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溴-锑体系阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-20 22:04:58
近年来,由于矿山安全事故的频发,矿用安全产品得以大规模使用,而矿用高分子材料制品需满足井下更加苛刻的阻燃抗静电要求,对于矿用阻燃抗静电高分子制品的研究也越来越多。塑料制品的阻燃抗静电功能都是通过加入阻燃剂(多为溴-锑体系阻燃剂或磷系阻燃剂)和抗静电剂(导电炭黑、有机抗静电剂等)实现的,但以往的研究多通过大量的实验来确定溴-锑体系阻燃剂和抗静电剂的配比,而对于两者的共同作用和相互之间的影响研究较少。

本文选择了两种不同的基体材料PP和ABS,通过改变溴-锑体系阻燃剂和抗静电剂(导电炭黑)的含量,研究它们对矿用阻燃抗静电塑料性能的影响,以及两者间的相互影响。同时,使用偶联剂(KH-550)对共混物进行了处理以解决阻燃剂和抗静电剂(导电炭黑)在较高填充量下的分散问题。

实验主要原料。PP: K7726; ABS:0215;导电炭黑: YML-100;偶联剂: KH-550;十溴联苯醚;三氧化二锑(Sb2O3);硬脂酸钙;抗氧剂: 1010、168。

主要仪器及设备。高速混合机: SHR-100型;同向双螺杆挤出机: TE-35;注塑机: SZ-90; CMT4204型万能试验机、ZBC1000型悬臂梁冲击试验机、ZRZ1452型熔体流动速率仪;绝缘电阻测试仪:YD2683型;阻燃试验箱: CMK-1型。

试样制备。将各种物料分别按表1配比称量后,经高速混合机混合均匀,然后在双螺杆挤出机上熔融共混,挤出造粒。PP挤出各段温度从加料口到机头依次为180、200、220、220、210℃; ABS挤出各段温度从加料口到机头依次为180、200、220、230、220℃;螺杆转速均为120 r/min,注塑机喷嘴控制在220℃,注射压力为65 MPa,成型周期为50s。将所得粒料在90℃干燥4 h,经注塑机注射成标准试样,以供性能测试使用。

性能测试。拉伸强度按GB/T1040·2—2006测试,拉伸速率50 mm/min;熔体质量流动速率(MFR)按GB/T3682—2000测试;悬臂梁冲击性能按GB/T 1843—2008测试;弯曲性能按GB/T 9341—2008测试;表面电阻按MT113—1995测试;阻燃性能按MT113—1995测试;扫描电镜(SEM)分析:将样品在液氮中脆断,经喷金后使用SEM观察断面变化。

对比PP和PP-1可以发现,阻燃剂的加入,降低了PP的力学强度,如拉伸强度、弯曲强度等;同时也降低了PP的形变能力和加工性能,如断裂伸长率从95%降低到26%,MFR从24·5 g/10min下降到9·3 g/10min;对比PP-4和PP-6也有类似现象。其原因主要是由于十溴联苯醚本身强度较PP低,流动性也不如PP7726,所以添加到PP基体中,会明显降低PP的相关性能。


磷酸三苯酯阻燃剂tpp具有良好的透明性、柔软性以及抗菌性,具有耐水、耐油、电绝缘性好和相容性好的优点。主要用于纤维素树脂、乙烯基树脂、天然橡胶和合成橡胶的阻燃增塑剂,也可用于三乙酸甘油酯薄酯和软片、硬质聚氨酯泡沫、酚醛树脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。


同时,对比PP-1和PP-2可以看出,加入KH-550可在一定程度上提高PP-1的力学强度和加工性能,这主要是由于KH-550含有氨基和三个可水解基团乙氧基,其中乙氧基先水解生成硅醇,由于硅醇不稳定,极易与无机物或金属表面的羟基结合脱水,从而与无机物或金属结合起来。

氨基上带有两个活泼氢可以和各种聚合物发生反应,从而通过化学键将两种性质完全不同的材料紧密地结合起来。最终使阻燃剂与基体材料结合力增强的同时,也使阻燃剂得到更好的分散。以上现象也可从PP-3和PP-4的对比以及PP-5和PP-6的对比中得到。

从PP和PP-3对比可以发现,导电炭黑的加入增强了PP的导电性能,同时也在一定程度上提高了PP的力学强度,如拉伸强度、弯曲强度等;但也降低了PP的形变能力和加工性能,如断裂伸长率,从95%降低到36%,MFR从24·5 g/10min下降到10·6 g/10min。这是因为炭黑作为抗静电剂的同时也是一种无机填料,所以添加到PP的基体中,会明显地增加PP的力学强度,同时也会降低PP的延展性和加工性能。

抗静电剂和偶联剂对PP阻燃性能的影响。对比PP和PP-1可以发现,阻燃剂的引入,可以明显提高PP的阻燃性,这主要是源于阻燃剂燃烧时形成的气层隔绝了PP和氧气,从而达到阻燃的效果。

对比PP-1和PP-2可以发现,偶联剂的引入,可进一步提高其阻燃效果,这主要是由于偶联剂的桥接作用所导致。对比PP-1和PP-5可以发现,抗静电剂炭黑的加入,有焰燃烧时间有一定的增加,主要是由于导电炭黑虽然导电能力很强,但本身易于燃烧,降低了材料的阻燃性能。

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