塑膠阻燃特性的介紹

 

塑膠製品因為易成型加工且成本便宜,因此廣泛應用於家電、電子產品以及汽機車的零組件。透過染色、增韌、玻璃纖維或碳纖維補強等塑膠材料改質,各式塑膠製品的市場需求逐漸擴大。然而,塑膠屬於易燃的材料。為了安全起見,不同終端製品往往制定不同規範,例如UL94或是LOI (Limiting oxygen index) 的燃燒安全性測試。

 

基本上塑膠材料的阻燃程度可以由以下幾個規則做判斷:

  1. 化學結構上含的原子,基本上含鹵素原子(例如氟、氯、溴)的塑膠就不容易燃燒,而且含量越高阻燃程度也越好。除此之外,含有硫(S)或氮(N)原子的高分子材料,氧化後也有很好的阻燃性質。例如我們常聽到的塑膠之王鐵氟龍(PTFE),其原料就是四氟乙烯,因此非常不易燃燒;PVC的原料為氯乙烯,結構上有一個氯,所以天生也具有阻燃的特性。
  2. 化學結構上苯環含量的若比例較多,在燃燒的過程中熱裂解速度也會比較慢。裂解後所釋放出碳和氫,去和氧氣鍵結的數量也會比較少,,因此會有比較好的阻燃效果。
  3. 塑膠複合材料中無機物(inorganic filler)的比例。不管是玻璃纖維或是無機粉體,基本上都是屬於不會燃燒的物質,當塑膠複合材中補強劑的添加量越多,相對的塑膠材質的含量也就越少,也就是說在燃燒的過程中可燃燒材質的比例也越低,因此也提升了阻燃的效果。

 

在我們日常生活中常用到的泛用塑膠,每一種燃燒的難易度都不一樣,從易燃到難燃分別為PE<PP<PS<PET<PVC。PVC化學結構中含有大量氯原子,因此純製品非常不易燃燒。但是因為實務上PVC需要添加可塑劑才利於加工,因此阻燃特性會有所下降,但普遍上來說仍足夠應用在室內裝潢的各項產品應用,例如窗簾、窗框、地板、電線套等。至於泛用工程塑膠的阻燃程度如下,POM<ABS<PBT<Nylon6<PC<PPO。其中POM(中文名為聚甲醛),因為分子結構上為碳、氫、氧且無苯環結構所構成,因此最容易燃燒。

基本上天生就具有阻燃特性的塑膠材料不多,因此透過添加阻燃劑的方式來得到不同阻燃等級的改質塑膠材料,仍然是目前材料研發人員積極開發的方向。

 

外部連結:プラスチックの性質は? | NHK for School

 

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