHPP;LOI和垂直燃烧测试结果显示,少量ReHPP的引入能够大大提升材料的LOI,并达到UL94V-0阻燃级别,但继增加ReHPP的添加量阻燃效果反而下降;锥形量热(Cone)测试结果表明CeHPP和LaHPP的引入都有效降低了体系的热释放和烟释放,其中LaHPP对峰值热释放速率(PHRR)的降低比CeHPP显著,而CeHPP对烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSR)的抑制性能更胜一筹。对残炭和阻燃机理的分析表明,ReHPP促进了交联成炭,提升了炭层强度,体系阻燃效率的提升依赖于DBDPO气相作用和ReHPP凝固相成炭作用之间的协同效应。其次,选取另一种相对环保的BFR溴化聚苯乙烯(BPS),将其与LaHPP复配阻燃PC。TG-FTIR结果表明LaHPP的引入可以提升PC/BPS体系的热氧稳定性,但对体系热解产物释放没有明显抑制;阻燃测试的结果显示LaHPP的引入对体系的LOI和垂直燃烧等级也没有明显的提升;Cone测试结果显示虽然LaHPP的引入增加了体系的残炭量,但对体系的热释放和烟释放没有形成有效的抑制。综合对比PC/DBDPO体系,对PC/BFR/ReHPP体系整体阻燃效率和机理进行了探讨,分析得出结论:体系整体阻燃性能的提升依赖于BFR和ReHPP之间的协同作用,BFR的气相作用在阻燃体系中占主体地位,ReHPP增强炭层为BFR提供充足的场所和时间发挥作用,扮演协效剂的角色。协同阻燃效率的大小主要取决于BFR自身气相作用的强弱和ReHPP添加量的大小。