復(fù)配磷酸酯阻燃PC/ABS合金

概述了國外用于pc/abs合金的磷酸酯阻燃劑單磷酸酯、雙磷酸酯和磷酸胺的現(xiàn)狀與研究進展。近年來許多跨國公司在pc/abs合金的阻燃劑上投入大量的研究工作。近期發(fā)表的關(guān)于pc/abs合金阻燃劑的專利數(shù)目大大超過了任何一種聚合物阻燃劑的專利數(shù)量。由于聚碳酸酯是燃燒成炭率很高的聚合物,以固相作用為主的阻燃劑尤其是磷酸酯成為pc/abs合金阻燃劑的最佳選擇。

文章研究了磷酸酯類阻燃劑rdp、bdp以及它們與tpp的協(xié)同作用對pc/abs合金的阻燃性能、熱失重行為以及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,pc/abs合金的loi隨著阻燃劑的增加而增加,當(dāng)阻燃劑rdp和bdp添加量均為15%時,loi達到最大值,分別為36.3%和35.3%,且均達fv-0級。通過熱重分析表明,阻燃pc/abs比純pc/abs合金的分解速率小得多。研究還表明,阻燃劑的協(xié)同作用使pc/abs合金的阻燃性能優(yōu)于添加單一阻燃劑的pc/abs合金的阻燃性能。

本文通過差示掃描量熱儀(dsc)實驗研究了四苯基-(雙酚a)-二磷酸酯阻燃pc/abs的熔融、結(jié)晶性能。結(jié)果表明:四苯基-(雙酚a)-二磷酸酯對pc/abs起到了異相成核的作用,提高了pc/abs的結(jié)晶度。

目前非鹵阻燃pc/abs已成為開發(fā)、應(yīng)用的主要趨勢,其中磷系阻燃劑低毒、持久、價廉,不僅能對合金有效阻燃,而且能改善合金的加工流動性,是近年來發(fā)展迅速的一種高性能阻燃劑。綜述了近年來國內(nèi)外阻燃pc/abs合金用磷系阻燃劑的現(xiàn)狀及研究進展,重點介紹了各種無機磷系和有機磷系阻燃劑的種類、配方及其對pc/abs合金阻燃性能的影響,并簡要介紹了相關(guān)阻燃機理。開發(fā)磷含量高、相對分子質(zhì)量大、熱穩(wěn)定性好、低毒、低煙的磷系化合物,以及利用不同磷酸酯在氣固相協(xié)效阻燃的特性進行的復(fù)配技術(shù)成為有機磷系阻燃劑發(fā)展的趨勢。

在雙酚a型聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二醇酯合金(pc/pbt)中分別采用兩種芳基磷酸酯[間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)(rdp)和雙酚a雙(二苯基磷酸酯)(bdp)]為阻燃劑,考察了其對pc/pbt合金力學(xué)性能、阻燃性能和其在錐形量熱儀中的熱釋放行為影響。并且采用差示掃描量熱儀(dsc)研究了芳基磷酸酯對pc/pbt體系的酯交換反應(yīng),以解釋力學(xué)性能變化的原因。結(jié)果表明,rdp和bdp在pc/pbt中用量為10%時均達到ul94v-0級別,但加入bdp的體系的力學(xué)性能優(yōu)于加入rdp的體系。熱釋放行為說明,rdp的阻燃作用同時包括氣相與凝聚相作用,而bdp主要為凝聚相阻燃作用。bdp明顯地抑制了pc/pbt的酯交換反應(yīng),因此有較好的力學(xué)性能。

結(jié)合飛機使用的聚碳酸酯(pc)及pc/(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(abs)合金,綜述了2000年以來國內(nèi)外有關(guān)pc、pc/abs合金用無鹵阻燃劑的研究進展,包括含磷阻燃劑、含硅阻燃劑、含硫阻燃劑和納米阻燃技術(shù)等,介紹了它們的阻燃效果和阻燃機理等。指出采用含硅阻燃劑阻燃飛機部件用pc及pc/abs合金是必然趨勢。

用于阻燃pc/abs的無鹵芳香族磷酸酯的研究進展 作者：歐育湘，陳宇，韓廷解，趙毅，ouyuziang，chenyu，hantingjie，zhaoyi 作者單位：北京理工大學(xué)國家專業(yè)阻燃材料實驗室,北京,100081 刊名：合成樹脂及塑料 英文刊名：chinasyntheticresinandplastics 年，卷(期)：2008,25(2) 被引用次數(shù)：4次 參考文獻(23條) 1.歐育湘;韓廷解;李建軍阻燃塑料手冊2007 2.levchiksv;weiledreviewofrecentdevelopmentintheflameretardancyofpolycarbonates[外文期 刊]2005(07) 3.李秉海雙酚a型磷酸酯低聚物的合成及用于阻燃熱固性塑料的研究2007 4

綜述了近年來國內(nèi)外pc/abs合金無鹵阻燃改性的研究進展。介紹了pc/abs合金體系無鹵阻燃劑的分類、阻燃機理及存在的一些問題和解決方法。重點闡述了有機磷系阻燃劑及其對pc/abs合金的阻燃性能、熱分解和力學(xué)性能等的影響,并指出了今后的研究重點和發(fā)展方向。

通過非等溫?zé)崾е胤椒▽o鹵阻燃劑雙酚a雙磷酸二苯酯(bdp)和sb2o3及其復(fù)配體系,以及采用該類阻燃劑的聚碳酸酯(pc)/(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(abs)合金的熱分解行為進行了研究;同時,對采用該類阻燃劑的pc/abs合金的力學(xué)性能、阻燃性能進行了研究,并通過掃描電鏡對加入bdp的pc/abs合金的微觀結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明,bdp/sb2o3為7/3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時,合金的綜合性能優(yōu)良,氧指數(shù)達到29.5%,缺口沖擊強度達到84.23kj/m2;bdp對pc/abs合金具有一定的增容效果。合金可用于汽車行業(yè)、電子電器等行業(yè)。

研究了阻燃劑磷酸三苯酯(tpp)、增容劑對pc/abs共混合金性能的影響。結(jié)果表明,tpp可顯著提高pc/abs合金的阻燃性能,mbs可改善體系的力學(xué)和加工性能;當(dāng)pc∶abs=3∶1時,在體系中加入10.5%的tpp,并配以5%的mbs及適量其他助劑,可制得阻燃等級為v-0級且力學(xué)性能優(yōu)良的無鹵阻燃pc/abs合金,可滿足電子電氣產(chǎn)品的應(yīng)用要求。

采用能量色散型x射線熒光光譜儀測量無鹵阻燃pc/abs合金中的磷含量,對檢出限、樣品形狀及測量時間的確定進行了研究,并作了樣品的穩(wěn)定性試驗。實驗結(jié)果表明,該方法檢出限可達123mg/kg,測試樣品選用質(zhì)地均勻的板材時測試結(jié)果的重復(fù)性較好,樣品的時間穩(wěn)定性為6d。

采用毛細(xì)管流變儀研究了無鹵阻燃聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(pc/abs)的流變行為,得到了熔體表觀黏度及切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系。結(jié)果表明,無鹵阻燃pc/abs合金熔體為假塑性流體,表觀黏度隨剪切速率的增加而降低;在230℃時,合金的非牛頓指數(shù)隨著阻燃劑含量的增加而增加;在剪切速率為20~3000s-1時,合金黏度對溫度不敏感,即實現(xiàn)黏度降低,采用升溫法效果不佳。

采用分子篩與磷酸酯類阻燃劑(p-2)復(fù)配制備了高耐熱、無鹵阻燃聚碳酸酯(pc)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(abs)合金。研究了4a分子篩、13x分子篩與p-2復(fù)配對pc/abs合金阻燃性能、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明,分子篩與p-2的復(fù)配能有效地縮短pc/abs合金余焰燃燒時間;分子篩使pc/abs合金體系的韌性降低,剛性提高,耐熱性能提高;p-2與經(jīng)偶聯(lián)劑處理的4a分子篩復(fù)配而成的阻燃劑的性能較好。

通過極限氧指數(shù)和錐形量熱分析研究了阻燃劑聚硼硅氧烷(bsi)對聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(pc/abs)合金的阻燃作用。結(jié)果表明,添加5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的bsi可使pc/abs合金的極限氧指數(shù)從24%提高到28.6%;添加bsi可使火災(zāi)性能指數(shù)升高63%,并且可減少燃燒過程中產(chǎn)生的煙、熱及co、co2等有害氣體,促進成炭,保護基體材料,緩和燃燒過程,降低火災(zāi)安全隱患。

通過9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(dopo)、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(wd-23)和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(db902)之間的反應(yīng),合成了一種新型含磷阻燃劑:10-(乙基甲基二甲氧基硅烷)-9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物/γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷共聚物(dpwdf)。利用熱重分析(tga)研究了阻燃劑及阻燃pc/abs的熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明:480℃以后,阻燃劑在空氣氛圍中的殘?zhí)苛勘仍诘獨夥諊械母?阻燃劑提前于基體pc/abs分解,有利于促進基體成炭,提高基體的高溫殘?zhí)苛俊?/p>

本文利用實驗室方式對阻燃劑進行了合成,得到了一種新型的含磷阻燃劑,并對它的阻燃性能進行了理化分析。同時對其與pc/abs材料共同阻燃效果進行了評價和總結(jié)。

在前人對bdp阻燃pc/abs合金的實驗研究基礎(chǔ)上,借助計算機強大的運算能力輔助bdp阻燃pc/abs合金進行了配方設(shè)計。根據(jù)bp三層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),確定了用于bdp以及bdp/sio2復(fù)配體系阻燃pc/abs合金配方建模的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出以及隱層模式,選用sigmoid函數(shù)作為用于建模的bp網(wǎng)絡(luò)各層的激活函數(shù),以pc/abs、sio2和bdp三組分在配方中的比重作為三層bp人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,通過設(shè)置3個隱層節(jié)點,建立以極限氧指數(shù)(loi)或伸長率分別作為輸出的單目標(biāo)模型。經(jīng)過利用9對試樣分別作為訓(xùn)練樣本和測試樣本對網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練、測試,當(dāng)輸出量設(shè)為極限氧指數(shù)(loi)時,預(yù)測誤差在±4%以內(nèi);當(dāng)輸出量設(shè)為伸長率時,預(yù)測誤差在±5%以內(nèi),均能滿足實用配方的要求。

陜西科技大學(xué)的安秋鳳等人以磷酸三丁酯、磷酸、環(huán)氧氯丙烷為原料，合成了磷酸酯中間體；再將其與n-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷反應(yīng)，合成了磷酸酯聚硅氧烷。將磷酸酯聚硅氧烷乳化成透明乳液，并用于棉織物的整理，整理后的棉織物阻燃性能和柔軟性良好。最佳整理工藝為磷酸酯聚硅氧烷用量200g／l，二浸二軋（軋余率70％），170℃焙烘2min。

出光石化開發(fā)無阻燃劑的阻燃PC/ABS合金

磷酸酯類阻燃劑系由胺類、磷酸和甲醛縮聚制得,可合成為固態(tài)或液態(tài)阻燃劑,分別用于各種高分子聚合物或木制品等的阻燃。對磷酸酯類阻燃劑的生產(chǎn)工藝進行了研究,并簡述了其阻燃機理及應(yīng)用情況。

以五氧化二磷-淀粉-蜜胺為原料,合成了無鹵環(huán)狀類磷酸酯蜜胺鹽聚合物(ifr),實驗顯示原料摩爾配比為1.4∶1∶2的ifr的阻燃性能最佳,該阻燃劑阻燃聚丙烯的極限氧指數(shù)(loi)可以達到30.2。傅里葉紅外光譜分析表明該阻燃劑具有環(huán)狀結(jié)構(gòu),在熱重分析中該阻燃劑表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和很高的成碳性。以該阻燃劑摻入聚丙烯中,結(jié)果表明它是一種良好的阻燃劑。

利用錐形量熱儀進行實驗,對比分析不同配方比下膨脹型阻燃pc/abs合金材料的點燃時間(tti)、熱釋放速率(hrr)、質(zhì)量損失速率(mlr)、火災(zāi)危險性指數(shù)(pkhrr/tti)等燃燒參數(shù),進而全面了解不同配方比下材料的燃燒性能以及阻燃效果。在實驗基礎(chǔ)上對含不同比例的聚磷酸銨(app)與三聚氰胺(ma)的膨脹型阻燃劑不同阻燃機理進行討論。