航空用阻燃聚碳酸酯材料的开发

聚碳酸酯（PC）价格低廉，加工性能优良，可以挤出管、片材，也可以注塑成型，相对于普通烯烃材料，也较容易通过改性实现阻燃性能的提高和热释放的降低，是一种理想的航空材料开发对象，在机舱内部有广泛的应用前景，比如行李架部件、座椅部件、手推车部件、空调部件、箱柜部件、天花板、壁板等。实际上，通用电气公司用阻燃聚碳酸酯材料挤出的中空板已经成功应用于波音和空客飞机，对减轻客机重量、提高隔热隔音效果做出了重要贡献。根据民用飞机适航标准的要求进行阻燃聚碳酸酯材料的开发，符合航空材料领域的发展趋势，契合了国内航空工业的发展机遇，在解决航空用PC材料国产化的重要性和迫切性问题的同时，也为了满足市场需要，可以创造良好的经济效益和社会效益，是具有重要意义的开创性工作。申请人对本项目进行的大量前期研究工作和民航二所具有的得天独厚的人才和设备条件，为成功开发该材料奠定了坚实基础。

研究了多种聚碳酸酯材料的热分解特性，考察了其热分解特性与热释放的关系。结果表明，在空气条件下聚碳酸酯材料都表现出了两个阶段分解的特性，氧气会导致聚碳酸酯材料热稳定性降低和炭层氧化。溴系阻燃剂的加入会导致聚碳酸酯的热失重峰值温度（DWPT）提高，这意味着峰值出现的时间将延后，效果以溴系阻燃剂PBBC最为明显。硅氧烷成分的加入有助于提高聚碳酸酯的耐热性和成炭性，显著降低热释放，但是会提高质量热损失峰值速率（DWPV）。碳酸钙的加入不但会降低聚碳酸酯的耐热性和成炭性，而其同时降低DWPV。硅氧烷成分和碳酸钙同时加入对降低DWPV具有显著的协同作用。添加20%溴系阻燃剂PBBC可以显著降低聚碳酸酯热释放峰值（PHRR）、2 min热释放总量（THR）和DWPV，添加碳酸钙能够使DWPV进一步降低，但是对降低热释放没有任何帮助，反而会导致THR显著增加。这也说明，DWPV的降低并不一定导致材料的PHRR和THR也同时降低。同时还研究了聚酯对聚碳酸酯材料热释放行为的影响，结果表明聚酯的加入可以大幅度降低聚碳酸酯材料的热释放值，这是由于聚酯高温分解后的对苯二甲酸能够很好地稳定聚碳酸酯燃烧后的炭层结构。