在過去二十年間,消費型電子產品的發展推動了整個阻燃劑和阻燃工程塑料工業的發展。這是因為消費型電子產品中要用到大量的工程塑料特別是阻燃工程塑料。工程塑料中最主要和產量最大的是尼龍和聚酯(PET和PBT)。其中約30%的尼龍和40%的聚酯為阻燃級產品。其主要應用領域集中在電子電器行業,如各種連接件、開關、線圈盒、電力通訊器材、電動工具外殼等等。統計數字表明1998年亞太地區總的尼龍和聚酯消耗量為437千噸,而在2002年這一數字將達到585千噸。其增長速度遠遠超過地區平均GDP的增長速度。
目前,亞太地區已躍居為全球阻燃劑最大的市常阻燃尼龍尼龍可以被鹵/銻協同體系阻燃,也可以用紅磷或三聚氰胺類的無鹵阻燃體系來阻燃。從量的角度來考量,鹵/銻協同體系仍是目前使用最廣的尼龍阻燃體系。在歐洲和亞洲的一些地區,人們正在致力于尋找鹵素阻燃劑的替代品。但通常說來這些替代體系一般都存在熱穩定性低或吸潮等問題。目前國內大部分改性尼龍廠還停留在使用十溴聯苯醚的階段,主要是基于成本的考慮。但由于十溴聯苯醚阻燃體系本身固有的局限性,其最終產品只能占據低檔阻燃尼龍市常而在國外阻燃尼龍中最重要、應用最廣的是溴化苯乙烯聚合物,它具有一系列優良性能,這種阻燃劑的局限性在于光穩定性較差且成本較高。
其使用成本為十溴聯苯醚的近三倍,因而使許多國內廠商望而卻步。而國外生產廠商如Dupont、DSM、Rhodia及臺灣的Nytex、Ginar則廣泛采用這種高性能阻燃劑,因而占據了大部分高性能、高利潤的中、高端阻燃尼龍市常國內目前只有金發科技發展有限公司能在此領域占據一席之地。另一種在尼龍中應用了許多年的阻燃劑就是含氯的敵可燃,具有較高的阻燃效率和電性能,但其在熱穩定性方面的局限性使之僅適用于加工溫度較低的尼龍阻燃。近幾年來,人們開發了一種新型高效阻燃劑十溴二苯氧基乙烷,其具有一系列優點,但其局限性在于它與十溴聯苯醚一樣同屬填料型阻燃劑,與尼龍相容性較差,因而加工流動性和最終制品的物理機械性能較差。
對于無鹵阻燃體系:尼龍中應用較廣的為紅磷和三聚氰胺鹽類。紅磷具有很高的阻燃效率并能改善制品的抗電弧性,但其儲存及本身顏色的局限性大大限制了其在尼龍中的應用。另一種三聚氰胺鹽(主要是三聚氰胺尿酸鹽和磷酸鹽)具有較好的阻燃效率,但熱穩定性較差,且由于易吸潮而使得制品在潮濕環境下電性能較差。
綜合來看,用溴化聚苯乙烯制備的阻燃尼龍具有最佳的綜合性能,也正因為如此,目前其已成為國內外中高檔阻燃尼龍主打阻燃劑。其中大湖公司(Great Lakes Chemical Corp.)的聚溴化苯乙烯系列產品PDBS-80、PBS-64(HW)、CP-44B等由于采取了獨特的先溴化后聚合工藝,與同類其它產品相比具有更高的熱穩定性,因而在高端產品上得到了廣泛的應用,特別是在阻燃高溫尼龍上至今仍具有不可替代的優越性。
阻燃聚酯
聚酯一般用鹵/銻協同體系阻燃。目前尚未有應用于純聚酯(合金除外)的有效無鹵阻燃體系方面的報道。同尼龍一樣,目前國內阻燃PBT、PET生產商仍廣泛使用十溴聯苯醚為主要阻燃劑,主要是基于成本的考慮。部分阻燃PBT生產廠家近幾年開始使用溴化環氧齊聚物,為該行業一大進步。而在國外聚酯阻燃中應用最廣的是四溴雙酚A碳酸酯齊聚物,如大湖公司的BC-52和BC-58。這種阻燃劑能與聚酯熔融共混,因而加工流動性性好、不析出。且由于其與聚酯的相容性佳,因而盡管其溴含量在所列舉的阻燃劑中最低(<60%),其阻燃效率卻僅次于溴含量為83%的十溴聯苯醚和十溴二苯基乙烷。
但隨著電器連接件等使用溫度的提高和使用條件的日趨苛刻,其熱穩定性及電性能方面的局限性使得改性塑料公司開始使用更高性能的阻燃劑即溴化苯乙烯聚合物,特別是對于加工溫度較高的PET。近幾年在聚酯主要是PBT中用量逐漸增加的一類阻燃劑是溴化環氧齊聚物,它具有使用成本低(僅高于十溴聯苯醚)、熱穩定性及流動性較好的特點。但其電性能較差,最終制品的顏色和物理機械性能一般。至于十溴二苯基乙烷,它具有熱穩定性、光穩定性好的優點。
但由于它仍屬于填料型阻燃劑,因而不可避免會造成加工流動性和最終制品的物理機械性能較差。尤其在電器連接件等產品結構日趨復雜的今天,對樹脂的加工流動性要求也日益提高。流動性差的樹脂根本無法滿足加工小而復雜零件的要求,因而可以想象這類填料型阻燃劑很難應用在最高檔的領域。
綜上所述,目前國外工程塑料中所使用的阻燃劑主要為聚合物或齊聚物類阻燃劑,占據了大部分中、高端阻燃工程塑料的市常而國內用戶仍普遍使用十溴聯苯醚,產品主要供應低檔市常中國改性塑料廠要向中高檔市場進軍,就必須改變當前十溴幾乎一統天下的狀況,逐漸實現阻燃劑品種的更新換代。