阻燃專題

阻燃專題

編者按：阻燃材料是指能夠延緩著火,能抑制火焰傳播且能夠自熄和具有自熄性的一類材料。在20世紀70年代阻燃材料開始研究的初期,阻燃材料的制備主要是在聚合物中添加一定量的含鹵阻燃劑。但是,含鹵阻燃材料發生火災時,燃燒過程中發煙量大,同時釋放出有毒的鹵化氫氣體,因此人們開始著手研究無鹵阻燃材料。近年來,各國發生的火災多數是由于材料被引燃導致的,因此材料的阻燃和消煙問題已成為人們普遍關注的重要問題,而采用阻燃材料是防止和減少火災事故的重要手段之一。論壇里面的阻燃板塊已經有很多壇友對阻燃材料的制備及性能進行了深入討論,本期繼續推出阻燃專題,對ABS、ABS/PC、PA66等阻燃材料在制備中遇到的難題提供一些解決方案,供讀者參考。我刊今后將不定期對“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”上優秀的帖子進行整理刊發,敬請讀者關注。

1 ABS及其合金的阻燃

ABS廣泛應用于電子電器工業、輕工業、汽車工業以及管材管件等領域。然而,ABS樹脂的氧指數僅為18%,在空氣中容易燃燒并且產生大量的濃煙和有毒氣體,其發煙量是各種塑料中最大的,因此,對ABS及其合金的阻燃抑煙性能的研究具有重要意義。

問:用阻燃ABS做電流表的外殼,產品注塑出來時沒有問題,放置2天后,有螺絲口旁邊有裂痕,ABS是回料,阻燃劑用的是十溴,請問是什么原因?

答：可能的原因為：

首先,如果注射成型后,放置2 h左右打螺釘,開裂,很可能是沖擊強度(主要)和斷裂伸長率(次要)偏低。要提高沖擊強度,就要提高整個體系內橡膠含量,但是橡膠含量不能無限高,因為沖擊強度過高時,打螺釘時會滑牙;如果從模具的角度改善,則可以將絲銅針改細一些,例如,按照工程手冊,3.0 mm的螺釘應該開2.5 mm左右的螺孔,那么改成2.6 mm可能就不開裂了,同樣也不能無限大,否則也會導致滑牙;

第二,如果打螺釘當時就已經出現發白現象,放一段時間徹底開裂了,則這種情況和第一種情況一樣。另外,許多螺釘柱由于模具設計的原因,都會有熔接線,熔接線的強度往往低于材料本身,故開裂往往從此處發生。從注塑的角度講,要提高熔接線強度,應該提高模溫,改善排氣。從配方設計的角度看,則應降低粉體的添加量。例如,添加滑石粉/碳酸鈣對熔接線強度的影響是很大的;

第三,許多螺絲釘表面都是有防銹油的,打螺釘時沒有開裂,但螺釘打上以后放置一段時間卻開裂了,這種情況很可能是防銹油溶解/溶脹了樹脂,使得強度低的位置,如熔接線發生了開裂。

提供以下幾種解決方法供參考：(1)螺絲孔處料流改變方向,容易產生熔接線,如果材料流動性較低,材料內應力較大,會產生應力開裂,可以嘗試提高溫度、降低壓力;(2)回料的物理性能都下降了,韌性太差,要添加一些新料;(3)外殼做好后要進行退火處理;(4)調整注塑工藝,提高模溫,降低注射和保壓壓力,減少注射量;(5)提高材料的熔體流動速率;(6)添加高膠粉;(7)用四溴與十溴復配阻燃。此外,還要注意收縮和冷卻。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 bianzitom、hnix1982、daxiong、samliu168、xiaosissg、pc+abs 改性、tytyty、king81、jendon1984、啟明星、mysss、xiaosissg、husong 等)

問:現在做的一款阻燃ABS材料的低溫沖擊強度總是不穩定,請問如何能提高阻燃ABS的低溫韌性呢?試過加SBS、MBS,但效果都不明顯。ABS的牌號為AG12A1,阻燃劑是四溴。

答：提供以下幾種方法供參考：

(1)提高ABS耐低溫性能的關鍵是增韌劑型號的選擇,可以嘗試用增韌劑 EP308,EP308通常用于PC,用于ABS也有較好的效果,添加4%的 EP308可將ABS的沖擊強度從10 kJ/m2提高到17 kJ/m2;(2)阻燃劑的選擇也有影響,ABS阻燃一般選用溴系加三氧化二銻組合時,性能會降低很多,一般來說沖擊強度會降低2/3左右,可以選擇用五氧化二銻代替三氧化二銻,這樣沖擊性能的損失會小一些;(3)用奇美747為基材,加些增韌劑可以獲得較好的沖擊強度;(4)選用MBS類的增韌劑,但也要注意型號的選擇;(5)添加B338或粉末丁腈橡膠;(6)阻燃ABS要保持良好的低溫性能,其產品中的橡膠含量必須超過26%。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 xiaosissg、tytyty、ju2008、yixiao1979、k815、ailiwensen、xiaomage23、飄渺、king81、lijz、y 羊羊 y等)

問:阻燃的PC/ABS料,烘干了12 h,注塑出的制品還有水紋,是什么原因?

答：所產生的不是水紋,是流痕、料花,黑色制品更明顯。流痕是指塑件在澆口附近形成的波浪形的表面缺陷,表現為以澆口方向為中心,樹脂流動的痕跡以同心圓的形狀在成型品的表面刻印的現象,其主要原因是塑件溫度分布不均勻或塑料凝固太快,熔體在澆口附近產生亂流、在澆口附近產生冷料或是保壓階段沒有補充足夠的塑料。

造成流痕的原因包括：較低熔體溫度、模具溫度,較低的注射速度或者流道和澆口太小,流動阻力太大。根據使用可視化注射成型模具進行觀察分析得知,流痕的產生可能是由于熔體流動前鋒部分在型腔壁面冷卻,并且與后面的熔體持續翻滾和冷卻效應有關。

對于PC/ABS料,產生此問題的可能原因及解決方案有：(1)相容性不好,建議換一種相容劑和PC料后再試;(2)某些材料輕微分解導致的,如 PC在造粒的時候水解,再經過注塑加溫導致進一步水解而造成的,或者阻燃劑的分解等;還可能是水分揮發或者剪切導致的降解所引起的;(3)材料的熔體流動性太低,可以換成低黏度的PC以提高流動性,流動性好了,注塑時也可以降低噴嘴處的摩擦熱,減少材料分解的可能性;(4)模具溫度或熔體溫度過低。可以提高模具溫度、烘料溫度,或者使注塑時熔體溫度升高;(5)注塑壓力過大。可以嘗試將三、四段的壓力調低一些,并檢查排氣裝置;(6)阻燃體系與基體樹脂不匹配;(7)與注塑工藝有關,注塑溫度太高或太低都會出現料花,可提高注射速度;(8)可以嘗試將潤滑劑換成 EMI加工流動改善劑;(9)可能有回料;(10)由于熔體塑化不均勻引起的,加些內潤滑劑可能會有改善;(11)注塑機機筒沒清洗干凈;(12)先降低螺桿轉速,看有無改善;(13)流道和澆口尺寸過小。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 joney、晨星、yqh1105、莊主夫人、wahaha、ju2008、woaipl、whytdx、radish、apdoctor、hao123、zhangyu@、tytyty、小土生、shen-ok、zxlxtl、yqh1105、cainankun、lingfield、chenjianxue、heixiu、dtm、canbiaso、daxiong、k815、hnix1982、king81、ipast、pc+abs改性、xiaosissg、olswan、springyw、飄零嘧啶等)

問:做PC/ABS無鹵阻燃材料時,加入10%的碳酸鈣后,材料的阻燃性能降低很多,請問這是什么原因造成的?

答：無鹵阻燃劑大部分都不能與填料同時使用,會影響成炭：(1)填料的存在,使阻燃材料無法形成致密炭層;(2)碳酸鈣和酸反應,導致阻燃效果下降。

如果要將無鹵阻燃劑與填料同時使用,從理論上講,一是選擇一種區別于通常的膨脹阻燃機理(炭源、酸源、氣源)的無鹵阻燃劑;二是選擇不與酸反應又不吸附酸和氣的填充物或包覆填充物。磺酸鹽系和硅氧烷系阻燃劑區別于傳統膨脹阻燃系,但對 PC/ABS合金,尤其是PC含量低于70份時,阻燃效率和成本等具有局限性;膨脹型無鹵阻燃劑與酸性填料如硅氧,尤其是酸性層狀填料如層狀硅酸鹽(蒙脫土)等,無論對阻燃性還是強度都將產生有利的協同作用;同等條件下,滑石粉比碳酸鈣增強效果好;氫氧化鎂是像滑石粉一樣的片狀粉末,長徑比(徑厚比)達十幾,遠大于碳酸鈣球形粉末的長徑比,長徑比決定增強效果,所以氫氧化鎂增強效果遠勝于碳酸鈣;但氫氧化鎂、碳酸鈣等都呈堿性,消耗膨脹型無鹵阻燃劑中的酸源,妨礙阻氧、隔熱炭層的形成,從而損害阻燃性,氫氧化鎂比碳酸鈣堿性更強,所以比碳酸鈣損害阻燃性程度更大;硫酸鋇惰性強,可用硫酸鋇填充。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 hongxijun、chichi、songhx、starbetter、whytdx、thinkpad33、飄渺、智情真人、samliu168 等)

問:生產的ABS/PVC合金表面很光滑,絲條切面不太平整,光澤度很差(要求表面光澤達90左右),請問這種現象如何解決?配方為:奇美(747),10份;PVC(S-700),90份;活性CaCO3,20份;有機錫,3份;Ca/Zn穩定劑,1.0份;抗氧劑1076,0.5份;CaSt,0.5份;PVC外潤滑劑,0.6份;PE蠟,2.0份;CPE135,5.0份;鈦白粉,4.0份。造粒溫度:160、175、175、175、175、170、170、170、170℃。

答：提供以下幾種解決方法供參考：

(1)調整配方,加2.0份ACR;添加1.2份鈦白粉即可,鈦白粉多了會消光;PE蠟添加量太多,0.8份即可;盡量不要添加 Ca/Zn穩定劑;減少有機錫含量;添加OPE可以改善表面光澤度;(2)只選用一種穩定劑,有機錫或Ca/Zn穩定劑,如果選用Ca/Zn穩定劑,建議配方為：PVC,100份;ABS,11份;Ca/Zn穩定劑,4～4.5份;鈣粉,20份;OPE,0.3～0.5份;ACR,1份;鈦白粉可根據實際要求進行調整;(3)在保證性能的前提下,適當提高ABS的份數,減少CPE的份數,減少鈣粉含量;(4)抗氧劑體系有問題,只加抗氧劑1076是不行的,建議加0.5～1份的亞磷酸酯輔助抗氧劑;(5)外表光滑是外潤滑劑含量太多,沒有光澤是內潤滑劑不足;要調整好外潤滑劑的比例及選擇合適的外潤滑劑;(6)如果是擠出用的粒料,可酌減有機錫穩定劑用量,如果是注塑用的粒料,也可以稍微減少有機錫穩定劑的用量;復合Ca/Zn穩定劑中一般會含有滑劑等物質,建議直接用硬脂酸鈣即可;如果僅為耐候要求,可酌情增加鈦白粉用量,或建議復配使用;外潤滑劑用量太多,應大量減少;如果沒有抗沖的要求,CPE的用量可減少;如果白度有要求,可酌情加增白劑或用青色調色;(7)螺桿組合可能過強,易造成分解;(8)如果對抗沖性能要求不高的話應去掉CPE,鈦白粉可減半,建議換用18μm的重鈣,穩定劑換用硬脂酸鈣和硬脂酸鋇;(9)加2～3份的環氧大豆油會提高光亮度。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 olswan、tytyty、stephentan、錢龍、kyrui、samliu168、iambest600、jendon1984、ju2008、fengyundabao、奔跑的駱駝、啟明星、trees8848等)

2 PA66的阻燃

PA具有優良的力學性能,但當在電子電器以及建筑領域使用時,對其阻燃性能有較高的要求,因此,從20世紀70年代開始,世界各國對提高PA的阻燃性能進行了廣泛的研究。

問:請問PA66含鹵玻纖增強阻燃產品阻燃劑析出的原因是什么?阻燃劑是十溴乙烷。是否是其他助劑或注塑工藝引起的?如果可以從工藝上調節的話一般可以怎么做?

答：原因可能有：

(1)相容性不好。PA與溴系阻燃劑相容性較差,阻燃劑很容易因相容性差而產生表觀析出;(2)十溴苯乙烷與十溴二苯醚一樣,是一種添加型的阻燃劑,所以會析出。

解決此問題的方法有：

(1)添加相容劑;(2)減少十溴乙烷的添加量;(3)換阻燃劑,可換成BPS、溴化環氧等。BPS的結構決定了其阻燃PA的強度和耐析出性能比十溴乙烷好,但用BPS阻燃的成本比十溴乙烷高;BPS中聚合的溴才有阻燃作用,而如果BPS中的溴是游離的,則不能阻燃,而且受熱就變色,呈現出紅色、黃色等;(4)阻燃劑復配。如十溴乙烷與BPS復配、十溴二苯醚與三氧化二銻復配;(5)添加一些碳酸鈣。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 myrjc、whytdx、光輝歲月、mywxx1979、caojijie、得邦工貿、king81、springyw、yuxing、hry04、gepan、kingkwanglei、510335、wenyilang、huadouniao99、yqiong725等)

問:阻燃PA66造粒時冒泡,顏色有點變化,請問是什么原因?阻燃劑用的是十溴聯苯醚。

答：可能的原因有：

(1)溫度過高,阻燃劑不耐高溫,分解。擠出機設定的溫度與擠出機實際溫度有一定的差別,可能擠出機的實際溫度己超過了設定的溫度,或者阻燃劑不穩定,剪切過強。可以降低加工溫度、降低剪切作用或者換用耐高溫性能更好的阻燃劑;(2)阻燃劑質量不過關,小分子物質過多,導致在加工溫度下分解;(3)原料中水分太多,原料要充分烘干才可使用;(4)理論上十溴聯苯醚的分解溫度為320℃,但有些廠家生產的十溴聯苯醚的分解溫度達不到320℃;(5)降低擠出機螺桿轉速可以得到改善。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 gaffer2008、krjindi、davidxu、whytdx、杜杜郎、lijz、sunflower900、juanniao、jikyhoby、工程塑料改性、cenyin1213、daxiong、wlf35270、canbiaso、得邦工貿、楊德春等)

3 其他

問:做J-70阻燃料時加入了阻燃劑三氧化二銻,發現老化性能不合格了,請問這是三氧化二銻的原因嗎?三氧化二銻對PVC的老化有影響嗎?

答：影響老化性能的主要因素有：

(1)比重。比重過大,老化性能肯定不達標;(2)增塑劑選擇錯誤。不同等級的增塑劑有不同的用途,一般105度級別的用 TOTM;(3)穩定劑的選擇。許多穩定劑的廠家是根據客戶的要求,把做 70、80、105、125度,國標、UL,汽車線料等穩定劑嚴格區分的,如果穩定劑類型選擇錯誤,會造成老化性能不合格。

一般來講,合格的三氧化二銻阻燃劑對PVC的老化性能是沒有影響的,造成這種現象的原因可能有以下幾點：(1)三氧化二銻所含的雜質多。三氧化二銻含雜質(尤其是其他金屬離子、礦物質或者非中性的雜質)過多時會對PVC的老化性能有不良影響;(2)如果配方里有氯蠟,其與三氧化二銻有協同作用,會對老化性能有一定影響;(3)三氧化二銻的添加量過多。三氧化二銻的添加量不是很大的情況下,不會產生不好的影響,但如果添加量過多,會影響硬度,產生一定的影響。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http：//bbs.ourplas.cn”網友 lhk3456、zest168、王銀東、huangweisin1、wwwswww、jiasiyu、guangming、daxiong、mywxx1979、-英-、jinlongwang、小丫在線、冰風、木子、zewsea1821等)