聚碳酸酯(PC)／丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)合金是一種常用的工程塑料，廣泛應用于家電、玩具、電子電器、建筑及汽車工業等領域，這些領域對材料的阻燃性有一定的要求，而ABS的添加使PC／ABS阻燃性降低，為提高其應用量，需對其進行阻燃改性。

應用在PC／ABS的無鹵阻燃劑主要有：有機磷系、硅系、硼系等，聚硅氧烷是有機硅系阻燃劑的典型代表，燃燒時生成Si-C阻隔層，發揮阻燃效果，而倍半硅氧烷是聚硅氧烷阻燃劑的后起之秀，具有極好的耐候性、耐水解性和持久阻燃性。蛭石(VMT)是一種次生礦物，不同產地的蛭石都具有相似的層狀結構，有無毒、尺寸穩定性好、耐高溫及比表面積大等特點，在特定的體系中，其與相應阻燃劑有協同阻燃效果。

湖南化工職業技術學院通過熔融擠出制備PC／ABS復合材料，研究倍半硅氧烷阻燃劑(Si-9501)和VMT對PC／ABS阻燃性能的影響，發現倍半硅氧烷對PC／ABS有一定的阻燃效果，VMT可以提高倍半硅氧烷／PC／ABS的阻燃性能。
PC／ABS阻燃材料配方


對LOI的影響


倍半硅氧烷

從上表可以看出，未添加阻燃劑的PC／ABS(1#)的LOI為23.4%，是可燃材料，按UL94標準檢測直接燃燒至夾具，在PC／ABS中加入0.6%的倍半硅氧烷阻燃劑(2#)，其LOI上升到28.7%，阻燃達到UL94 V–0級(3.2 mm)，這是因為倍半硅氧烷阻燃劑在燃燒時可以加速催化聚合物表面成碳，同時形成硅氧烷特有的Si—O鍵和Si—C鍵的無機隔氧絕熱保護層，隔離部分氧氣、熱量和可燃性氣體，提高材料的阻燃性。

VMT

在阻燃PC／ABS中添加VMT，隨著VMT添加量的增加，復合材料的阻燃性先上升后下降，這可能是因為VMT是層狀結構，在聚合物中有一定的阻隔作用，材料燃燒時，其覆蓋在材料表面，可以提高無機隔氧絕熱保護層的密實度，而在VMT添加量較小時，其在PC／ABS中的分散性好，覆蓋面大，提高無機保護層密實度的效果好，當添加量過大時，其在PC／ABS中團聚，覆蓋面變小，對應效果變差。VMT的添加量為2%時，阻燃PC／ABS (4#試樣)的LOI為31.8%，相對未添加的2#試樣提高10.8%，阻燃達到UL 94 V-0級(2.0 mm)。
對熱失重的影響


倍半硅氧烷

由上表可知，PC／ABS (1#)的起始失重溫度(T5%)為414℃，最大失重溫度(Tmax%)為455℃，添加0.6%的倍半硅氧烷阻燃劑后(即2#試樣)，材料的T5%和Tmax%沒有明顯變化，700℃的殘炭率從17.2%上升到19.8%，提高了15.1%，這主要是因為倍半硅氧烷在高溫下形成Si—O鍵和Si—C鍵的無機保護層，覆蓋在PC／ABS表面，隔絕部分氧氣和熱量，增加了成炭量。

VMT

隨著VMT添加量的增加，阻燃PC／ABS的T5%和Tmax%先上升后下降，這是因為填加量較小時，VMT可以很好分散在PC／ABS中，隔絕熱量的效果好，材料的分解速度降低，熱穩定性提高，添加量過高時，其在PC／ABS中團聚，隔熱效果變差，材料熱穩定性相對下降。添加2%的VMT (4#試樣)，阻燃PC／ABS的T5%，Tmax%及700℃的殘炭率分別從412，451℃和19.8%上升到424，468℃和22.4%。
對燃燒行為的影響


倍半硅氧烷

從上表可看出，在1#中添加0.6%的倍半硅氧烷阻燃劑后(即2#試樣)，復合材料的點燃時間(TTI)和火災性能指數(FPI)增加，熱釋放速率峰值(PHRR)，總熱釋放量(THR)，平均有效燃燒熱(AEHC)，總生煙量(TSR)和平均質量損失速率(AMLR)對應減少，這是因為倍半硅氧烷阻燃劑可以加速催化聚合物表面成碳，同時形成Si—O鍵和Si—C鍵的無機保護層覆蓋在材料表面，隔離部分熱量和可燃性氣體，使材料的點燃時間延長，燃燒激烈強度、燃燒蔓延及燃燒放煙量降低，提高了阻燃性。


VMT

隨著VMT添加量的增大，阻燃PC／ABS的TTI和FPI先增大后減小，PHRR，THR，AEHC，TSR和AMLR先減少后增大。

在阻燃PC／ABS中添加2%的VMT(4#試樣)，其TTI和FPI相對未添加的2#試樣分別提高12.7%和28.6%，PHRR，THR，AEHC，TSR和AMLR分別降低16.4%，24.9%，11.9%，20.9%，23.3%。

節選自李湘，殷潔，方松剛，等. PC／ABS／VMT／倍半硅氧烷/阻燃性能的研究[J].工程塑料應用，2021，49(9):135–138.