摘要:介紹英國Presafer公司玻纖增強尼龍和聚酯專用無鹵阻燃劑的特點、組成、應用範圍及應用實例。EPFR係列玻纖增強專用無鹵阻燃劑分為兩類,第一類應用於玻纖尼龍;第二類應用於玻纖聚酯。以上EPFR係列磷氮膨脹型環保阻燃劑具有無紅磷、低煙、低毒、高效、相容性好、對基材性能影響小等優點。 關鍵詞:玻纖尼龍 玻纖聚酯 無鹵阻燃劑 新進展:出於對生命的尊重,越來越多負責任的製造商開始選用無鹵阻燃材料。這些負責任的製造商需要阻燃達到UL94-V0,滿足灼熱絲要求,各種性能優越,價格合適的無鹵阻燃玻纖增強尼龍和無鹵阻燃玻纖增強聚酯。 目前阻燃劑用於玻纖增強尼龍和聚酯存在的問題: 1.含鹵阻燃體係 其(qi)中(zhong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)也(ye)是(shi)在(zai)國(guo)外(wai)應(ying)用(yong)最(zui)廣(guang)的(de)一(yi)種(zhong)就(jiu)是(shi)溴(xiu)化(hua)苯(ben)乙(yi)烯(xi)聚(ju)合(he)物(wu),它(ta)具(ju)有(you)極(ji)其(qi)優(you)越(yue)的(de)熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing),並(bing)且(qie)由(you)於(yu)它(ta)與(yu)尼(ni)龍(long)是(shi)熔(rong)融(rong)可(ke)混(hun)的(de),因(yin)而(er)在(zai)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)具(ju)有(you)很(hen)好(hao)的(de)流(liu)動(dong)性(xing)。此(ci)外(wai),用(yong)它(ta)製(zhi)備(bei)的(de)阻(zu)燃(ran)尼(ni)龍(long)還(hai)具(ju)有(you)優(you)越(yue)的(de)電(dian)性(xing)能(neng)和(he)較(jiao)好(hao)的(de)物(wu)理(li)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)。這(zhe)種(zhong)阻(zu)燃(ran)劑(ji)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)在(zai)於(yu)光(guang)穩(wen)定(ding)性(xing)較(jiao)差(cha),與(yu)尼(ni)龍(long)尚(shang)不(bu)能(neng)完(wan)全(quan)相(xiang)容(rong),且(qie)其(qi)成(cheng)本(ben)與(yu)目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)應(ying)用(yong)較(jiao)廣(guang)的(de)十(shi)溴(xiu)聯(lian)苯(ben)醚(mi)相(xiang)比(bi)也(ye)較(jiao)高(gao)。 muqianzaiguoneiyingyongzuiguangdezuranjijiushishixiulianbenmi,youyuqijiaogaodexiuhanliangerduinilongjuyoujiaogaodezuranxiaolv,shizuijingjideyizhongzuranji。danyouyutashiyizhongtianliaoxingzuranji,yinerduijiagongliudongxingjichanpindewulijixiexingnengyouhendadefumianyingxiang。youqizaidianqilianjiejiandengchanpinjiegouriyifuzadejintian,duishuzhidejiagongliudongxingyaoqiuyeriyitigao。liudongxingchadeshuzhigenbenwufamanzujiagongxiaoerfuzalingjiandeyaoqiu,yincikeyixiangxiangzheleitianchongxingzuranjihennanyingyongzaigaodanglingyu,ciwai,qirewendingxingheguangwendingxingyejiaocha。 jinjinianlai,renmenkaifadezainilonghejuzhizuranfangmianshiyongdeyizhongxinzuranjiweishixiuerbenyiwan,tayushixiulianbenmijuyouxiangtongdexiuhanlianghetongyanggaodezuranxiaolv,ciwai,tahaijuyoujiaohaoderewendingxingheguangwendingxing。qijuxianxingzaiyutayushixiulianbenmiyiyangtongshutianliaoxingzuranji,yujuhewuxiangrongxingjiaocha,yinerjiagongliudongxinghezhipindewulijixiexingnengjiaocha。 2 .無鹵阻燃體係 紅磷是在尼龍和聚酯中應用較廣的無鹵阻燃劑之一,具有添加量少、yongtuguangfandengyoudian。putonghonglinyixichao,yugaofenzicailiaoxiangrongxingcha,tebierongyiyinqiziran,bunengshijishiyong。weijiaonanghuahonglinzuranji,jiangdilehonglindehuoxing,jiejuelexiangrongxing,honglinhanliangzai85%左右,但自燃問題沒有得到有效解決,粉塵汙染嚴重。紅磷母粒是紅磷與氫氧化鋁、膨脹型石墨等無機阻燃劑複配使用、以基體樹脂為載體的暗紅色粒子,安全問題得到了解決。該阻燃體係低煙、阻燃效率高;無粉塵汙染,加工性能優異;低密度、熱穩定性好、製品物理性能下降少;加工過程中不起霜、不遷移、不腐蝕模具。特別是製品具有高耐漏電痕跡指數(CTI),在電子電器應用上優勢明顯。紅磷母粒的最主要缺點是色調問題,除了暗紅和黑色外,無法賦予製品更多的顏色選擇。 聚磷酸銨(APP)具有含磷量高,添加量少等特點,也被用於阻燃尼龍和聚酯的製備,但APP的主要缺點是吸濕性強,熱穩定性不高(在230℃時就有脫NH3過程發生),在尼龍和聚酯的加工過程中易分解,導致製品發泡變色。 多聚三聚氰胺磷酸鹽(MPP)是另一類廣泛應用於尼龍和聚酯阻燃的環保型阻燃劑,分子鏈結構與APP相似,主要是用分子量比較大的三聚氰胺取代側基中NH4+,因此提高了其熱穩定性能,但造成MPP的磷含量較低。通過實驗發現,25%的MPP隻能使玻纖增強PA66 的氧指數提高5.5%,而垂直燃燒性能幾乎沒有改善,因此應用於阻燃PA66,需添加更多的MPP,造成對樹脂力學性能的嚴重下降。 三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)也常用於尼龍和聚酯阻燃,其特點是低毒、無腐蝕、對熱和紫外線穩定,然而以其阻燃的尼龍和聚酯,燃燒時融滴厲害,對玻纖增強尼龍和聚酯的阻燃性較差,無法達到UL94-V0級,製品在潮濕環境下電性能也不佳,而且在基材中分散性不好,加工困難。 無機阻燃劑(如氫氧化鎂等)具有低毒、低腐蝕和低煙等優點,但用於尼龍和聚酯時,加工過程中容易脫結晶水,因而不宜采用。 次膦酸鹽阻燃劑(如Exolit 1312和Exolit 1240)用於玻纖增強阻燃尼龍和聚酯的各種性能相對比較優越,但是其價格是普通阻燃劑3-5倍,而使玻纖增強阻燃尼龍和聚酯的價格非常昂貴,目前沒有廣泛用於常規玻纖增強阻燃尼龍和聚酯製品中。 EPFR係列中磷氮環保玻纖增強無鹵阻燃劑的特點及應用: 英國Presafer公司新近推出了EPFR係列氮磷環保玻纖增強無鹵阻燃劑,根據不同的應用範圍劃分為兩類。 1. EPFR-200A主要應用於玻纖增強PA66。 ①EPFR-200A有高的熱穩定性。其起始分解溫度達到320℃以上,能夠滿足苛刻的尼龍加工和注塑條件,不會出現擠出過程中發泡,阻燃劑降解,擠出粒子變色等現象。 ②EPFR-200A經過特殊表麵處理。易於在尼龍中分散並與尼龍相容,使增強尼龍在保持阻燃性能的條件下,依然能夠保持優異的力學性能。 ③EPFR-200A具有良好的電性能,能夠滿足增強尼龍在電子電器等領域方麵的應用。 ④EPFR-200A具有良好的阻燃性能,能夠滿足UL94-V0,灼熱絲等不同測試標準要求。

圖1 UL94-V0垂直燃燒測試

圖2IEC 60695 灼熱絲測試
2. EPFR-300A主要應用於玻纖增強PBT。 ①EPFR-300A有較高熱穩定性。其起始分解溫度達到280℃以上,能夠滿足苛刻的聚酯加工和注塑條件,不會出現擠出過程中發泡,阻燃劑降解,擠出粒子變色等現象。 ②EPFR-300A經過特殊表麵處理。易於在聚酯中分散與聚酯相容,使增強聚酯在保持阻燃性能的條件下,依然能夠保持優異的力學性能。 ③EPFR-300A具有良好的電性能。CTI達到600V,能夠滿足玻纖增強聚酯在電子電器等領域方麵的應用。 ④EPFR-300A具有良好的阻燃性能,添加相應的阻燃劑份數能夠滿足UL94-V0(0.75mm和1.5mm)、灼熱絲等不同測試標準要求。 應用舉例:
表一(PA66) |
測試標準 |
單位 |
10%玻纖 |
20%玻纖 |
25%玻纖 |
30%玻纖 |
| 密度 |
ASTM D-792 |
g/cm3 |
1.35 |
1.32 |
1.39 |
1.45 |
| 熱變形溫度 (0.45Mpa) |
ASTM D-648 |
℃ |
255 |
255 |
255 |
257 |
| 熱變形溫度 (1.82Mpa) (1.82Mpa) |
ASTM D-648 |
℃ |
--- |
240 |
245 |
250 |
| 拉伸屈服強度 |
ASTM D-638 |
Mpa |
90 |
115 |
130 |
148 |
| 斷裂伸長率 |
ASTM D-638 |
% |
7 |
5 |
5 |
3 |
| 彎曲強度 |
ASTM D-790 |
Mpa |
135 |
170 |
200 |
240 |
| 彎曲模量 |
ASTM D-790 |
Mpa |
5000 |
7000 |
8500 |
10500 |
| 缺口衝擊強度(23℃) |
ASTM D-256 |
J/m |
40 |
60 |
80 |
115 |
| 阻燃性 |
UL94 |
1.5mm 3.0mm |
V0 |
V0 |
V0 |
V0 |
| 3.0mm |
V0 |
V0 |
V0 |
V0 |
| 耐漏電痕跡指數(CTI) |
IEC60112 |
V |
550 |
550 |
550 |
550 |
10%玻纖按照PA66:EPFR-200A:GF=60:30:10 20%玻纖按照PA66:EPFR-200A:GF=56:24:20 25%玻纖按照PA66:EPFR-200A:GF=51:24:25 30%玻纖按照PA66:EPFR-200A:GF=47:23:30
表二(PBT) |
測試標準 |
單位 |
15%玻纖 |
20%玻纖 |
30%玻纖 |
35%玻纖 |
| 密度 |
ASTM D-792 |
g/cm3 |
1.48 |
1.52 |
1.55 |
1.62 |
| 熱變形溫度 (0.45Mpa) |
ASTM D-648 |
℃ |
217 |
221 |
221 |
221 |
| 熱變形溫度 (1.82Mpa) (1.82Mpa) |
ASTM D-648 |
℃ |
207 |
210 |
210 |
210 |
| 拉伸屈服強度 |
ASTM D-638 |
Mpa |
70 |
90 |
110 |
115 |
| 斷裂伸長率 |
ASTM D-638 |
% |
10 |
8 |
3 |
3 |
| 彎曲強度 |
ASTM D-790 |
Mpa |
110 |
130 |
150 |
155 |
| 彎曲模量 |
ASTM D-790 |
Mpa |
4500 |
6000 |
8200 |
9150 |
| 缺口衝擊強度(23℃) |
ASTM D-256 |
J/m |
60 |
75 |
90 |
95 |
| 阻燃性 |
UL94 |
0.75mm 3.0mm |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
| 1.5mm |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
V-0 |
| 耐漏電痕跡指數(CTI) |
IEC60112 |
V |
600 |
600 |
600 |
600 |
10%玻纖按照PBT:EPFR-300A:GF=65:20:15 20%玻纖按照PBT:EPFR-300A:GF=60:20:20 30%玻纖按照PBT:EPFR-300A:GF=53:17:30 35%玻纖按照PBT:EPFR-300A:GF=48:17:35 加工和成型過程中需要注意的問題: 1.原料在加工前需要預先幹燥。經幹燥至水分含量在0.1%以下可以繼續使用。 2. 選擇盡可能溫和的加工條件。在保證原料與粉體混合均勻,玻纖順利加入的前提下,盡量用較低的溫度和較弱的剪切條件下進行加工。其中EPFR-300A在PBT中加工溫度盡量在220℃左右。 3. 增韌劑的選擇十分關鍵。優秀的增韌劑不僅僅提高材料的韌性,同時能夠提高粉體與材料的相容性,大大改善材料的其它各項性能。 4. 玻纖的選擇非常重要。由you於yu玻bo纖xian在zai材cai料liao中zhong的de添tian加jia份fen數shu非fei常chang大da,玻bo纖xian與yu材cai料liao相xiang容rong性xing的de好hao壞huai決jue定ding了le材cai料liao的de各ge項xiang性xing能neng,因yin此ci優you先xian選xuan擇ze偶ou聯lian劑ji表biao麵mian處chu理li的de短duan纖xian,當dang然ran長chang纖xian也ye可ke以yi選xuan用yong。 5. 其它助劑的選擇。加入適當的成核劑,有助於材料的結晶速度和形態,改善材料的各項性能;加入適當的抗氧劑,有助於預防加工過程中材料的黃變;加入適當的功能添加劑,有助於材料各項性能的調整和改善。 6. 注塑過程條件。在滿足成型前提條件下,盡量用溫和的溫度和合適的壓力進行注塑。此外,EPFR-300A與其它阻燃劑複配需要慎重。 結語:對比目前應用於市麵上的各種阻燃劑,EPFR-200A應用於玻纖增強PA66與EPFR-300A應用於玻纖增強PBT具有以下優點:①高效的阻燃性能;②良好的加工性能;③優秀的顏色穩定性;④優異的機械性能;⑤高的熱穩定性;⑥合理的價格 |