淺談抗靜電色母添加比例對阻燃塑膠原料影響

王妍麗 陳義寶 趙德和 陳星羽

格力電器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

1 項目背景

隨著塑料行業的快速發展,塑膠材料的應用范圍也逐步拓寬,塑膠材料通過添加不同填充材料,以期達到不同的使用效果。而部分制品為了防止敏感度較高的電子元器件出現靜電擊穿現象,而對阻燃電器盒要求添加抗靜電劑以達到防靜電要求,在電器盒等成品注塑件性能測試時出現阻燃性能不合格現象,本文擬從電器盒生產所用材料物理性能、材質分析、抗靜電性能、阻燃性能等方面進行分析,查找失效機理。

2 樣品與原料

2.1 樣品制備

對ABS+PC塑膠原料、阻燃ABS+PC 塑膠原料、抗靜電色母取樣,按照下表抗靜電色母添加比例混勻后,在規定的條件下,對試樣進行狀態調節。注塑成沖擊樣條、色板、及阻燃測試樣條：

名稱 備注ABS+PC /阻燃ABS+PC /抗靜電色母 /阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例4%阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例8%阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例10%阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例12%阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例16%阻燃ABS+PC+抗靜電色母 色母添加比例20%

2.2 試驗方案及驗證結果

2.2.1 樣品沖擊強度對比：

1# 2# 3% 4% 5% 平均值ABS+PC(V0) 47.594 48.344 49.344 49.594 49.719 48.919 4% 50.281 49.625 51.344 50.115 50.781 50.429 8% 52.594 52.594 52.344 49.344 48.750 51.125 10% 53.535 53.486 53.258 53.869 53.654 53.560 12% 51.188 57.594 53.719 53.656 53.750 53.981 16% 52.500 53.844 55.281 52.594 52.500 53.344 20% 62.656 63.062 56.344 56.438 51.125 57.925

由于ABS+PC原料為ABS與PC 通過添加相應助劑制得的共混合金,能夠有效地吸收ABS與PC 得優點,表現良好的沖擊強度、撓曲性、剛性等,隨著抗靜電色母添加比例的增多,沖擊強度能夠進一步增強,說明色母的抗靜電成份與原材料內部添加物質極性相近或相似,能提高ABS與PC 材料的結合強度。

2.2.2 色板表面靜電強度測試對比

序號 表面靜電(KV)ABS+PC(V0) +16.4添加4%色母 +13.1添加8%色母 +0.3添加10%色母 +0.00添加12%色母 +0.00添加16%色母 +0.00添加20%色母 +0.00

隨著抗靜電色母添加比例的增大,色板表面靜電明顯下降,當添加比例達到12%時,測試色板表面無靜電,已達到抗靜電標準。

圖1 非阻燃ABS+PC紅外光譜

圖2 阻燃ABS+PC(V0)塑膠原料

2.2.3 紅外光譜分析：對不同材料紅外分析測試結果分析如下：從ABS+PC(圖1)與阻燃ABS+PC(圖2)對比,通過紅外特征峰對比,阻燃材料位于1262cm-1處多出鹵代烴吸收峰(如圖2所示),判斷為廠家添加鹵代物阻燃助劑的特征峰;通過阻燃ABS+PC(圖2)與抗靜電色母(圖3)紅外光譜特征峰對比分析(圖3),抗靜電主要成分為有機硫酸酯類(-OSO3H)物質,光譜中位于1262cm-1處無吸收峰,說明該色母中無鹵代烴成份,無阻燃劑成分存在;通過對阻燃ABS+PC內部添加不同比例抗靜電色母,紅外吸收峰無明顯差別(圖3),且與未加抗靜電色母原料(圖3)對比,紅外吸收光譜各成分物質吸收峰無區別。

圖3 抗靜電色母紅外光譜

2.4 阻燃性能測試：

對ABS+PC(V0)及添加不同比例抗靜電色母的樣品注塑厚度為2.0mm 的阻燃樣條,進行阻燃性能測試,使用垂直燃燒法測試阻燃級別V0材料測試結果：

物料名稱 是否滴落且點燃脫脂棉 t1+t2總時間≤50S t2+t3總時間≤30S 結果判定ABS+PC(V0) 否 12.2 6.7 符合V0等級添加4%色母 否 24.4 17.6 符合V0等級添加8%色母 否 30.6 14 符合V0等級添加10%色母 否 29.9 12.7 符合V0等級添加12%色母 否 171.4 44.6 不符合V0等級添加16%色母 是 268 117 不符合V0等級添加20%色母 是 399 117 不符合V0等級

當抗靜電色母比例添加達到10%后,原料仍能滿足V0阻燃級別,當抗靜電色母添加比例達到12%后,樣條續燃時間大于10s,已不符合V0阻燃級別判定標準,僅能達到GB/T 2408-2008中V1阻燃判定標準;

當色母添加比例超過12%之后,原料阻燃性急劇下降,樣品點燃后出現持續燃燒,且燃燒過程中出現滴落引燃棉墊現象,已達不到阻燃效果。

3 研究總結

由于ABS+PC塑膠原料添加阻燃助劑為鹵化烴阻燃劑,在燃燒狀態下,塑膠原料受熱分解時,含鹵阻燃成份也同步分解揮發出來,此時含鹵阻燃劑與原料的熱分解產物同時處于氣相燃燒區,鹵素便能夠捕捉燃燒反應中的自由基,從而阻止火焰的傳播,使燃燒區的火焰密度下降,最終使燃燒速度下降直至終止。由于添加抗靜電劑后,阻礙了鹵素自由基的傳播,提高原料燃燒性能,從而達到了一種助燃效果。