磷氮复配无卤阻燃聚苯醚合金的研究.pdf

洪喜军,等:磷氮复配无卤阻燃聚苯醚合金的研究
磷氮复配无鹵阻燃聚苯醚合金的研究
洪喜军2林志丹容建华“张秀菊朱怀才
(1.暨南人学理工学院,广州510632;2.东莞信诺橡塑工业有限公司,东莞523850
摘要采用固体阻燃剂间苯二聆双!二(2,6-二甲苯基)礫酸酯](RXP)及其与三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)的复配
阻燃剂,制备了无卤阻燃聚苯職/高抗冲聚苯乙烯/苯乙烯-了ニ烯?苯乙烯热塑性弹性体(PPE/PS-HI/SBS)合金,通
过氧指数、水平垂直燃烧、担描电子显微镜、力学性能等测试分析方法,考察了PE/PS- IISBS合金的阻燃性能和力
学性能等,并探讨了阻燃机理。结果表明,阻燃剂RXP能明显提升合金的阻燃性能,在其用量为16质量份(PP/PS-
HI/SBS为100质量份)时,阻燃等级达到UL94V-0级。当MCA、RXP两者质量比为1/3~1/2时,两者有很好的协
同阻燃效果,当复配阻燃剂的用量为16份时,阻燃等级达到UL94V-0级,同时弥补了阻燃剂RXP对力学性能和
热学性能的负面影响。
关键词聚苯醚无卤阻燃三聚氰胺氰尿酸盐咀燃性能
聚苯醚(PPE)是一种性能优异的工程塑料,具(SEM)、力学性能等测试分析方法,考察了RXP及
有力学强度高、吸水性小、耐热性好、电气绝缘性好其复配阻燃剂RXP/MCA对PPE/PS- HI/SBS合金
等优点,但其熔体粘度大,加工温度高(约为阻燃性能、力学性能等的影响
330℃)。1967年美国GE塑料公司通过PP与聚
实验部分
苯乙烯(S),尤其与高抗冲聚苯乙烯(PS-HI)合金1.1原材料
化制得改性聚苯醚(mPPE),在基本保留PPE原有
PPE:LXR040,蓝星化工新材料有限公司芮城
性能的基础上大大改善了其加工成型性之后,PPE分公司;
获得了飞速的发展,PE的应用领域得以拓宽2?。
PS-HI:PII-88,镇江奇美化工有限公司
PPE自身跙燃性良好,其氧指数(LODI)达到
SBS: ENPRENE685,台湾英全化学工业股份有
29%,但经PS-H或弹性体如苯乙烯-丁二烯-苯限公司
乙烯塑料(SBS)等]共混改性后,其阻燃性能大幅降
RXP:PX-200,日本大八株式会社;
低。多年来PPE的阻燃改性多采用卤系阻燃剂,但
MCA: MELANICTY,南通意特化工有限公司;
随着环保意识的提高,使用无卤阻燃剂将成为塑料
抗氧剂: Irganox10100,汽巴精细化工公司;
行业的必然选择。目前市场上的无卤阻燃
抗氧剂: Irganox1686,汽巴精细化工公司。
mPPE主要采用液体状双磷酸酯类阻燃剂,如双酚12设备、仪器
A双(二苯基)磷酸酯(BDP)和间苯二酚双(二苯
高速混合机:CH-10型,北京塑料机械
基)磷酸酯(RDP),这两种阻燃剂具有分子量大、蒸
双螺杄挤岀机:SHJ-20型,南京杰亚挤出装备
气压低等优点,能赋予材料较好的阻燃效果和阻燃有限公司;
持久性而被广泛采用,但也存在添加困难、热稳定性
万能材料试验机: Zwick/Roll7005型,德国
和水解稳定性差等缺点,特别是对阻燃基材的増塑 Zwick/ Roell公可
作用降低了树脂的力学性能和热变形温度
冲击试验机:ZBC50型,深圳市新三思材料检测
(HDr)s。而间苯二酚双[ニ(2,6-二甲苯基)磷酸有限公司;
](RXP)是一种固体粉末状阻燃剂,由于易于添
热变形试验机:HV-2000-3型,台湾高铁检
加、阻燃性好、热稳定性和水解稳定性优于RDP和测仪器公司;
BDP而发展较快。
熔体流动速率(MFR)试验机:/HZ/1452型,深
笔者通过选用阻燃剂HXP及其与三聚氧胺氯圳新三思材料检测有限公司;
脲酸盐(MCA)的复配阻燃剂添加到PPE/(PS-HI)/
热重分析仪:北京精仪高科仪器有限公司;
SBS合金中,制备了无卤阻燃PPE/PS-H/SBS合
*通讯作者
金。通过IOI、水平垂直燃烧、招描电子显微镜
收稿日期:2010-1-18
工程壟料应用
2011年,第39卷,第2期
水平垂直燃烧测定仪:CZF-3型,南京市江宁
由于PPE燃烧时L高达29%3,而与它形成
区分析仪器厂;
合金的PS-HI,其LI较低(为17%),使得PPE/PS
氧指数测定仪:JF-3型,南京市江守区分析仪HI合金的阻燃性能下降较多。由表1可知,未加阻
器厂
燃剂时PE/PS-IH/SBS合金的IOI较低,为
SEM: PHILIPS XI.-3 OESEM型,荷兰飞利浦公23.3%,随着RXP用量的增加,阻燃性能进一步増
强,L?I持续增加。当RXP用量为16份时,PPFE/
1.3试样制备
PS-HレSBS合金的L?l达到27.9%,阻燃等级可以
将PPE在100℃下千燥6h,PS-HI和SBS在达到UL94V-0级(1.6mm),材料的阻燃效果明
80℃下干燥6h,再按表1、表2所列配方将PPE、PS-显
HI、SBS和阻燃剂以及抗氧剂1010和抗氧剂168的2.2复配阻燃剂改性PE/PS-HI/SBS合金的阻燃
混合物于高速混合机中混合均匀,之后用双螺杆挤
性能
出机在260~270℃下挤出,过水冷却切粒,螺杄转
由于磷酸酯类阻燃剂对阻燃基材有增塑作用,
速为150r/min,喂料转速为15r/min,切粒机转速使得力学强度与热性能下降,并且固体BRXP价格较
为45r/min。挤出粒料在100℃真空于燥8h后注贵。MCA是一种氮系阻燃剂,具有无毒、阻燃效率
射成型制得阻燃PPE/(PS-HI)/SBS合金试样。
高等优点,可以通过升华及分解释放出惰性气体以
1.4性能测试
达到阻燃的目的。氮憐在一定情况下有协同阻燃效
SEM观察:注塑试样经液氮冷却脆断后喷金,果-,且MCA相对便宜,所以利用RXP与MCA
在SEM下观察,加速电压20kV;
复配来阻燃PPE/PS- HSBS合金可望实现低成本
力学性能测试前按CB/T2918-1998进行试样高阻燃。
状态调节
依据单一阻燃剂RXP的用量对阻燃性能的影
拉伸强度按GB/T1040-2006测试,拉伸速度响,实验中固定复配阻燃剂 MCA/RXP添加总量为
为5
mm/ min
16份,改变二者的比例,考察其对PPE/PS-HI/SBS
悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1043-1993测合金阻燃性能的影响,结果见表2。从表2可以看
出,复配阻燃剂 MCA/RXP的质量比为1/3~3/1
IDT按CB/T1634.1-2004测试
时,随着MCA的用量增加,LOI呈下降趋勢,从
MFR按GB/T3682-2000测试,条件275℃/MCA/RXP比例为1/3时的28.8%下降到MCM
6 k
RXP比例为3/1时的26.0%。当复配阻燃剂中
垂直燃烧性能按UL.94标准测试
MCA比例较低(MCA/RXP=1/3~1/2)时,二者存
IOT按GB/"T2406-1993测试。
在协同阻燃效果,其1OU均比添加单一阻燃剂RXP
2结果与讨论
时有所提高,最高可达到28.8%。但随着MCA
2.1RXP改性PPF/PS-HI/SBS合金的