高抗沖聚苯乙烯樹脂阻燃色母粒的研制

高抗沖聚苯乙烯樹脂阻燃色母粒的研制

優(yōu)秀工性、尺寸穩(wěn)定性、電性能和抗沖擊性。它被廣泛應用于家用電器、電子、辦公用品、家具、建筑材料和玩具。其劑量逐年增加。其中，抗阻性服裝服裝最受關注，是發(fā)展最快的品種。由于近年來家電、電子等產品的塑料件越來越多的采用美國UL-94阻燃標準,因此,開發(fā)符合UL-94阻燃標準要求的HIPS阻燃色母粒就成為必然。本文報告了阻燃色母粒的研制過程、性能及其對HIPS性能的改進功能。1試驗部分1.1試驗儀器和儀器雙螺桿擠壓機,SHJ-?30型,南京塑料機械廠制造;開煉機,SK-160型,上海橡塑機械廠制造;拉力試驗儀,LWK-500型,廣州試驗儀器廠制造;沖擊試驗儀,UJ-40型,承德試驗儀器廠制造;熱變形溫度測定儀,XWB-300C型和融體指數(shù)測定儀,MPXR2-400C型,均為吉林大學科教儀器廠制造;氧指數(shù)測定儀,HC-2型,南京市江寧分析儀器廠制造;垂直燃燒測定儀,HC-3型,天津合成材料研究所制造;哈克流變儀,RHEOCORD90型,美國哈克公司制造。1.3工藝過程載體樹脂、阻燃劑、助劑、色素等→混煉→下片→冷卻→切?！鷶D出造?！枞忌噶?.4燃燒性能測試熱變形溫度,GB1634-79;懸臂梁沖擊強度,GB1834-80;拉伸強度,GB1040-79;伸長率,GB1040-79;融體指數(shù)(MI),GB3682-83;燃燒性能,UL-94;密度,GB1033-90;氧指數(shù)(OI),GB2406-80;水分含量,在105℃下烘干至恒重。2結果與討論2.1設計母親填充涂層2.1.1其他溴系阻燃劑的阻燃效果目前,熱塑性塑料用的阻燃劑中,以鹵系阻燃劑,特別是溴系阻燃劑用的最多。制備阻燃HIPS主要采用溴系阻燃劑。選取阻燃劑的主要要求是:不影響HIPS的加工性能,在其加工溫度下不分解;阻燃性高效持久,價格適宜;阻燃劑與HIPS的相容性好;對加工設備、模具等無腐蝕作用。據(jù)此,本試驗考察了6種阻燃劑:十溴聯(lián)苯醚(FR-10)、四溴雙酚A(BA-59)、雙(六氯環(huán)戊烯)環(huán)戊烷(FR-12)、紅磷(RP)、聚磷酸銨(APP)和乙撐雙四溴苯醚(FF-680)對HIPS阻燃性能及其它性能的影響,其結果如表1所示。從表1看出,溴系阻燃劑比氯系阻燃劑的阻燃效果好。這是因為C-Br鍵比C-Cl鍵弱,易捕捉高能自由基而形成低能自由基Br·,另一方面,HBr的釋放溫度范圍較HCl窄,在塑料燃燒時能以很高的濃度放出。另外,FR-12雖然耐熱性、電性能極好,但添加量較大,且會導致阻燃HIPS機械性能下降幅度較大和成本上升,不宜選用。含磷無機阻燃劑對HIPS的阻燃效果遠不如鹵系阻燃劑,而且由于顏色深和加工時易燃、易分解等問題,也不宜選用。由于瑞士科學家發(fā)現(xiàn)FR-10燃燒時會產生有毒的多溴代二苯口惡烷和多溴代二苯并呋喃,歐共體已于1997年決定全部停止使用,但在美國、東南亞和日本它還是用量最大的溴系阻燃劑。BA-58、FF-680的阻燃性好,沒有FR-10遇到的麻煩,特別是BA-58、FF-680的流動性好,不僅可作V-0級阻燃母粒,而且更適合作V-2級阻燃母粒。所以,FR-10、BA-58和FF-680均可選用。2.1.2助阻燃劑的影響使用單一阻燃劑制阻燃塑料時,不僅阻燃效果差,而且由于用量多,還會影響制品性能。如果在阻燃劑中加入少量助阻燃劑,利用其協(xié)同作用,不但可減少阻燃劑用量,而且還可提高阻燃效果。本試驗選取Sb2O3、有機磷、有機硅為助阻燃劑,考察了助阻燃劑之比(質量比,下同)和它們與主阻燃劑之比對阻燃HIPSOI的影響。圖1是在固定Sb2O3量的條件下,有機磷與有機硅之比(m)與OI的關系,圖2是有機磷與有機硅之比為1∶1時,Sb2O3與2種助阻燃劑用量之比(n)與OI的關系,圖3是在Sb2O3、有機磷、有機硅三者之比為8∶1∶1的條件下,主阻燃劑與助阻燃劑總量之比(p)與OI值的關系。由圖1、圖2看出,加入助阻燃劑后,OI值提高幅度較大,說明主阻燃劑與助阻燃劑及助阻燃劑之間具有協(xié)同作用,并且Sb2O3、有機磷、有機硅三者之比為8∶1∶1時,阻燃HIPS的OI最高。由圖3看出,主阻燃劑與助阻燃劑的比例在2∶1至3∶1之間時,阻燃HIPS的OI值最高。2.1.3影響因素的影響載體樹脂在阻燃色母粒中占的比例較大,對阻燃色母粒的加工性能、阻燃色母粒在HIPS中的分散性及對HIPS性能的影響都較大。選擇載體樹脂,要求與HIPS相容性好,對HIPS性能無明顯影響;阻燃劑和助劑在載體樹脂中易分散,且能容納大量阻燃劑和助劑;加工性能良好。通過對PS、HIPS、SBR、SBS的考察,發(fā)現(xiàn)PS、HIPS料條硬脆,加工性能差,而SBR、SBS料條柔韌,分散性能差,均不能作載體樹脂。但用復合載體,能夠滿足上述要求。2.1.4阻燃色母粒與樹脂的流動性選用分散劑,要求與載體樹脂的相容性好;分散效果明顯;對樹脂的性能影響小。分散劑主要是提高阻燃劑與樹脂之間的親合力,降低阻燃劑表面張力,避免阻燃劑團聚,使其較好的與載體樹脂混合,同時改進阻燃色母粒與樹脂的流動性,以提高制品表面性能及機械性能。試驗考察了分散劑白油、二辛酯、磷酸酯的作用,其結果列于表2中。由表2可知,三者對HIPS沖擊強度、拉伸強度的影響相差無幾。使用磷酸酯時,伸長率和MI值最高,熱變形溫度最低。使用白油時,熱變形溫度最高,伸長率和MI居中。使用二辛酯時,伸長率和MI值最低,熱變形溫度居中。另外,由于磷酸酯含磷而具有阻燃性,使氧指數(shù)升高,而由于二辛酯比白油易揮發(fā)、易燃,降低了阻燃性,使氧指數(shù)降低。分別使用各分散劑時,阻燃母粒的加工、MI等性能均較好,且基本相當。綜合考慮,試驗選用以磷酸酯為主的復合體系作分散劑為宜。2.2顏色母粒的基本性能依據(jù)上述研究結果,再加入色素等助劑后,即確定了阻燃色母粒的配方。按確定配方,加工成的阻燃色母粒性能見表3。2.3灰色母粒在舞蹈舞蹈系的應用2.3.1阻燃色母粒對采集ips性能的影響將阻燃色母粒與HIPS按不同比例混合均勻后,用SZ-68/40型注射機成型樣條,測試其性能,結果見表4。從表4看出,加入阻燃色母粒后,阻燃HIPS的各項物理機械性能均呈緩慢下降趨勢。這是由于阻燃色母粒含有大量阻燃劑等無機填料和低分子化合物所致。通過精心選擇載體樹脂及其與阻燃劑的比例,可使這種影響減至最小。2.3.2阻燃色母粒用量的影響阻燃色母粒用量對HIPS燃燒性能的影響見表5。從表5看出,隨著阻燃色母粒用量的增加,阻燃性能逐漸變好。當加入7%時,試樣厚度為3.2mm的阻燃性能達到UL-94HB級,加入19%時,達到UL-94V-0級,這表明阻燃色母粒的阻燃效果較好。2.3.3阻燃色母粒后的吸附時間對添加20%阻燃色母粒的阻燃HIPS進行了熱穩(wěn)定性分析,并與純HIPS的分析譜圖進行了比較,結果見圖4、圖5。從圖4、圖5看出,加入阻燃色母粒后,HIPS的軟化溫度由115℃降至110℃左右,這與熱變形溫度下降的原因相同。HIPS的熱分解放熱峰減小,吸熱峰增大,證明阻燃劑的加入使HIPS的熱分解過程變得緩慢,起到了阻燃作用。另外,從兩個譜圖還可看出,加入阻燃色母粒后,雖然HIPS的熱分解起始溫度由350℃降至345℃左右,但還是遠遠高于阻燃HIPS的加工溫度,其加工應用是安全的。2.3.4ps的流變性能在哈克流變儀上對含20%阻燃色母粒的阻燃HIPS和HIPS的流變性能進行了測試,并取加工溫度下的熔體流動曲線數(shù)據(jù),對lgτ(表觀剪切應力)-lgγ(表觀剪切速率)作一元線性回歸,求得HIPS、阻燃HIPS的流變性能特征參數(shù)如表6所示。n值越大,樹脂熔體流動狀態(tài)的牛頓性行為增加,假塑性行為減弱,n為1時,熔體為牛頓性流體。k值越大,表明熔體的粘度越大。由n小于1可知,HIPS和阻燃HIPS樹脂熔體均屬假塑性流體。當加工溫度為210℃時,阻燃HIPS的n值大于HIPS的n值,阻燃HIPS的k值小于HIPS的k值,說明加入阻燃色母粒后,熔體的假塑性行為減弱,流動性增大,加工性能變好,能耗降低。這主要是因為阻燃色母粒中的低分子化合物,降低了HIPS大分子鏈間的內聚力,使大分子鏈容易滑移的緣故。升高阻燃HIPS加工溫度后,n值增大,其假塑性行為減弱,k值降低,加工性能變好,符合樹脂的一般規(guī)律。3阻燃色母粒對生物復合材料的影響a.篩選出