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聚苯乙烯(Ps)用磷系阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-11-24 15:20:38 |
本文研究了幾種不同聚苯乙烯(Ps)用磷系阻燃劑對(duì)材料性能的影響，著重分析了聚苯乙烯(Ps)用磷系阻燃劑對(duì)材料阻燃特性的影響。
PPO是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)220℃的非結(jié)晶性樹(shù)脂，熔融流動(dòng)性差，成型困難，價(jià)格高，實(shí)際應(yīng)用受到限制。通過(guò)與聚苯乙烯(Ps)，特別是高抗沖聚苯乙烯(HIPS)的臺(tái)金化，其加工性能大為提高，且基本保留了純PPO的原有特性。
mPPO是通用工程塑料中相對(duì)密度最小的品種，具有線脹系數(shù)小、電性能好、耐熱和難燃等特點(diǎn)是辦公設(shè)備、電子、電器、汽車零部件、給排水機(jī)械零部件的良好材料。與其他通用工程塑料不同，PPO及mPPO生產(chǎn)高度集中。
隨著各國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，減少或不使用含鹵阻燃劑將成為塑料行業(yè)的必然選擇，因此無(wú)公害、綠色環(huán)保的聚苯乙烯(Ps)用磷系阻燃劑在未來(lái)將會(huì)有更廣闊的市場(chǎng)前景。
按照質(zhì)量份數(shù)，將稱量好的PPO原粉、固體阻燃劑、HIPS、增韌劑、抗氧劑倒入高速攪拌機(jī)混合2~3分鐘，然后將預(yù)混物在雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行塑化、混煉，同時(shí)通過(guò)液體計(jì)量泵把液體阻燃劑加入到機(jī)筒內(nèi)，通過(guò)螺桿的分布混合使液體阻燃劑均勻分散到PPO/HIPS合金內(nèi)，最后擠出造粒。
磷系阻燃劑對(duì)PPO/HIPS合金性能的影響性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度：按GB/T1043－93要求測(cè)試；拉伸強(qiáng)度：按GB/T1040－92要求測(cè)試；斷裂伸長(zhǎng)率：按GB/T1040－92要求測(cè)試；彎曲強(qiáng)度：按GB/T 9341－88要求測(cè)試；彎曲模量：按GB/T 9341－88要求測(cè)試；燃燒性能：按美國(guó)UL-94 要求測(cè)試。
PPO燃燒時(shí)成炭指數(shù)高達(dá)29，同時(shí)分子內(nèi)含有大量氧元素，適合以脫水的方式形成炭層，從而阻隔燃燒，采用磷酸酯阻燃劑可以十分有效的實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。含磷阻燃劑加入到材料中后，燃燒時(shí)分解產(chǎn)生磷酸或多聚磷酸，磷酸通過(guò)對(duì)PPO的氧化，以H2O的形式從PPO分子中脫去H、O元素，分子鏈上殘留的碳骨架和未充分燃燒的高分子共同形成了碳層，切斷了內(nèi)部高分子材料和外界火源、氧氣的聯(lián)系，最終達(dá)到了阻燃。
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)為無(wú)色至微黃色油狀液體，溶于苯、醇、四氯化碳等有機(jī)溶劑，不溶于水和脂肪族烴，相對(duì)密度1.27-1.31,折光率1.4916(21.5)，粘度58mm2/S，含氯量32.8%，含磷量9.5%，由于分子內(nèi)同時(shí)含有磷氯兩種元素，阻燃性能顯著，同時(shí)還有增塑、防潮、抗靜電等作用.磷酸三(2-氯丙基)酯其物化性能類似于TCEP，但對(duì)水和堿的反應(yīng)性能較低.具有優(yōu)良的阻燃性能和化學(xué)穩(wěn)定性，能提高制品的耐油性、耐水性和阻燃性.
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)主要用于軟硬聚氨酯泡沫,環(huán)氯樹(shù)酯,聚本乙烯,醋酸纖維素,乙基纖維素樹(shù)脂和酚醛塑料,及槍式泡沫填縫劑的生產(chǎn).特別推薦用剛性聚氨酯泡沫中具有優(yōu)良的熱導(dǎo)及水解穩(wěn)定性,特別適用于ASTM84(II),用于化合物聚氨酯泡沫和不飽和樹(shù)酯及酚醛塑料在低溫時(shí)具有低粘性.通常還與三氧二銻配合使用,以提高阻燃效率.
磷酸三(2-氯丙基)酯(阻燃劑TCPP)是用于條狀﹑快狀泡沫生產(chǎn)中的火焰阻燃劑.它是一種成本低廉的火焰阻燃劑,且具有良好的穩(wěn)定性.用于阻燃聚氨酯泡沫塑料，不飽和聚酯，液態(tài)酚醛樹(shù)脂，粘合劑等重要的阻燃性增塑劑。也可用在礦用運(yùn)輸帶（特別是煤礦）、導(dǎo)風(fēng)筒、電線電纜、蓬布、壁紙、人造革、卷布滾等。在氰酸醚或聚醚與催化劑的混合物中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性甚佳。
目前含磷阻燃劑有紅磷、TPP、BDP、RDP、MPP等，從阻燃機(jī)理上來(lái)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結(jié)構(gòu)相差較大，因此，在具體阻燃的效率上和對(duì)材料其它性能方面的影響上相差也是很大的，以下是PPO/HIPS比例為60/40時(shí)，添加不同種類和份數(shù)的磷系阻燃劑對(duì)PPO/HIPS合金性能的影響。
在以上實(shí)驗(yàn)的幾種無(wú)鹵阻燃劑中，幾乎所有的阻燃劑加入到材料中都造成了PPO/HIPS合金的熱變形溫度的嚴(yán)重下降，大大損失了合金的使用價(jià)值，只有MPP、環(huán)狀磷酸酯加入到體系中去對(duì)材料的HDT損害很小。主要原因可以從TPP、BDP、RDP的分子式上可以看出，作為富含苯環(huán)的低熔點(diǎn)有機(jī)磷酸酯，它們與PPO的相容性較好，因此起到了分子內(nèi)增塑的作用，提高了PPO分子鏈在外力下的運(yùn)動(dòng)能力，所以造成合金的HDT下降。
因此，要想減少阻燃劑對(duì)HDT的影響只有減少阻燃劑用量和采用新型阻燃劑。MPP作為一種無(wú)機(jī)磷酸鹽相當(dāng)于填料的作用，所以對(duì)材料的HDT沒(méi)有壞的影響，而采用環(huán)狀磷酸酯作為PPO合金阻燃劑，利用了大分子阻燃劑分子量高，分子內(nèi)含有剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，降低了液體阻燃劑對(duì)材料的增塑作用，提高了無(wú)鹵阻燃PPO合金的熱變形溫度。
加入阻燃劑后，材料的抗沖強(qiáng)度普遍下降，尤其以MPP下降最厲害，MPP作為一種三聚氰胺磷酸鹽，以無(wú)機(jī)填料的形式加入到體系中，與基料的相容性較差，因此沖擊韌性下降很多。其次是紅磷，紅磷與體系相容性也很差，所以對(duì)材料的韌性損害也很大。
TPP、BDP、RDP分子內(nèi)含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)與PPO的相容性較好，所以對(duì)韌性的影響要小一些，但由于它們還不屬于高聚物，所以其分子量越低，對(duì)材料的韌性影響就越大， TPP為簡(jiǎn)單有機(jī)分子，BDP、RDP、環(huán)狀磷酸酯則屬于分子量較大的分子了，對(duì)韌性影響要小于TPP。
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