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PC/ABS的阻燃性研究介绍

发布日期:2022/6/20 14:21:22 访问次数:662

ABS的分解温度范围为300-450度,pc的热稳 定性更好,分解温度为500-600度。受热燃烧后, abs/pc共混物表面会形成阻隔性炭层,阻止进一步燃烧,但继续加热,热量会透过炭层促使内部聚合物降解,形成的可燃气体仍会冲破炭层,引起第二次燃烧。 abs/pc共混物以其优良性能在汽车工业中应用广泛,但作为汽车材料,其易燃性限制了其发展。因 此,abs/pc共物的阻燃改性越来越受到重视。

一、磷系阻燃剂

目前我国近80%的塑料改性阻燃剂为含卤阻燃剂,在出口的电子电气类产品中更占到了70%-80%。近年欧盟的一些国家认为以溴系阻燃剂为代表的含卤阻燃剂,在燃烧时会产生有毒致癌的烟或气体,对人体健康有害。随着地球生态环境和人类居住条件的恶化,环境友好型材料越来越受到关注。无卤阻燃 成为新的热点,而磷系阻燃成为无卤阻燃的代表。abs/pc 共混物的磷系阻燃剂主要有:磷酸三苯酯 (TPP)、间苯二酚双(磷酸二苯酯)(RDP)和双酚A 双 (磷酸二苯酯)(BDP)。其阻燃机理可以概括为:TPP 由于其高波动性和低分解温度,主要在气相中发生燃 烧抑制的作用;RDP和BDP主要通过燃烧抑制,也通 过炭化的凝聚相抑制发挥作用。
1.1单一磷系阻燃剂
用扫描电子显微镜研究了增容剂苯乙烯丁二烯马来酸酐共聚物、TPP与BDP复配阻燃剂对ABS/PC共混物的阻燃性影响,
结果表明,MPC1545R增容效果良好,TPP与BDP复配阻燃剂优于单一阻燃剂BDP的效果。当ABS/PC/MPC1545R/BDP/TPP用量为30/70/5/10/3.5 时,ABS/PC共混物的综合性能最好,极限氧指数为27.9%,阻燃等级UL-94V-0级。
在ABC/PC共混物中加入质量分数为5%的硼酸锌,发现极限氧指数增加,UL-94测试无重大改变,在加入BDP后,BDP和硼酸锌几乎完全转化成α-Zn磷酸盐和硼磷酸盐,因而,气相和凝固相都没有磷发生阻燃作用,而是相关磷酸盐作为阻碍质量和热量传播的障碍。燃烧反应一开始,外部热流量为35km/m2,协同作用很明显。磷酸盐对abs/pc共混物的改性阻燃屏障作用,比气相和凝聚相的磷更好。

研究了bdp和对苯二酚双(磷酸二苯酯)(HDP)对ABS/PC共混物的协同阻燃作用,结果表明,BDP 和HDP比例接近1∶1(如60:40 和40:60)时,经TGA 和锥形量热仪分析氮气条件下的燃烧残留,发现比未加阻燃剂计算出的残炭率更高。ABS/PC共混物的极限氧指数为23%,UL-94为HB级;加入不同配比的BDP/HDP所得混合物的极限氧指数为29%-32%,UL-94提高至V0级。
采用BDP改性蒙脱土(BDP-MMT)制备阻燃ABS/PC 共混物。结果发现,BDP-MMT使ABS/PC共混物的起始分解温度降低,而经酸碱处理后,起始分解温度有所提高,碱处理的效果更明显,可以提高6℃,炭层的阻隔时间也有所增加,合适浓度的
酸处理后,可以使共混物通过UL-94的V0级。

将聚磷酸铵、成炭剂季戊四醇和协同增效剂纳米级氧化锌投入反应釜中混合搅拌,喷洒雾化的聚二甲基硅氧烷制成微胶囊阻燃剂,再加入ABS和PC充分搅拌得到微胶囊化阻燃ABS/PC 共混物。

所得阻燃ABS/PC共混物阻燃性能良好,极限氧指数达到37%以上,垂直燃烧等级可达UL-94V-0级,且残炭量增加,生烟量少,更有利于降低火灾危害。

1.2硅磷复配阻燃剂

在凝固相和气相中,硅和硅的衍生物在材料受热时不挥发,残留在产品表面可以作为表面的保护屏障,
防止质量和热量的传输。

将自制的9- 二氢-9- 氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)接枝硅基杂化介孔材料(DM)、TPP、ABS、PC 共混制得阻燃ABS/PC 共混物。实验表明,DM和TPP的复配可显著提高ABS/PC共混物的阻燃性,6%的TPP和2%的DM 复配可使共混物达到UL-94 V-0级。DM 和TPP具有良好

的协效作用,在燃烧过程中可以促进ABS/PC共混物生成微观致密的炭层,增强材料的热稳定性。
通过极限氧指数、UL-94测试、热失重分析仪(TGA)和锥形量热仪测试了DM 和TPP对ABS/PC共混物阻燃改性的影响,结果表明,新型阻燃剂中

间体DOPO复合加载2%的DM 和6%的TPP,ABS/PC共混物的极限氧指数值达到28%,阻燃等级测试
达到UL-94 V-0级,TGA 测试残留高,锥形量热仪测试热量释放率低。结果表明,DM 与TPP共同作用,促进了高温下致密炭化层的形成,提高了ABS/PC共混物的热稳定性。

二、纳米阻燃剂

对于提高聚合物阻燃性而不添加含卤阻燃剂,可供选择的方法还包括掺入纳米材料。纳米阻燃作为新型阻燃材料,以其低毒、低烟、无腐蚀性气体产生等安全环保、环境友好的优点受到了汽车等众多行业的青睐。

不同浓度下多层石墨烯颗粒(gnp)对ABS/PC共混物的阻燃性能的影响,通过极限氧指数和UL-94燃烧速率测试发现,加入GNP可以减少热释放,降低燃烧速率,有效阻止熔滴,从而大大提高ABS/PC共混物的阻燃性。当GNP含量为3%时,ABS/PC共混物的极限氧指数最大,为26%。

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