(一) 氣相阻燃
實(shí)驗(yàn)也證明,磷酸酯阻燃PC/ABS的LOI與PC/ABS中的PC與ABS的比例有關(guān),而且其變化規(guī)律比較復(fù)雜。另外,PC/ABS中芳香族磷酸酯使材料燃燒產(chǎn)物中的一氧化碳量增加,這則說明存在氣相阻燃作用。不過,芳香族磷酸酯的氣相阻燃作用還是一個(gè)為人爭淪的問題,例如,有報(bào)道指出,隨著相對分子質(zhì)量的增加(齊聚化),芳香族磷酸酯的阻燃效率下降,這說明氣相中不大存在磷酸酯組分。但也有人證明,芳香族多磷酸酯的阻燃效率隨其相對分子質(zhì)量的增加而提高。
關(guān)于磷酸酯阻燃PC/ABS的效能,一般同時(shí)存在凝聚相及氣相作用機(jī)理,至于兩者的比例,則顯然與磷酸酯的結(jié)構(gòu)和性能有關(guān)。
(二) 凝聚相阻燃
人們一般認(rèn)為,芳香族磷酸酯阻燃PC/ABS的機(jī)理主要在于磷酸酯能促進(jìn)PC/ABS中PC成炭,即凝聚相阻燃機(jī)理。因?yàn)槠渥枞夹逝cPC/ABS含量十分相關(guān)。也已發(fā)現(xiàn),當(dāng)含磷酸酯的PC/ABS熱分解或燃燒時(shí),磷在凝聚相中聚集。TGA也證明,RDP能在高溫下保護(hù)炭層免遭氧化,而凝聚相阻燃的協(xié)效劑可提高PC/ABS酌成炭率。另外,PC在熱分解時(shí)可發(fā)生Fries重排,而芳香族磷酸酯能催化此重排。再有,亞苯基四苯基雙磷酸酯( RDP)可能通過酯基轉(zhuǎn)移作用與PC Fries重排的產(chǎn)物反應(yīng)。而這可導(dǎo)致磷的富集和PC的交聯(lián)。這些都應(yīng)歸屬于凝聚相阻燃作用。
(三) 磷酸酯聞的相互影響(協(xié)同或?qū)梗?
以三苯基磷酸酯(TPP)、RDP或雙酚A四苯基雙磷酸酯(BDP)阻燃PC與ABS比例不同的PC/ABS,當(dāng)磷含量相同,如以LOI衡量時(shí),三者的阻燃性相仿。但如以UL94阻燃級(jí)衡量,則TPP比RDP和BDP的阻燃效率遜色。以錐形量熱儀測定上述阻燃PC/ABS的阻燃性時(shí),芳香族磷酸酯只對材料的釋熱速率峰值(PHRR)右適度的降低,但能有效增長引燃時(shí)間(TTI)。不過整體而言,RDP對PC/ABS的阻燃作用要大于揮發(fā)性的TPP。曾有人以錐形量熱儀,在熱流量為35kW/m2及75 kW/m2下研究過分別以RDP及RDP/TPP(3%)阻燃的PC/ABS的釋熱情況,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)熱流量為35 kW/m2時(shí),含RDP/TPP復(fù)配物的PC/ABS的PHRR小于含單一RDP者,這可能是由于TPP在氣相中阻燃的貢獻(xiàn);而當(dāng)熱流量為75 kW/m2時(shí),情況正好相反,即含單一RDP材料的PHRR值較低。顯然,這時(shí)不僅TPP的氣相阻燃作用不再重要,甚至TPP有可能在高溫火焰中對PHRR的降低存在負(fù)面影響。對這種現(xiàn)象一個(gè)可能的解釋是有些阻燃劑的氣相阻燃作用的可逆性。含磷物系一般是能抑制火焰?zhèn)鞑サ模鼈冊诟邷鼗鹧嬷袆t可變成燃燒的催化劑。而TPP的氣相阻燃顯然具有這種可逆性,至少是在高溫下,其氣相阻燃變得無效。上述解釋也能說明較低揮發(fā)性的RDP或BDP與較高揮發(fā)性TPP間的協(xié)效作用。因?yàn)榛旧鲜窃谀巯喟l(fā)揮阻燃作用的RDP或BDP有助于使PC成炭而減少向材料區(qū)的燃料供應(yīng),故得以使火焰溫度降低,而隨著火焰溫度的降低,TPP的氣相阻燃作用則得以有效地發(fā)揮。于是它們之間的協(xié)效阻燃得以實(shí)現(xiàn)。
另外,RDP與其他協(xié)效劑的協(xié)同指出,以氣相陋燃機(jī)理作用的某些添加劑,對RDP不僅沒有協(xié)效作用,而且有時(shí)甚至表現(xiàn)出對抗作用。但一些在凝聚相發(fā)揮作用的添加劑,則因能促進(jìn)PC/ABS的成炭和改善炭層結(jié)構(gòu)而具有協(xié)同效應(yīng)。特別是,線型酚醛樹脂在防止熔滴和改善成炭性方面作用十分明顯。
綜上所述,芳香族磷酸酯的阻燃作用主要是在材料燃燒時(shí),磷能在凝聚相富集,并保護(hù)碳層使之免遭高溫氧化。另外,芳香族磷酸酯能催化PC的Fries重排及異構(gòu)化,而這有助于形成炭層和阻礙聚合物的揮發(fā)。