阻燃母粒體系的研究

阻燃母粒體系的研究

abs樹脂具有高表面硬度高、強(qiáng)度高、低溫性能好、適應(yīng)性好、尺寸穩(wěn)定性好、形狀收縮率小等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、汽車、電子制造等領(lǐng)域得到了高的應(yīng)用。同時(shí)塑料母粒助劑可以簡(jiǎn)化工藝,提高混煉質(zhì)量,減少粉塵飛揚(yáng)。但ABS樹脂的氧指數(shù)僅為18.3～20.0(小于21),屬于易燃材料,因此限制了它的應(yīng)用。為解決這一問題,本研究采用DBDPO/Sb2O3復(fù)合阻燃體系,以ABS、CPE、EVA3種不同樹脂為載體,制得各種母粒,通過與ABS混合并進(jìn)行性能對(duì)比研究,制得了以CPE為載體樹脂、阻燃性及其他性能優(yōu)良的阻燃ABS母粒。1測(cè)試1.1美國(guó)艾達(dá)化學(xué)試劑ABS樹脂,9715A,吉化集團(tuán);CPE樹脂,含鹵量35%,濰坊亞星化工集團(tuán);EVA樹脂,含VA量20%,韓國(guó);十溴二苯醚(DBDPO),工業(yè)級(jí),美國(guó);三氧化二銻(Sb2O3),分析純,上海亨達(dá)化學(xué)試劑廠;硬脂酸鋅(ZnSt),工業(yè)級(jí),青島紅旗化工廠。1.2儀器和檢測(cè)SK-160B型雙輥開煉機(jī),上海橡膠機(jī)械廠;MPXRZ-400C型熔體流動(dòng)速率儀,吉林大學(xué)科教儀器廠;PW-3型維卡測(cè)定儀,河北承德實(shí)驗(yàn)機(jī)廠;350×350型平板硫化機(jī),煙臺(tái)橡膠機(jī)械廠;ZHY-W型萬(wàn)能制樣機(jī),河北承德實(shí)驗(yàn)機(jī)廠;CPJ-25型沖片機(jī),河北承德實(shí)驗(yàn)機(jī)廠;WDS-10型電子萬(wàn)能拉力機(jī),濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠;XCJ-40J型沖擊試驗(yàn)機(jī),河北承德試驗(yàn)機(jī)廠;ZRS-30型灼熱絲實(shí)驗(yàn)臺(tái),青島科通商務(wù)公司。1.3母粒生產(chǎn)分步工藝母粒制作工藝流程見圖1。1.4工藝條件塑煉溫度160～170℃,塑煉時(shí)間8min;模壓溫度170℃,模壓時(shí)間5min;模壓壓力15MPa,保壓時(shí)間5min。1.5試驗(yàn)樣品的測(cè)定采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC695-2-1(1980年)評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果。除了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,試驗(yàn)樣品符合下列兩種情況之一可以認(rèn)為經(jīng)受住灼熱絲試驗(yàn)。(1)無火焰或不灼熱;(2)如果試驗(yàn)樣品周圍的零件或下面的鋪底層產(chǎn)生燃燒或灼熱,但在灼熱絲移去后30s內(nèi)熄滅,而周圍零件或下面的鋪底層又未完全燒著。2結(jié)果與討論2.1abs抗膽堿劑的開發(fā)2.1.1主阻燃劑dbdpo用量將復(fù)合阻燃劑加入到各種載體中制得阻燃母粒,然后再將阻燃母粒加入到ABS樹脂中測(cè)試各項(xiàng)性能。固定載體樹脂為100份(質(zhì)量份,下同),改變阻燃劑的用量,以主阻燃劑DBDPO占載體樹脂的50%、60%、70%、80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))4種含量為研究對(duì)象,主輔阻燃劑配比為2∶1和3∶1,其配方見表1、表2。在上述配比基礎(chǔ)上,經(jīng)過雙輥混煉、造粒制得各種母粒,然后分別加入5、10、15、20份母粒,制得試樣進(jìn)行性能測(cè)試。2.1.2dbdpo/sb2o3復(fù)合體系的構(gòu)建DBDPO和Sb2O3是常用阻燃劑,由于它們之間存在協(xié)同效應(yīng),所以實(shí)驗(yàn)采用DBDPO/Sb2O3復(fù)合體系。研究表明,隨阻燃劑加入量的不同,阻燃溫度也隨之變化,且在一般情況下,DBDPO/Sb2O3為3∶1時(shí)要好于2∶1時(shí)的阻燃性能(在以下的試驗(yàn)中均使用此配方)。2.1.3阻燃劑含量的影響在確定了主輔阻燃劑的最佳配比后,將此種配比的母粒添加到ABS樹脂中,從力學(xué)性能、熱性能、加工性能和阻燃性能方面綜合考慮來選擇阻燃劑的最佳用量。圖2為DBDPO添加量對(duì)阻燃性能的影響。由圖2可見,隨阻燃劑含量的增加,阻燃性能逐漸變好,其開始燃燒的溫度增高,當(dāng)主阻燃劑DBDPO含量達(dá)到70份時(shí),阻燃溫度大于620℃,難燃,且具有自熄性。如果從燃燒的情況看,DBDPO的含量為50份和60份時(shí),試樣通常經(jīng)過很短的時(shí)間就開始燃燒,且一般不具有自熄性,當(dāng)阻燃劑含量達(dá)到70份時(shí),試樣一般難點(diǎn)燃且一般在離開灼熱絲30s內(nèi)能夠自熄。因?yàn)楫?dāng)主阻燃劑含量為70份、80份時(shí)能夠滿足材料的阻燃要求,因此在后面的實(shí)驗(yàn)中,以復(fù)合阻燃劑配比為3∶1,主阻燃劑含量分別為70份、80份,以不同載體做進(jìn)一步的研究。2.2阻燃性能測(cè)試前面的研究以ABS作為載體樹脂,下面選用CPE、EVA為載體樹脂,通過與ABS作載體樹脂進(jìn)行比較,從而選出最佳載體,其結(jié)果見圖3。由圖3可知,當(dāng)以CPE為載體樹脂時(shí),體系具有很好的阻燃性能,這是由于CPE中鹵原子的作用,使材料的燃燒性能得到了進(jìn)一步的抑制,因而,體系的阻燃性能在以CPE為載體樹脂時(shí)得到了很好的改善。以CPE、EVA為載體樹脂時(shí)性能測(cè)試結(jié)果分別見表3、表4。從表3、表4可以看出,CPE作載體時(shí)的拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度比EVA為載體時(shí)好。究其原因,CPE與ABS的相容性較好,使材料的力學(xué)性能提高,所以CPE對(duì)ABS阻燃體系有很好的改善作用。綜合考慮材料力學(xué)性能、熱性能、加工性和阻燃性能,認(rèn)為CPE為載體樹脂時(shí)體系的力學(xué)性能和阻燃性能得到很好的改善,因此選擇CPE作為阻燃劑的載體。2.3入量對(duì)材料性能的影響圖4為DBDPO添加量對(duì)ABS樹脂阻燃性能的影響。從圖4中可以看出,主阻燃劑含量為70份時(shí),材料的力學(xué)性能比80份優(yōu)良。這是因?yàn)楫?dāng)阻燃劑加入量增大時(shí),粒子開始增大,分布不均勻,兩相界面的粘合力減弱,這種差界面嚴(yán)重降低了體系的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度。但體系的維卡軟化點(diǎn)與熔體流動(dòng)速率相差不大,也就是說材料的熱性能與加工性能變化不大。同時(shí)阻燃劑含量為70份時(shí),阻燃溫度大于620℃,達(dá)到了難燃的要求,并具有自熄性,考慮到雖然有效物含量為80份時(shí)阻燃效果更好一些,但由于存在著機(jī)械性能下降嚴(yán)重、價(jià)格過高的缺點(diǎn),因此選擇有效物含量為70份作為阻燃劑份數(shù)的最佳配比。2.4阻燃母粒對(duì)abs樹脂性能的影響表5為以CPE作載體的母粒添加量對(duì)性能的影響。表5表明:隨母粒份數(shù)的增加,材料的拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度都在逐漸減少。這是因?yàn)槟噶７輸?shù)增加,即阻燃劑份數(shù)增加,由于界面粘合力減弱,從而使體系的力學(xué)性能下降;體系的流動(dòng)性同時(shí)也變差;阻燃溫度隨之升高?？傊?綜合考慮阻燃母粒對(duì)ABS樹脂阻燃性能、熱性能、力學(xué)性能、加工性能的影響以及原材料的價(jià)格,CPE基阻燃母粒的綜合性能最理想。其配方見表6。3abs阻燃溫度a)DBDPO與Sb2O3質(zhì)量比為3∶1時(shí)阻燃效果良好。b)阻燃母粒中DBDPO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～80%