搞要:以聚磷酸铵(APP)为酸源,利用ABS/PA6合金中PA6为炭源对ABS/PA6合金进行膨胀型阻燃研究,探讨 了不同成炭协效剂与APP复配对合金阻燃性能的影响,这些成炭协效剂包括季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA),热塑性 酚醛树脂(TPPFR),环氧树脂(E-44)和分子筛4A。结果表明,PA6具有较好的成炭作用,当APP含量为25%时,

阻燃合金体系的极限氧指数可达29,UL -94测定达V - 1级别,APP含量为35%时,UL - 94测定达V - 0级别。

而以5t%的季戊四醇笼状憐酸酯(PEPA)或环氧树脂(E -44)与20%APP复配,或以3%分子筛4A与22% APP复 配都可以大大提高体系的阻燃性能和髙温下的残炭量,使阻燃体系氧指数达到30以上,UL-94测定达V-0级 别.SEM形貌分析显示体系燃烧表面都形成了膨胀、均匀、致密的炭层结构。

对于低烟无卤阻燃体系的研究,国内外已做了 一些卓有成效的工作,并取得了一些成果,综观近几 年的研究发展,目前世界上无卤阻燃剂的制备技术 研究开发主要集中在含有酸源、炭源和发泡剂的膨 胀性阻燃体系上。传统的酸源主要是APP等磷酸 盐或磷酸酯,而炭源的选择主要集中在多元醇化合 物方面,最常见的便是季戊四醇(PER),但是多元醇 成炭剂与许多聚合物都不相容,会影响材料的力学 性能,且多元醇易水解,使得到的聚合物复合物有较 强的吸湿性。而使用一些成炭性高聚物来取代多元 醇可在一定程度上减轻或消除以上问题的危害[1]。

具有成炭作用的聚合物,如酚醛树脂,聚酰胺 (?八),热塑性聚氨酯(11>11),?46 - clay钠米复合 物,均被尝试用作化学膨胀型阻燃体系的炭源,在克 服上述传统炭源的缺陷的方面取得了一定进展,使 膨胀型阻燃材料的阻燃性能更加持久,同时也使材 料的力学性能得到相应改善。以PA6为炭源,APP 为酸源的膨胀型阻燃聚烯烃体系的研究多有报 道[2_7],并且取得较好的阻燃效果。作者以ABS/ PA6合金中的PA6作为炭源,对合金进行膨胀型阻 燃,以探讨一种对ABS树脂实现无卤阻燃的新方 法。并研究不同成炭协效剂如季戊四醇笼状磷酸酯 (PEPA),热塑性酚醛树脂(TPPFR),环氧树脂(E -44)和分子筛4A等与PA6的成炭协效作用。

1实验部分

1.1实验原料

ABS,D-120,镇江国亨化学有限公司;PA6,分 子量20000 ~ 25000,岳阳石化公司;SMA(顺丁烯二 酸酐接枝聚苯乙烯),工业级,MA(顺丁烯二酸酐) 含量24%;抗氧剂1010,瑞士汽巴公司;高聚合度 聚磷酸铵(APP,n > 1500):浙江龙游戈德有限公司; 热塑性酚醛树脂(TPPFR,屹=8000 - 1_):山东 莱芜润达化工有限公司;季戊四醇笼状磷酸酯(PE-PA):湖南岳阳石化公司;环氧树脂(E-44):济南 树脂化工公司;分子筛4A:分析纯,成都科龙化学 试剂厂。

1.2 试样制备

将干燥好的ABS、PA6、SMA(加入5% (似)作 为ABS与PA6的相容剂)按比例混合均匀后,在 TSSJ-25型双螺杆挤出机中熔融混炼制成ABS/ PA6合金粒料;再将APP及成炭协效剂与ABS/PA6 合金在双螺杆挤出机中混炼挤出,切粒后在日本精 工NISSEI螺杆式精密注塑成型机中注塑成标准样
条<5

1.3极限氧指数的测定

依照国标GB/T 2406 - 93 (塑料燃烧性能试验 方法:氧指数法)于XYC - 75氧指数测定仪上测定 其阻燃性能并记录其燃烧特征。

1.4垂直燃烧性能测定

依照Underwriter Laboratory Inc.颁布的垂直燃 烧标准进行测试分级。

15 热失重分析

采用WRT -2P型热失重分析仪测定得到试样 热失重数据。(每试样重8~10mg,于AljOs坩埚 中加热,在空气氛下以一定速率从100 升温至 800 ^)0

1 • 6 试样燃烧表面成炭结构分析

将测定极限氧指数燃烧后的试样表面镀银后, 在PE-2型扫描电子显微镜(SEM)下进行观察、摄 像,得到试样燃烧表面炭层形貌微观结构图。

2结果与讨论

2.1 ABS/PA6/APP阻燃体系燃烧性能

为研究PA6在燃烧过程中的炭源作用,研究了 不同APP含量阻燃ABS/PA6体系的燃烧性能,并围1 APP的添加质量分数对ABS和ABS/PA6(80/ 20)的燃烧性能的影晌 Fig, 1 The effect of APP on flame retardant of ABS

and ABS/FA6{ 80/20)

由图1可以看出,在相同的APP加人量下,对 ABS/PA6合金的阻燃效果都远远优于本体ABS树 脂。一般而言,燃烧中炭的生成对抑制基体聚合物 热降解和提高其阻燃性能有着重要的作用,本体 ABS燃烧过程中很难产生大量炭层,阻燃效果不佳, 而ABS/PA6合金中的PA6在燃烧过程中能与APP