磷酸酯阻燃聚苯醚研究.pdf

工程塑料应用
2011年,第39卷,第12期
磷酸酯阻燃聚汬醚硏究
王尹杰郭建鹏孟成铭
(上海日之升新技术发展有限公司,上海201109)
摘要研究了三种常用的磷酸酯阻燃剂及其复配体系对改性聚苯醚(MPE)力学性能、耐热性及阻燃性能的影
响。当间苯二酚双(二苯基酸酯)(RDP)的质量分数不低于8%,亚礫酸三苯酯(TP)与双酚A双(二苯基政酯)
(BDP)的质量分数不低于10%时,MPE的阻然等级已达到UL94V0级。在相同阻燃判含量下,RDP与BDP阻然
的MPPE的力学性能及耐热性优于TP阻燃MPPE,BDP的性价比更高。复配型阻燃剂的阻燃效率优于单独使用
阻燃剂,当BDP:TPP=3:2、总阻燃剂质量分数为8%时,MPPE可以达到UL94v-0级,性能优异,且成本较低。
关词聚苯醚磷酸酯阻燃力学性能
聚苯醚(PPE)是一种具有良好力学性能、耐热
RDP、BDP:江苏雅克科技股份有限公司。
性、电性能、阻燃性和耐水解性的高性能工程塑料。1.2主要仪器及设备
但是其耐溶剂性差、黏度高造成其制品易开裂、成型
双螺杆挤出机:SHJ-36型,南京诚盟化工机
困难,不能采用注射成型,这极大地限制了其应用。有限公司;
因此,为了满足工业化生产的需要,商品化聚苯瞇均
注塑机:HTF801X1型,宁波海天股份有限公
为改性聚苯醚(MPEy12。MPE广泛应用于汽车、司;
电子电器、家用电器、办公机器、精密机械、液体输送
万能电子拉力试验机:CMT6104型,深圳新三
设备等领域,成为当今五大工程塑料之-
思集团公司
纯PPE本身具有自熄性,但经过改性后,其阻
悬臂梁冲击试验仪:JVS型,承德金建检测仪
燃性大幅降低。因此,针对电子电器领域对塑料制器有限公司
品阻燃性要求,必须对PPE进行阻燃改性处理。目
垂直燃烧测定仪:CZF-3型,南京江宁分析仪
前高分子材料的阻燃改性主要以卤素阻燃剂为主,器厂。
然而近年来欧美对阻燃高分子材料含卤阻燃剂使用1.3试样制备
的限制,使作为非卤素阻燃材料的MPPE,在办公机
试样的制备工艺流程如图1所示。其中
器和家用电器领域地位牢固,消费量与日俱增;同
PPE PS-HI: SEBS=65: 25: 3
PPE
时也致使无卤阻燃剂尤其是磷系阻燃剂越来越受到
液体阻燃剂
人们的青睐。磷酸酯阻燃剂显示出良好的热稳定
性和超常的阻燃性,作为添加型阻燃剂在PPE改性
周体然剂一高述合十赫曲」一切、千
中有广泛的应用。笔者研究了亚磷酸三苯酯(TPP)、
增韧剂
标准试样?注射成型
间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)、双酚A双(二
其它助剂
萃基礫酸酯)(BDP)三种常用的磷酸酯阻燃剂及
图1试样的制备工艺流程图
其复配体系对MPE力学性能、耐热性及阻燃性能1.4性能测诚
的影响。
拉伸性能按 ASTM D638-2003测试,尺寸为
1实验内容
165mmx13mmx3.2m,拉伸速率5mm/min;
原材料
弯曲性能按 ASTM D790-2003测试,试样尺寸
PPE:S201A,日本旭化成化学株式会社;
为127mmx12.7mmx3.2mm,测试速率2mm/
高抗冲聚苯乙烯(PS-HI):446F,扬子巴斯夫mn
苯乙烯系列有限公司
悬臂梁缺口冲击强度按 ASTM D256-2006测
氢化(苯乙烯-丁二烯一苯乙烯)三嵌段共聚试,试样尺寸为64mm12.7mmx3.2mm,缺口为
物(SEBS):FG1901,美国 Kraton公司;
45v型缺口;
TPP:浙江万盛科技有限公司;
收稿日期:201-09-22
王尹杰,等:磷酸酯阻燃聚萃醚研究
阻燃性能按UL94-2003标准垂直燃烧法测试,低了MPPE的强度,且随着阻燃剂含量的增加总体
试样尺寸为127mmx12.7mmx1.6mm
呈下降趋势。同时,MPPE的HDT大幅降低,这主
热变形温度(HDT按 ASTMD648-2004测试,要是因为三种磷酸酯阻燃剂与MPPE相容性较好,
试样尺寸127mmx12.7mmx6.4mm,升温速率它们起到了增塑的作用,提高了MPPE分子链的运
2℃/min,压力1.82MPa
动能力,导致材料的HDT大幅下降。
2结果与讨论
表2阻燃剂含量对MPPE力学性能的影购
2.1不同阻燃剂对MPPE阻燃性能的影响
阻燃质量分拉仲强所忍长曲理?冲击T7
PPE是一种多芳环结构的聚合物,成炭指数高,
无
51131106
145.6
而有机磷酸骀阻燃剂能有效地促进这种成炭作用,
14.2
91.5
122.5
10.5
从而使材料表面形成了致密炭层,隔绝材料与氧和BDP
71.6
108.7
110
128,3
热的接触,达到阻燃的效果,磷酸酯阻燃PP主要
16.6
RDP
14.5
112.5
124
118.2
是起凝聚相阻燃作用“。
672
12.0
纯PPE本身具有自熄性,但加人PS-I后,其
53,2
17.8
14.2
阻燃性大幅降低。表1是不同含量下三种阻燃剂对B
s8.2
11.6
90,2
114.8
MPPE阻燃性能的影响。
20.8
118
97.5
12.4
06.6
亵1阻燃剂含量对MPPK阻燃性能的影响
BDP
10.3
84
131
108.3
阻燃剂质量
阻燃剂类别(UL94)
PP
6175683
分数/%
TPP
RDP
BDP
10.4
HB
BDP
l0.5
阻燃剂含量相同时,RDP及BDP的综合力学
性能明显高于TPP,当阻燃剂质量分数为10%时,
o25
BDP及RDP改性的MPPE的拉伸强度、弯曲强度、
V-0
缺口冲击强度、HDT均高于TPP改性的MPPE材
从表1可以看出,三种阻燃剂均为MPPE的有
料,且阻燃性能可以达到UL94V-0级。说明在达
效阻燃剂。随着阻燃剂含量的提高,MPPE的阻燃
等级显著提高。RDP质量分数不低于8%时,TPP
到相同阻燃性能等级条件下,RDP及BDP这种高
相对分子质量阻燃剂对复合材料的力学性能及热性
与BDP的质量分数不低于10%时,MPPE的阻燃
等级已达到UL94V-0级
能的影响作用要低于低相对分子质量的TPP。同时
TP2是一种固态有机阻燃剂,使用方便,性价此可以发现,在相同阻燃剂含量下,使用BDP阻燃改
较高,但其熔点较低,易造成送料设备壁上粘结或性的PPE的弯曲强度、缺口冲击强度、HDT较使用
堵塞,且TPP的高挥发性易引起挤出及注射成型过RDP改性的略高,同时BDP较RDP价格较低,因
程中挥发损失。由于PP加工温度较高,因此热挥此BDP的性价比较高。
发损失可能