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PPO/HIPS合金用磷系阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-10-5 11:55:54
本文研究了几种不同PPO/HIPS合金用磷系阻燃剂,着重分析了阻燃剂对材料阻燃性能的影响。

PPO是玻璃化转变温度高达220℃的非结晶性树脂,熔融流动性差,成型困难,价格高,实际应用受到限制。

mPPO是通用工程塑料中相对密度最小的品种,具有线胀系数小、电性能好、耐热和难燃等特点是办公设备、电子、电器、汽车零部件、给排水机械零部件的良好材料。与其他通用工程塑料不同,PPO及mPPO生产高度集中。

随着各国环保标准的提高,减少或不使用含卤阻燃剂将成为塑料行业的必然选择,因此无公害、绿色环保的阻燃材料在未来将会有更广阔的市场前景。

按照质量份数,将称量好的PPO原粉、固体阻燃剂、HIPS、增韧剂、抗氧剂倒入高速搅拌机混合2~3分钟,然后将预混物在双螺杆挤出机进行塑化、混炼,同时通过液体计量泵把液体阻燃剂加入到机筒内,通过螺杆的分布混合使液体阻燃剂均匀分散到PPO/HIPS合金内,最后挤出造粒。

PPO/HIPS合金用磷系阻燃剂性能测试标准:简支梁缺口冲击强度:按GB/T1043-93要求测试;拉伸强度:按GB/T1040-92要求测试;断裂伸长率:按GB/T1040-92要求测试;弯曲强度:按GB/T 9341-88要求测试;弯曲模量:按GB/T 9341-88要求测试;燃烧性能:按美国UL-94 要求测试。

PPO燃烧时成炭指数高达29,同时分子内含有大量氧元素,适合以脱水的方式形成炭层,从而阻隔燃烧,采用磷酸酯阻燃剂可以十分有效的实现这一过程。含磷阻燃剂加入到材料中后,燃烧时分解产生磷酸或多聚磷酸,磷酸通过对PPO的氧化,以H2O的形式从PPO分子中脱去H、O元素,分子链上残留的碳骨架和未充分燃烧的高分子共同形成了碳层,切断了内部高分子材料和外界火源、氧气的联系,最终达到了阻燃。



磷酸甲苯二苯酯(阻燃剂CDP)

中文名:磷酸甲苯二苯酯

中文别名:甲苯基二苯基磷酸酯; 磷酸苯基甲基苯酯; 阻燃剂CDP

英文名称:Cresyl diphenyl phosphate

英文别名:Phenyltolyl phosphate ((PhO)2(C7H7)PO) (7CI);Cresol diphenyl phosphate;Cresyl DPP;Diphenyl cresyl phosphate;Disflamoll DPK;Durad CDP;Kronitex CDP;Phosflex 112;Phosflex CDP;Phosphoric acid, cresyldiphenyl ester;

EINECS号:247-693-8

分 子 式:C19H17O4P

分 子 量:340.31

溶于有机溶剂,微溶于水

磷酸甲苯二苯酯(阻燃剂CDP)用途

本品为阻燃型增塑剂,与树脂相溶性好,用于聚乙烯醇缩醛、硝酸纤维素、聚氯乙烯、天然橡胶和合成橡胶等;还可用于合成润滑油和液压油;是磷酸三苯酯的替代品。适用于聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚乙烯醇缩醛、硝酸纤维素、乙基纤维素、醋酸丁酸纤维素等。


目前含磷阻燃剂有红磷、TPP、BDP、RDP、MPP等,从阻燃机理上来看都可以用于PPO合金的阻燃,但由于磷元素含量的不同以及各自的分子结构相差较大,因此,在具体阻燃的效率上和对材料其它性能方面的影响上相差也是很大的,以下是PPO/HIPS比例为60/40时,添加不同种类和份数的PPO/HIPS合金用磷系阻燃剂。

在以上实验的几种无卤阻燃剂中,几乎所有的阻燃剂加入到材料中都造成了PPO/HIPS合金的热变形温度的严重下降,大大损失了合金的使用价值,只有MPP、环状磷酸酯加入到体系中去对材料的HDT损害很小。主要原因可以从TPP、BDP、RDP的分子式上可以看出,作为富含苯环的低熔点有机磷酸酯,它们与PPO的相容性较好,因此起到了分子内增塑的作用,提高了PPO分子链在外力下的运动能力,所以造成合金的HDT下降。

因此,要想减少阻燃剂对HDT的影响只有减少阻燃剂用量和采用新型阻燃剂。MPP作为一种无机磷酸盐相当于填料的作用,所以对材料的HDT没有坏的影响,而采用环状磷酸酯作为PPO合金阻燃剂,利用了大分子阻燃剂分子量高,分子内含有刚性环状结构的特点,降低了液体阻燃剂对材料的增塑作用,提高了无卤阻燃PPO合金的热变形温度。

加入阻燃剂后,材料的抗冲强度普遍下降,尤其以MPP下降最厉害,MPP作为一种三聚氰胺磷酸盐,以无机填料的形式加入到体系中,与基料的相容性较差,因此冲击韧性下降很多。其次是红磷,红磷与体系相容性也很差,所以对材料的韧性损害也很大。

TPP、BDP、RDP分子内含有苯环结构与PPO的相容性较好,所以对韧性的影响要小一些,但由于它们还不属于高聚物,所以其分子量越低,对材料的韧性影响就越大, TPP为简单有机分子,BDP、RDP、环状磷酸酯则属于分子量较大的分子了,对韧性影响要小于TPP。

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