阻燃热塑性通用塑料

LOGO阻燃材料徐晓楠聚丙烯（PP）的主要用途聚丙烯是以丙烯为主聚合而成的，具有透明性高、无毒性、比重轻、易加工、抗冲击强度高、耐化学腐蚀、抗挠曲性好、电绝缘性好等优良性能，并易于通过共聚、共混、填充、增强等工艺措施进行改性，广泛用于化工、化纤、建筑、轻工、家电、包装等工业领域。在我国，聚丙烯的产量位居第三。1.阻燃热塑性通用塑料聚丙烯的燃烧性能氧指数为：17.4~18.5燃烧速度：VlFEsLQQQG＝燃烧时产生大量融滴，极易传播火焰1.阻燃热塑性通用塑料放热量大，给火灾扑救带来更大的困难。D燃烧产物(如CO等)具有毒性。B受到强烈辐射，使材料的结构强度急剧下降，导致构件垮塌.C助火成灾,缩短轰燃(flashover)出现的时间A火灾中可能造成的影响1.阻燃热塑性通用塑料聚丙烯的阻燃处理基本要求：廉价、易得；毒性、腐蚀性小，产生的烟量较少，对环境友好；不过多破坏材料原有的优异机械性能；不过多影响材料原有的电性能和光学性能；效果持久，使用时间较长。1.阻燃热塑性通用塑料聚丙烯常用的阻燃剂1、卤系阻燃剂2、卤磷协同阻燃剂3、无机阻燃剂4、膨胀型阻燃剂1.阻燃热塑性通用塑料含卤阻燃聚丙烯含溴阻燃聚丙烯的性能含溴与含氯阻燃聚丙烯芳香溴与脂肪溴阻燃性含溴阻燃聚丙烯的其他性能1.阻燃热塑性通用塑料－Cl键能(2818J/mol)比C－Br的键能(2274J/mol)大得多，不容易离解产生氯游离基，阻燃效果要差得多C－Br的键能较低，分解温度与很多常用聚合物的分解温度重叠，具有高的阻燃效率卤系阻燃剂1.阻燃热塑性通用塑料芳香溴：具有较高的热稳定性，同时其紫外稳定性和电气性能也极佳，且不起霜，毒性低酯肪溴：分解温度聚合物的分解温度重叠，但热稳定性欠佳1.阻燃热塑性通用塑料时，PP-A系相关参数-20002004006008001000120014000100200300400500time(s)浓度(ppm)PP-A1#PP-A2#PP-A3#PP-A4#CO1.阻燃热塑性通用塑料时间（s）消光系数（1/L）1.阻燃热塑性通用塑料时间（s）SEA1.阻燃热塑性通用塑料卤磷协同阻燃聚丙烯（1）含溴磷酸酯为含脂肪族极高的磷酸酯－三（2，2－（溴甲基）－3溴丙基）磷酸酯，含溴71％，含磷3％；（2）PP中7.1％的溴可以使PP的LOI高8个百分点；（3）阻燃效率远高于高于芳香族溴，一方面是脂肪溴的阻燃效率高于芳香族溴，另一方面也可能是存在分子内Br—P协同；1.阻燃热塑性通用塑料（4）TTBNP中的溴与锑化合物的协效作用甚佳，3.75％的TTBNP与1.25％的Sb2O3，可使PP的氧指数提高7.4个百分点；（5）对PP的机械性能影响甚小，即使它在PP中的含量高达15％（同时还含5％的Sb2O3)，PP的不带缺口抗冲强度及带缺口抗冲强度分别降为原始树脂的43％和67％。1.阻燃热塑性通用塑料阻燃聚乙烯(PE)尽管LDPE和PP都属于聚烯烃，但芳香族溴化物对LDPE的阻燃效率高于对PP，这可能是由于LDPE的裂解温度(600℃)高于PP(480℃)之故1.阻燃热塑性通用塑料价格低廉，对PE的阻燃效率高，但它的热稳定性欠佳，故使碎塑料难于反复利用。另外，PE中的CP易渗出，使制品表面形成一层油状薄膜，因而限制了CP在PE中的应用。但由于CP的优点，人们仍愿意在可能的场合用CP阻燃PE。对于阻燃用作电缆绝缘层和包覆层的PE，适宜的阻燃剂是DBDPO、DCRP及BTBPIE等。1.阻燃热塑性通用塑料所需的阻燃剂量，似乎与PE的熔流指数(MI)有关。MI越高(流动性越好)，所需的阻燃剂量越小(达到同样的氧指数和UL94阻燃级别时)(见图10－22)。其原因可能是热的高聚物熔滴可将热由燃烧区带走。实验说明，MI为0.5的LDPE较难阻燃。图10－22说明，当阻燃剂用量相同时，MI值高的LDPE的氧指数较高。对UL94阻燃级也存在类似的规律。例如，图10-22芳香族溴阻燃剂的为使LDPE通过V-2级时所需LDPE仅为4.5%，而MI为O.5的则应为6%。对这两种LDPE，在阻燃剂用量可通过UL94V-2级这一点，两者的氧指数相差约一个单位。1.阻燃热塑性通用塑料可以看出，在LDPE中的阻燃剂含量低于通过UL94V-2级试验所需的含量时，LDPE的氧指数随阻燃剂用量的增加而急剧增高，即UL94V-2点在图10-22曲线的陡坡上。在曲线的这一部分，由于阻燃剂称量的不大误差或阻燃剂在PE中分散不好而引起的变化，会使PE的氧指数及UL94阻燃性明显下降，甚至造成阻燃PE由可通过UL94V-2试验而变成可燃。1.阻燃热塑性通用塑料含量(阻燃剂/Sb2O3用量比)对材料阻燃性的影响。表中数字说明，Sb2O3对含溴芳香族阻燃剂的协效作用，在PE中比PP中远佳。例如，当BTBPIE的用量为8%~9%时，与其协同使用的Sb2O3量，由4%左右减至2%左右时，对PE的氧指数及UL94阻燃性均无影响，有时甚至能适度提高氧指数和明显缩短燃烧时间。这就是说，在阻燃PE中，溴阻燃剂与Sb2O3的质量比可控制在4:1左右。表10－14中大多数阻燃LDPE平均燃烧时间均短于1s(UL94试验)。1.阻燃热塑性通用塑料级，不仅要提高其中溴阻燃剂及Sb2O3的用量，而且需要在材料中加入惰性填料(如滑石粉)。例如，含12%BTBPIE、6%Sb2O3及30%滑石粉的LDPE具有UL94V－0阻燃级，其氧指数为28%。这种阻燃LDPE不产生可由燃烧区带走热量的熔滴，氧指数与V-2级LDPE相仿。1.阻燃热塑性通用塑料阻燃性的贡献而言，芳香族溴阻燃剂是相当有效的，但对用作线缆绝缘层及包覆层的交联低密度聚乙烯(XLDPE)，含脂肪族氯的DCRP可使XLDPE通过UL94VW-1阻燃试验。在这种阻燃XLDPE中，可加入多至50phr的炭黑，而对阻燃性无多大影响。表10-15比较了DCRP、DBDPO及BTBPIE阻燃的LDPE的阻燃性。DBDPO阻燃的PE的严重缺点是起霜，对不含填料的XLDPE，在65℃下经75h后，其中的DBDPO即渗出。但BTBPIE不从PE中迁移至表面，这是BTBPIE用于PE时的一个突出的优点。1.阻燃热塑性通用塑料如果用氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的混合物(同时添加Sb203)来阻燃PE，则PE的氧指数能较大幅度地提高，这可减少阻燃剂的用量，降低材料成本，还能改善材料的物理-机械性能。此外，这种由混合阻燃剂处理的PE生烟量也较低。这说明，氯系阻燃剂与溴系阻燃剂间存在某种协效作用。例如，实验证明，含芳香族溴的五溴甲苯、含脂肪族氯的CP与Sb2O3的混合物的阻燃效率比上述3种阻燃剂中任何两种的混合物都要好。对于LDPE，当以DCRP与聚二溴亚苯基醚(PPO)的混合物(同时添加Sb2O3)阻燃时，也能明显观察到氯-溴协效作用，见图10－23。以30%DCRP或30%PPO阻燃的LDPE，其氧指数都在27%左右，而如所用阻燃剂总量不变(仍为30%)，则任何比例的两者的混合物，都可赋予LDPE高于27%的氧指数，且以1:1(质量比)的DCRP与PPO混合物阻燃的LDPE的氧指数最高，可达33%以上，即比单一阻燃剂提高近6个单位。1.阻燃热塑性通用塑料阻燃，但所得薄膜不透明。为得到透明的阻燃LDPE薄膜，可采用二硫焦磷酸酯为阻燃剂，此阻燃剂无卤，不需与锑化合物并用，与抗静电剂及光稳定剂相容，抗迁移，用量5%以上即可使LDPE自熄，用量10%时，LDPE的氧指数可达25%.表10－16汇集有几种含卤阻燃LDPE的配方及性能。HDPE的阻燃与LDPE相同。1.阻燃热塑性通用塑料(clay15%)PE(clay10%)PE(clay5%)PEHRR(kW/m2)Time(s)PE及其粘土纳米复合材料的燃烧性能1.阻燃热塑性通用塑料，其氧指数可大于45%，只有在极个别情况下才需进一步阻燃。软PVC中含氯量降至约36%，氧指数最低可降至约22%，所以软PVC的阻燃是必要的，但抑烟则是硬质和软质PVC所共同要求的。