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溴-銻體系阻燃劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2017-1-20 22:04:58 |
近年來，由于礦山安全事故的頻發(fā)，礦用安全產(chǎn)品得以大規(guī)模使用，而礦用高分子材料制品需滿足井下更加苛刻的阻燃抗靜電要求，對于礦用阻燃抗靜電高分子制品的研究也越來越多。塑料制品的阻燃抗靜電功能都是通過加入阻燃劑(多為溴-銻體系阻燃劑或磷系阻燃劑)和抗靜電劑(導電炭黑、有機抗靜電劑等)實現(xiàn)的，但以往的研究多通過大量的實驗來確定溴-銻體系阻燃劑和抗靜電劑的配比，而對于兩者的共同作用和相互之間的影響研究較少。
本文選擇了兩種不同的基體材料PP和ABS，通過改變溴-銻體系阻燃劑和抗靜電劑(導電炭黑)的含量，研究它們對礦用阻燃抗靜電塑料性能的影響，以及兩者間的相互影響。同時，使用偶聯(lián)劑(KH-550)對共混物進行了處理以解決阻燃劑和抗靜電劑(導電炭黑)在較高填充量下的分散問題。
實驗主要原料。PP: K7726; ABS:0215;導電炭黑: YML-100;偶聯(lián)劑: KH-550;十溴聯(lián)苯醚;三氧化二銻(Sb2O3);硬脂酸鈣;抗氧劑: 1010、168。
主要儀器及設備。高速混合機: SHR-100型;同向雙螺桿擠出機: TE-35;注塑機: SZ-90; CMT4204型萬能試驗機、ZBC1000型懸臂梁沖擊試驗機、ZRZ1452型熔體流動速率儀;絕緣電阻測試儀:YD2683型;阻燃試驗箱: CMK-1型。
試樣制備。將各種物料分別按表1配比稱量后，經(jīng)高速混合機混合均勻，然后在雙螺桿擠出機上熔融共混，擠出造粒。PP擠出各段溫度從加料口到機頭依次為180、200、220、220、210℃; ABS擠出各段溫度從加料口到機頭依次為180、200、220、230、220℃;螺桿轉(zhuǎn)速均為120 r/min，注塑機噴嘴控制在220℃，注射壓力為65 MPa，成型周期為50s。將所得粒料在90℃干燥4 h，經(jīng)注塑機注射成標準試樣，以供性能測試使用。
性能測試。拉伸強度按GB/T1040·2—2006測試，拉伸速率50 mm/min;熔體質(zhì)量流動速率(MFR)按GB/T3682—2000測試;懸臂梁沖擊性能按GB/T 1843—2008測試;彎曲性能按GB/T 9341—2008測試;表面電阻按MT113—1995測試;阻燃性能按MT113—1995測試;掃描電鏡(SEM)分析:將樣品在液氮中脆斷，經(jīng)噴金后使用SEM觀察斷面變化。
對比PP和PP-1可以發(fā)現(xiàn)，阻燃劑的加入，降低了PP的力學強度，如拉伸強度、彎曲強度等;同時也降低了PP的形變能力和加工性能，如斷裂伸長率從95%降低到26%，MFR從24·5 g/10min下降到9·3 g/10min;對比PP-4和PP-6也有類似現(xiàn)象。其原因主要是由于十溴聯(lián)苯醚本身強度較PP低，流動性也不如PP7726，所以添加到PP基體中，會明顯降低PP的相關性能。
磷酸三苯酯阻燃劑tpp具有良好的透明性、柔軟性以及抗菌性，具有耐水、耐油、電絕緣性好和相容性好的優(yōu)點。主要用于纖維素樹脂、乙烯基樹脂、天然橡膠和合成橡膠的阻燃增塑劑，也可用于三乙酸甘油酯薄酯和軟片、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、酚醛樹脂、以及PPO等工程塑料的阻燃增塑。
同時，對比PP-1和PP-2可以看出，加入KH-550可在一定程度上提高PP-1的力學強度和加工性能，這主要是由于KH-550含有氨基和三個可水解基團乙氧基，其中乙氧基先水解生成硅醇，由于硅醇不穩(wěn)定，極易與無機物或金屬表面的羥基結(jié)合脫水，從而與無機物或金屬結(jié)合起來。
氨基上帶有兩個活潑氫可以和各種聚合物發(fā)生反應，從而通過化學鍵將兩種性質(zhì)完全不同的材料緊密地結(jié)合起來。最終使阻燃劑與基體材料結(jié)合力增強的同時，也使阻燃劑得到更好的分散。以上現(xiàn)象也可從PP-3和PP-4的對比以及PP-5和PP-6的對比中得到。
從PP和PP-3對比可以發(fā)現(xiàn)，導電炭黑的加入增強了PP的導電性能，同時也在一定程度上提高了PP的力學強度，如拉伸強度、彎曲強度等;但也降低了PP的形變能力和加工性能，如斷裂伸長率，從95%降低到36%，MFR從24·5 g/10min下降到10·6 g/10min。這是因為炭黑作為抗靜電劑的同時也是一種無機填料，所以添加到PP的基體中，會明顯地增加PP的力學強度，同時也會降低PP的延展性和加工性能。
抗靜電劑和偶聯(lián)劑對PP阻燃性能的影響。對比PP和PP-1可以發(fā)現(xiàn)，阻燃劑的引入，可以明顯提高PP的阻燃性，這主要是源于阻燃劑燃燒時形成的氣層隔絕了PP和氧氣，從而達到阻燃的效果。
對比PP-1和PP-2可以發(fā)現(xiàn)，偶聯(lián)劑的引入，可進一步提高其阻燃效果，這主要是由于偶聯(lián)劑的橋接作用所導致。對比PP-1和PP-5可以發(fā)現(xiàn)，抗靜電劑炭黑的加入，有焰燃燒時間有一定的增加，主要是由于導電炭黑雖然導電能力很強，但本身易于燃燒，降低了材料的阻燃性能。
文章版權：張家港雅瑞化工有限公司
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