今天，我们就来深入聊聊应用最广泛的塑料之一—PP（聚丙烯）的阻燃之道。无论您是寻求合规、提升安全，还是想优化成本，这篇文章都将为您提供一个清晰的行动地图。
一、为什么你的PP必须阻燃？
日常中我们能接触到的凡是跟电和热相关的塑料器件基本要都要求具备一定的阻燃性能，比例风机外壳、波纹管、电暖器零件等，这是市场和法规强制要求的。
当然，对于不同的应用场景，其阻燃要求也是不一样的。PP在用作电子电器的零部件时，最常用的还是UL94阻燃体系标准。其中，对于要求没有那么高的产品，通常满足V2级别就可以了。
但面对一些高要求的场景，如电池包、新能源汽车的辅件，至少得满足V0级别。
二、PP阻燃，常见的坑与痛
坑1：只顾等级，不顾性能
PP阻燃塑料制品要做到UL94（1.6mm）V0级别，其无卤阻燃剂的添加量在20-25%之间，不同阻燃剂体系会略有差别，这么高含量的无机粉体加入到基体中，对制品强度和韧性的影响是巨大的。
相对于纯PP来说，其力学性能一般会降低30-50%左右，如果改性工艺不够好，阻燃剂本身分散性不好，其效果只会更差。
坑2：成本飙升，难以承受
这几年无卤阻燃剂的价格下来了，但有卤阻燃剂的价格却一路飚升，但偏偏PP制品在有些场景下必须用到有卤阻燃剂。
比如，在同样的添加量的条件下，有卤PP阻燃制品的力学强度远远好于无卤PP制品；在一些薄制品中（产品厚度低于0.8mm），无卤V0阻燃变得异常困难，而有卤阻燃剂反而能在较低的添加量中取不错的阻燃效果；但有卤阻燃剂现在价格太高，而且短期内基本上不会下降，所以导致整个有卤PP阻燃制品只能适用在一些高端应用上。
坑3：工艺打架，良率低下——阻燃剂影响流动性，导致注塑不满、浮纤、析出。
如果使用有卤阻燃剂的话，PP制品加工基本上不会存在工艺性的问题，如我前面几期的文章所说，有卤阻燃剂作为一种广谱性的阻燃剂，对基材、工艺及加工温度要求都很低，所以工艺反而简单稳定。
但有卤阻燃剂价格贵，所以在大多数场景下，客户还是会选择无卤阻燃剂。
无卤阻燃剂种类相对来说较多，每一种阻燃剂对应特定的使用场景。其加工条件比较苛刻，加工温度范围在190-210℃之间、螺杆剪切不能太强，否则会出现发泡、阻燃剂分散不良等一系列问题，导致加工良率不高。
坑4：环保壁垒，出口遇阻
最近，十溴二苯乙烷（DBDPE）已经被欧盟认定为高关注度物质（SVHC），在不久的将来，REACH将会对十溴二苯乙烷进行管控。而十溴二苯乙烷作为有卤阻燃体系的主要阻燃剂单体在尼龙和聚烯烃上都有广泛应用。
这意味着有卤阻燃剂的使用空间又被进一步压缩，所以出口相关的订单后续影响很大，特别在一些高端场景上的应用也会受到极大的限制。这就要求我们做无卤阻燃剂的厂家不断推陈出新，在环保、阻燃效率和性价比的基础上推出新型阻燃剂，以解决目前高端制品的阻燃问题。
三：如何选择对的PP阻燃方案？
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阻燃体系 |
阻燃性能 |
添加量 |
应用领域 |
优点 |
缺点 |
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低卤 |
V2 |
1-3% |
电器外壳，波纹管 |
低添加，效率高 |
阻燃级别低 |
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APP复配 |
V0 |
25% |
电器零件，插座外壳 |
性价比高，通用性好 |
易析出，添加量大 |
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PPAP复配 |
V0 |
22% |
PP加纤体系高阻燃要求电器外壳， |
双八五不析出，添加量低 |
价格高， |
|
溴锑复配 |
V2或V0 |
10-23% |
薄膜或高CTI产品，部分高要求阻燃制品 |
阻燃效率高，对力学性能影响小，综合性能最好 |
价格很高，燃烧释放有毒气体，环保性差 |
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无机复配 |
VW-1 |
60% |
线缆行业 |
价格最便宜 |
添加量很大，效率低 |
以上只是粗略地介绍了一些PP阻燃剂的各类及特点，实际选择起来要复杂一些。像一些客户对阻燃级别要求不太高的（只要求离火自熄或V2级别），可以选择低卤阻燃体系，其添加量极小，对力学性能几乎没有影响，对成本影响也很小，所以它是一个性价比很高的阻燃解决方案。
这种阻燃体系还可以有很多变化，如果调整配方，也完全可以做到无卤标准（卤素元素低于900ppm）。它通常被做成阻燃母粒，阻燃剂含量在20-40%之间，添加量为4-8%左右。它唯一的缺点就是阻燃级别只能做到V2，无法进一步提升。
这里我们重点介绍下无卤V0阻燃方案，在UL94-V0阻燃要求中，多数采用这种阻燃体系，它分为两种：APP复配和PPAP复配。
APP复合体系一般适用于不加纤的PP基材，其性价比高，只要阻燃剂分散好、添加量足够，阻燃效果很稳定的，它的缺点是不耐水煮、双八五易析出。PPAP复合体系可以适用于PP加纤阻燃制品，其添加量低，可以过一定时间要求的双八五测试。但同时它的价格也相对高些。
最近两年，PPAP价格下降非常多，导致原来用APP体系阻燃的一部分厂家转成用PPAP体系的，但从价格因素来讲，APP体系的阻燃制品还是更有优势一些。无卤阻燃体系很少有用在薄制品当中，因为当制品厚度低于0.8mm时，其燃烧形成的炭层极易滴落燃棉，无法达到V0级阻燃。
我们经过实验验证，当PP制品要做到0.4mmV0阻燃级别时，其添加量达到惊人的40%，这样做出的产品力学性能严重下降，无法正常使用。 溴锑阻燃体系：此方案一般用在薄膜、吹塑及发泡制品中，添加量一般在6-10%左右，能做到离火自熄。
在一些高端场景下，也有一些厚制品采用它，但成本很高。其它还有一些阻燃体系由于应用场景少，这里不再详述，感兴趣的可以后台私信我。
四：超越阻燃——我们的研究及实践
上述第三章讲的都是比较成熟的阻燃解决方案，这章我们来说说在这些方案的基础上做的更深入的研究及实践。
4.1针对低卤V2阻燃体系，我们可以通过调整阻燃剂各单体比例，将制品中的卤素含量降低到300PPM，从而达到无卤标准。同时，针对均聚PP，添加3%的阻燃剂粉，我们可以做到滴落V0。
4.2 目前常规的溴锑体系在PP或PE制品中添加量22-25%才能做到V0，我们通过配方调整，引入新合成的协效剂，可以将其用量减少一半，也就是说添加12-15%就可以达到V0，而且是母粒形式。
4.3 PPAP体系多用于PP加纤体系，其添加量跟阻燃剂在基材中的分散有关系，其相应制品除了要求阻燃外，一般还要求过双八五不析出，所以厂家通常会使用偶联剂对表面进行改性，这样处理的结果是即防止阻燃剂在储存过程中的团聚现象，又可以促进在基材中的分散。
但每家工厂对阻燃剂的表面处理是不同的，简单一点的只是用高混机混一遍，标准一点的是升温后再进入高混机中混合，最好采用喷洒的方式导入偶联剂，时间尽量长一点。同时，偶联剂的选择也至关重要，这也是每家的技术差异之一。
目前，我们最新的实验表明：在选择合适的偶联剂，并进行长时间高温的处理工艺后，阻燃剂在PP基材中的添加量为18%可以达到1.6mmUL94-V0阻燃级别，双八五长期湿热可以过960h不析出。