聚碳酸酯(PC)／丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)合金是一种常用的工程塑料，广泛应用于家电、玩具、电子电器、建筑及汽车工业等领域，这些领域对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，为提高其应用量，需对其进行阻燃改性。

应用在PC／ABS的无卤阻燃剂主要有：有机磷系、硅系、硼系等，聚硅氧烷是有机硅系阻燃剂的典型代表，燃烧时生成Si-C阻隔层，发挥阻燃效果，而倍半硅氧烷是聚硅氧烷阻燃剂的后起之秀，具有极好的耐候性、耐水解性和持久阻燃性。蛭石(VMT)是一种次生矿物，不同产地的蛭石都具有相似的层状结构，有无毒、尺寸稳定性好、耐高温及比表面积大等特点，在特定的体系中，其与相应阻燃剂有协同阻燃效果。

湖南化工职业技术学院通过熔融挤出制备PC／ABS复合材料，研究倍半硅氧烷阻燃剂(Si-9501)和VMT对PC／ABS阻燃性能的影响，发现倍半硅氧烷对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


对LOI的影响


倍半硅氧烷

从上表可以看出，未添加阻燃剂的PC／ABS(1#)的LOI为23.4%，是可燃材料，按UL94标准检测直接燃烧至夹具，在PC／ABS中加入0.6%的倍半硅氧烷阻燃剂(2#)，其LOI上升到28.7%，阻燃达到UL94 V–0级(3.2 mm)，这是因为倍半硅氧烷阻燃剂在燃烧时可以加速催化聚合物表面成碳，同时形成硅氧烷特有的Si—O键和Si—C键的无机隔氧绝热保护层，隔离部分氧气、热量和可燃性气体，提高材料的阻燃性。

VMT

在阻燃PC／ABS中添加VMT，随着VMT添加量的增加，复合材料的阻燃性先上升后下降，这可能是因为VMT是层状结构，在聚合物中有一定的阻隔作用，材料燃烧时，其覆盖在材料表面，可以提高无机隔氧绝热保护层的密实度，而在VMT添加量较小时，其在PC／ABS中的分散性好，覆盖面大，提高无机保护层密实度的效果好，当添加量过大时，其在PC／ABS中团聚，覆盖面变小，对应效果变差。VMT的添加量为2%时，阻燃PC／ABS (4#试样)的LOI为31.8%，相对未添加的2#试样提高10.8%，阻燃达到UL 94 V-0级(2.0 mm)。
对热失重的影响


倍半硅氧烷

由上表可知，PC／ABS (1#)的起始失重温度(T5%)为414℃，最大失重温度(Tmax%)为455℃，添加0.6%的倍半硅氧烷阻燃剂后(即2#试样)，材料的T5%和Tmax%没有明显变化，700℃的残炭率从17.2%上升到19.8%，提高了15.1%，这主要是因为倍半硅氧烷在高温下形成Si—O键和Si—C键的无机保护层，覆盖在PC／ABS表面，隔绝部分氧气和热量，增加了成炭量。

VMT

随着VMT添加量的增加，阻燃PC／ABS的T5%和Tmax%先上升后下降，这是因为填加量较小时，VMT可以很好分散在PC／ABS中，隔绝热量的效果好，材料的分解速度降低，热稳定性提高，添加量过高时，其在PC／ABS中团聚，隔热效果变差，材料热稳定性相对下降。添加2%的VMT (4#试样)，阻燃PC／ABS的T5%，Tmax%及700℃的残炭率分别从412，451℃和19.8%上升到424，468℃和22.4%。
对燃烧行为的影响


倍半硅氧烷

从上表可看出，在1#中添加0.6%的倍半硅氧烷阻燃剂后(即2#试样)，复合材料的点燃时间(TTI)和火灾性能指数(FPI)增加，热释放速率峰值(PHRR)，总热释放量(THR)，平均有效燃烧热(AEHC)，总生烟量(TSR)和平均质量损失速率(AMLR)对应减少，这是因为倍半硅氧烷阻燃剂可以加速催化聚合物表面成碳，同时形成Si—O键和Si—C键的无机保护层覆盖在材料表面，隔离部分热量和可燃性气体，使材料的点燃时间延长，燃烧激烈强度、燃烧蔓延及燃烧放烟量降低，提高了阻燃性。


VMT

随着VMT添加量的增大，阻燃PC／ABS的TTI和FPI先增大后减小，PHRR，THR，AEHC，TSR和AMLR先减少后增大。

在阻燃PC／ABS中添加2%的VMT(4#试样)，其TTI和FPI相对未添加的2#试样分别提高12.7%和28.6%，PHRR，THR，AEHC，TSR和AMLR分别降低16.4%，24.9%，11.9%，20.9%，23.3%。

节选自李湘，殷洁，方松刚，等. PC／ABS／VMT／倍半硅氧烷/阻燃性能的研究[J].工程塑料应用，2021，49(9):135–138.