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高灼熱絲低煙無鹵阻燃PP

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2013-10-23 08:51:06點(diǎn)擊率：

　　【塑膠五金網(wǎng)】聚丙烯(PP)是一種無毒，價(jià)格低廉，用途廣泛，機(jī)械性能優(yōu)異的高分子聚合物，但是聚丙烯為易燃聚合物，無法滿足在家電，電器中要求高阻燃、高灼熱絲的要求，利用復(fù)配技術(shù)得到膨脹型阻燃劑，可以滿足阻燃和灼熱絲的要求。

 

　　膨脹型阻燃劑一般是以P、C、N元素為核心部分的復(fù)合阻燃劑，通常由碳源(成炭劑)，酸源(脫水劑)，氣源(膨脹劑)三部分組成。燃燒時(shí)各組分間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成多孔膨脹執(zhí)迷的碳層，該碳層起到了隔熱、隔氧、抑制煙霧、防止熔滴的作用，從而達(dá)到阻燃目的，膨脹型阻燃劑很早被廣泛的用于防火涂料，將該阻燃劑用于塑料中是近20年的事情，由于國內(nèi)合成技術(shù)的發(fā)展，克服了阻燃劑耐溫低，分子量低，加工性差的缺點(diǎn)，使低煙無鹵阻燃PP成為可能，并且成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

　　1.實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1原材料

　　PP:MFR=1.5-3.5g/10min均聚PPT300上海金山石化

　　PP:MF=7-9g/10min共聚PPSP179齊魯石化

　　季戊四醇PER濟(jì)南泰星化工

　　IFR:自制阻燃劑

　　抗氧劑1010雅寶

　　抗氧劑168雅寶

　　潤滑劑硬脂酸鋅

　　雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-35南京科亞橡塑設(shè)備

　　電子拉力試驗(yàn)機(jī)：臺(tái)灣銀馳儀器

　　注塑機(jī):精力機(jī)械80T

　　簡支梁沖擊機(jī):承德試驗(yàn)機(jī)

　　熔體流動(dòng)速率儀：上海彭浦制冷器有限公司

　　灼熱絲指數(shù)儀：珠海安規(guī)測試設(shè)備AG5113A

　　密度儀:MATSUHAKUGP-300E

　　1.2材料制備

　　將T300,SP179,PERIFR等按照比例(配方比例見表一)均勻混合后在雙螺桿擠出機(jī)按照170，180，180，180，185，185，185，190轉(zhuǎn)速320RPM擠出，上述材料在注塑機(jī)中按照一區(qū)160，二區(qū)170，三區(qū)180，噴嘴180下注塑成型，按照ISO標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行力學(xué)，熱學(xué)進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表二

　　表一：

成份 1 2 3 4 5 T300 65 60 55 55 50 SP179 20 20 20 20 20 PER 5 10 10 15 15 IFR 10 10 15 10 15 1010 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 168 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 ZNST 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

　　表二：

性能 密度 MFR 拉伸強(qiáng)度 伸長率 彎曲強(qiáng)度 彎曲模量 簡支梁缺口沖擊 GWIT 1 1.012 2.5 25.8 60 35 1500 6.5 - 2 1.012 2.8 25.7 62 38 1540 6.5 700 3 1.013 3.1 25.8 55 40 1600 6.0 850 4 1.013 3.1 25.5 50 41 1640 6.15 750 5 1.014 3.5 24.5 45 38 1550 5.5 850

　　2.結(jié)果討論與用途

　　2.1原理：膨脹型阻燃劑在受熱時(shí)，成炭劑在脫水劑的作用下脫水成碳，碳化物在膨脹劑分解的氣體的作用下形成蓬松發(fā)孔封閉結(jié)構(gòu)的碳層。該碳層為無定形碳結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是碳的微晶，一旦形成其本身不燃，并可以阻止聚合物與熱源間的熱傳導(dǎo)，降低聚合物的熱解溫度。另外，多孔碳層可以阻止氣體的擴(kuò)散，即阻止熱解產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散，同時(shí)阻止外部氧氣擴(kuò)散到未裂解聚合物表面，當(dāng)燃燒得不到充分的氧氣和熱能時(shí)，燃燒的聚合物便會(huì)自熄。碳層形成的過程如下：

　　1.較低的溫度下酸源釋放出無機(jī)酸

　　2.在較高于釋放酸的溫度下發(fā)生酯化反應(yīng)，體系中的胺可以作為酯化反應(yīng)的催化劑

　　3.體系在酯化反應(yīng)過程中融化

　　4.反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使PP材料發(fā)泡和溫度降低，與此同時(shí)由于磷酸的存在使高聚物脫水炭化，形成無機(jī)物和炭殘留物，且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡

　　5.體系進(jìn)一步固化，溫度降低，隔絕空氣，反應(yīng)完成，形成多孔炭層。

　　2.2結(jié)果：復(fù)配的IFR為含有酸源和氣源的復(fù)合阻燃劑，PER:IFR=2:3使體系中酸源、碳源、氣源達(dá)到比例，形成的阻燃效果。灼熱絲檢測時(shí)，由于測試的溫度固定于一個(gè)數(shù)值，在阻燃體系中能夠降低測試樣品受熱時(shí)的表面溫度，并且灼熱絲探頭擊穿樣品的同時(shí)，形成致密的碳層阻止熱量的繼續(xù)傳播，是通過GWIT測試的關(guān)鍵。

　　2.3應(yīng)用及用途：同溴系阻燃體系相比，此體系具有綠色環(huán)保，燃燒時(shí)無有毒氣體，低煙，低密度的優(yōu)點(diǎn)，在小家電外殼等產(chǎn)品中可完全替代溴系阻燃產(chǎn)品。

　　2.4討論：配方中SP179的加入改善了阻燃體系中阻燃劑對(duì)材料韌性的影響，在伸長率和簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度上有所提高，復(fù)配的阻燃劑比市售阻燃劑有更好的可加工性和優(yōu)異的耐溫性能，在受熱時(shí)能夠顯著降低材料的表面溫度，形成致密的碳層。由于無鹵膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理上的原因，此配方體系不適合含有礦物填料的配方，并且由于合成分子量較低，加工溫度比溴系阻燃劑偏低。

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