一种无卤阻燃剂的复配及应用

一种无卤阻燃剂的复配及应用
鲍志素（合肥汽车车桥,合肥,２３００１１）

１前言随着科学技术的发展,高分子材料的应用日益广泛,用量迅速增加,由此带来的火灾危险性增大。因此,关于阻燃高分子材料的研究在近２０年来引起了人们的广泛关注,并且在许多已经以立法的形式强制在某些领域必须采用阻燃材料与阻燃技术。过去常采用卤／锑阻燃体系来提高高分子材料的阻燃性,但由于该体系在燃烧时产生大量的烟雾及含卤的有毒有害气体造成二次灾害,危及人们的生命安全。为此,低烟无卤阻燃材料的研究和开发倍受人们的重视,并有逐渐取代含卤阻燃材料的趋势。在低烟无卤环保型阻燃材料的开发中,为了克服无机添加型阻燃剂添加量较大而引起的材料本来具有的优良机械性能和加工性能降低的缺点,复配阻燃化已成为低烟无卤阻燃剂开发应用研究领域的前沿课题。有关文献介绍,酚醛树脂在燃烧时有促进炭化形成的特点,故可与含磷化合物、含氮化合物、含硼化合物、含硅化合物、有机金属络合物、金属化合物中的两种或两种以上复配成低烟无卤复配阻燃剂。然而,目前国内多家企业生产市售的酚醛树脂相对分子质量（ＭＷ）偏低,多在５００００以下,有的甚至仅数千。这种较低相对分子质量的酚醛树脂熔融粘度低,与作为基体树脂的热塑性树脂的熔融粘度相差较大,所以不可能均匀分散在基体树脂中,从而引起阻燃材料的阻燃性能不佳,特别是引起阻燃材料的机械性能大幅度降低,没有实用价值。为了解决这个问题,笔者选用高相对分子质量的热塑性酚醛树脂与无卤素阻燃剂按比例复配成低烟无卤复配阻燃剂,用此复配阻燃剂对聚烯烃及苯乙烯系树脂进行应用实验,结果显示,所得阻燃材料不仅阻燃性能优异、无熔滴、低发烟,而且阻燃材料的拉伸强度大于未阻燃的树脂材料,同时可保持阻燃材料的延伸率、缺口冲击强度基本不变或降低幅度较小,值得推广应用。本文介绍了此复配无卤素阻燃剂的制备及应用试验。

２实验部分

２ .１原材料基体树脂ＬＤＰＥ、ＰＰ、ＨＩＰＳ、ＡＢＳ树脂（见表２）,热塑性酚醛树脂Ａ（ＭＷ＝１０５０００）,热塑性酚醛树脂Ｂ（ＭＷ＝８２０００）,热塑性酚醛树脂Ｃ（ＭＷ＝１２２０００）,热塑性酚醛树脂Ｄ（ＭＷ＝４０００）,微胶囊包覆红磷（ＭＲＰ）,高氮阻燃剂（ＭＣＡ）,Ｍｇ（ＯＨ）２（经偶联剂表面处理,平均粒径１０ｍ）。

２. ２设备及仪器三辊研磨机、锥形混合机、两辊混炼机、平板硫化机、拉力试验机、悬臂梁冲击试验机、垂直燃烧仪等。

２ .３复配阻燃剂的制备按表１所示物料及比例混合,用三辊研磨机研磨（ＦＲ-５不研磨）至平均粒径４０ｍ,再用锥形混合机加热混合干燥３０ｍｉｎ,备用。

２. ４试样制备按表２所示比例称量复配阻燃剂与热塑性树脂,待两辊混炼机温度升至树脂熔点以上时,先加树脂粒子,待其熔化包在辊子上,然后加入复配阻燃剂,在１８０～２２０℃的温度混炼１０ｍｉｎ后出片。将此混炼片坯在平板硫化机上,在１９０～２００℃预热５ｍｉｎ,在５ＭＰａ的压力下热压１０ｍｉｎ,然后再冷压,制得要求厚度的片材,zui后制样。

２.５性能测试拉伸性能按ＧＢ１０４６-９２测试,缺口冲击强度按ＧＢ１８４３-９３测试,燃烧性能按ＵＬ９４测试。

３结果与讨论

３.１测试结果各实例、比较例、未阻燃的纯树脂的测试结果示于表２。



３.２酚醛树脂的ＭＷ对复配阻燃剂阻燃的材料性能的影响从上面的测试结果可知,用高相对分子质量（ＭＷ＝８００００～１２００００）热塑性酚醛树脂复配的阻燃剂ＦＲ-１～ＦＲ-３的阻燃材料,不仅燃烧性能优异,达ＵＬ９４Ｖ-０级（３ｍｍ）,无熔滴,特别难能可贵的是拉伸强度有所提高,延伸率和冲击强度也保持基本不变。而用低相对分子质量（ＭＷ＝４０００）酚醛树脂复配的阻燃剂ＦＲ-４的阻燃材料比较例１和比较例２不仅阻燃性不好,而且拉伸强度和伸长率都有大幅度降低。分析其差异的原因可以认为,高相对分子质量的热塑性酚醛树脂的熔融粘度与基体树脂的粘度接近,所以能较均匀地分散在基体树脂中,从而阻燃性能优异,拉伸强度提高,同时延伸率和冲击强度也保持基本与未阻燃的树脂材料相同。而较低相对分子质量的酚醛树脂熔融粘度低,与基体树脂的熔融粘度相差很大,所以不可能均匀分散在基体树脂中,从而引起阻燃材料的阻燃性能不佳,机械性能大幅度降低。本试验还对未用酚醛树脂复配的阻燃剂ＦＲ-５进行了比较（比较例３）试验,ＦＲ-５对ＨＩＰＳ虽然也有很好的阻燃效果,但阻燃材料的机械性能却大幅度降低。这说明加入酚醛树脂后,可以改善制品的机械强度。

４结语由高相对分子质量的热塑性酚醛树脂与两种无卤阻燃剂复配的阻燃剂,用于聚烯烃和苯乙烯系树脂不仅阻燃性优异,无熔滴、低发烟,还可以提高阻燃材料的拉伸强度,并保持延伸率和缺口冲击强度基本不降低。更多资讯：
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