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磷系阻燃劑對PPO/HIPS合金性能的影響
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2016-11-23 16:58:00 |
本文研究了幾種不同磷系阻燃劑對PPO/HIPS合金性能的影響，著重分析了阻燃劑對材料阻燃性能的影響。
PPO是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)220℃的非結(jié)晶性樹脂，熔融流動性差，成型困難，價格高，實際應(yīng)用受到限制。l967年美國通用電器公司成功地通過與聚苯乙烯(Ps)，特別是高抗沖聚苯乙烯(HIPS)的臺金化，開發(fā)出商品名為Noryl的改性PPO(nIP1 )，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，因此無公害、綠色環(huán)保的阻燃材料在未來將會有更廣闊的市場前景。
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，同時通過液體計量泵把液體阻燃劑加入到機(jī)筒內(nèi)，通過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PPO/HIPS合金性能的影響性能測試標(biāo)準(zhǔn)：簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度：按GB/T1043－93要求測試；拉伸強(qiáng)度：按GB/T1040－92要求測試；斷裂伸長率：按GB/T1040－92要求測試；彎曲強(qiáng)度：按GB/T 9341－88要求測試；彎曲模量：按GB/T 9341－88要求測試；燃燒性能：按美國UL-94 要求測試。
PPO燃燒時成炭指數(shù)高達(dá)29，同時分子內(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現(xiàn)這一過程。含磷阻燃劑加入到材料中后，燃燒時分解產(chǎn)生磷酸或多聚磷酸，磷酸通過對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。
目前含磷阻燃劑有紅磷、TPP、BDP、RDP、MPP等，從阻燃機(jī)理上來看都可以用于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，添加不同種類和份數(shù)的磷系阻燃劑對PPO/HIPS合金性能的影響。
在以上實驗的幾種無鹵阻燃劑中，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值，只有MPP、環(huán)狀磷酸酯加入到體系中去對材料的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動能力，所以造成合金的HDT下降。
因此，要想減少阻燃劑對HDT的影響只有減少阻燃劑用量和采用新型阻燃劑。MPP作為一種無機(jī)磷酸鹽相當(dāng)于填料的作用，所以對材料的HDT沒有壞的影響，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，降低了液體阻燃劑對材料的增塑作用，提高了無鹵阻燃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，對材料的韌性影響就越大， TPP為簡單有機(jī)分子，BDP、RDP、環(huán)狀磷酸酯則屬于分子量較大的分子了，對韌性影響要小于TPP。
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