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APP/ATH阻燃剂体系

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-1-27 15:39:26
APP在火焰或高温作用下分解释放NH3H2O和磷酸,磷酸进而热解脱水放出聚偏磷酸和焦磷酸(不燃性的粘稠熔融体),将硅橡胶表面覆盖起来,隔绝空气;所产生的NH3和H2O可以稀释燃烧中生成的可燃性气体和空气中的氧气浓度,降低可燃气体温度,抑制有焰燃烧的发生。

ATH受热分解生成大量水蒸气,稀释可燃性气体;ATH分解过程吸收大量热量(2kJ/g),迅速降低硅橡胶的表面温度,抑制硅橡胶的热分解和燃烧;同时,ATH分解生成一层致密的三氧化二铝(Al2O3,)保护膜覆盖在硅橡胶表面,与其它碳化物一起形成一道阻燃屏障,起到较好的阻燃抑烟作用。

APP和ATH复配使用可产生明显的协同效果。在整个燃烧过程中,APP/ATH阻燃剂体系发生了化学反应。

APP/ATH阻燃剂体系用量对硅橡胶力学性能的影响可知,硅橡胶的拉伸强度与拉断伸长率均随APP/ATH复配阻燃剂用量的增加而降低。

这是因为APP/ATH阻燃剂体系的加入填充了硅橡胶柔性分子链间的空隙,导致分子链运动受阻,影响了硅橡胶受力时的变形能力;另一方面,随着APP/ATH用量的增加,破坏了硅橡胶一补强填料的补强体系,使APP/ATH与硅橡胶的界面结合变差,易发生与硅橡胶基体的分离,从而导致硅橡胶的拉伸强度和拉断伸长率降低。

硅橡胶的邵尔A硬度则随APP/ATH用量的增加而增加,当APP/ATH用量为80份时,硅橡胶的邵尔A硬度达到61度。这主要归因于随着APP/ATH添加量的增加,复合材料中的柔性组分含量逐步降低,导致其硬度逐步增加。

APP/ATH阻燃剂体系用量对硅橡胶介电性能的影响图3为质量比为3:2的APP/ATH复配阻燃剂的用量对硅橡胶介电性能的影响。随着APP/ATH复配阻燃剂用量的增大,介电常数和介质损耗因数总体呈增大趋势。

这是因为APP和ATH的介电常数和介质损耗因数均大于硅橡胶,因此APP/ATH的含量是决定硅橡胶最终介电性能的主要因素。由此可见,APP/ATH的加入在一定程度上损害了硅橡胶的电绝缘性能,但仍保持了良好的电绝缘性能。


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随着APP、ATH用量的增加,硅橡胶的阻燃性能增加;同等填充量下,APP/ATH复配阻燃剂填充硅橡胶的阻燃性能比单一APP或ATH填充硅橡胶更佳;随着APP/ATH复配阻燃剂用量的增加,硅橡胶的拉伸强度与拉断伸长率降低,邵尔A硬度、介电常数和介质损耗因数增加。

当100份硅橡胶中加入80份APP/ATH复配阻燃剂(APP与ATH的质量比为3:2)时,硅橡胶的氧指数达44%,拉伸强度、拉断伸长率、邵尔A硬度、介电常数及介质损耗因数分别为6.8MPa、438%、62度、3.92、249%。

将膨胀型阻燃剂聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和可膨胀石墨(EG置于电热鼓风干燥箱中,100℃恒温干燥10h以上,冷却后按配方比例混合,研磨分散,然后逐次分批加入用工业白油稀释后的钛酸酯偶联剂(二者体积比为1∶1),加入高速混合机,在80℃、2000rmin下搅拌15min,冷却待用。

双螺杆挤出机在挤出物料时,采用加热、加压和剪切等方式,将固态LDPE原料和相应的添加助剂等物料变成均匀一致的熔体,并以足够大的压力将熔体送到机头,在机头上有形成制品截面的口模,以形成具有固定截面的连续制品。为了获得较强的挤出压力、良好的流动性和均匀性,双螺杆挤出机在工作时采用连续进料、分段独立加热的方法。第一段,为加料段,让物料以一个相对平稳的速率进入挤出机,为避免在加料段的塑料过早熔化造成堵塞,这部分将保持相对低的温度;第二、三、四段为压缩段,物料在这几段形成熔体并且压力增加,这部分保持相对较高的加热温度;第五、六段为计量段,主要功能是使挤出的物料变成均匀一致的熔体,为确保组成成分的均匀性和物料具有良好的流动性,物料应在这部分有足够的停留时间,并保持更高的加热温度。

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