阻燃专题

阻燃专题

编者按：阻燃材料是指能够延缓着火,能抑制火焰传播且能够自熄和具有自熄性的一类材料。在20世纪70年代阻燃材料开始研究的初期,阻燃材料的制备主要是在聚合物中添加一定量的含卤阻燃剂。但是,含卤阻燃材料发生火灾时,燃烧过程中发烟量大,同时释放出有毒的卤化氢气体,因此人们开始着手研究无卤阻燃材料。近年来,各国发生的火灾多数是由于材料被引燃导致的,因此材料的阻燃和消烟问题已成为人们普遍关注的重要问题,而采用阻燃材料是防止和减少火灾事故的重要手段之一。论坛里面的阻燃板块已经有很多坛友对阻燃材料的制备及性能进行了深入讨论,本期继续推出阻燃专题,对ABS、ABS/PC、PA66等阻燃材料在制备中遇到的难题提供一些解决方案,供读者参考。我刊今后将不定期对“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”上优秀的帖子进行整理刊发,敬请读者关注。

1 ABS及其合金的阻燃

ABS广泛应用于电子电器工业、轻工业、汽车工业以及管材管件等领域。然而,ABS树脂的氧指数仅为18%,在空气中容易燃烧并且产生大量的浓烟和有毒气体,其发烟量是各种塑料中最大的,因此,对ABS及其合金的阻燃抑烟性能的研究具有重要意义。

问:用阻燃ABS做电流表的外壳,产品注塑出来时没有问题,放置2天后,有螺丝口旁边有裂痕,ABS是回料,阻燃剂用的是十溴,请问是什么原因?

答：可能的原因为：

首先,如果注射成型后,放置2 h左右打螺钉,开裂,很可能是冲击强度(主要)和断裂伸长率(次要)偏低。要提高冲击强度,就要提高整个体系内橡胶含量,但是橡胶含量不能无限高,因为冲击强度过高时,打螺钉时会滑牙;如果从模具的角度改善,则可以将丝铜针改细一些,例如,按照工程手册,3.0 mm的螺钉应该开2.5 mm左右的螺孔,那么改成2.6 mm可能就不开裂了,同样也不能无限大,否则也会导致滑牙;

第二,如果打螺钉当时就已经出现发白现象,放一段时间彻底开裂了,则这种情况和第一种情况一样。另外,许多螺钉柱由于模具设计的原因,都会有熔接线,熔接线的强度往往低于材料本身,故开裂往往从此处发生。从注塑的角度讲,要提高熔接线强度,应该提高模温,改善排气。从配方设计的角度看,则应降低粉体的添加量。例如,添加滑石粉/碳酸钙对熔接线强度的影响是很大的;

第三,许多螺丝钉表面都是有防锈油的,打螺钉时没有开裂,但螺钉打上以后放置一段时间却开裂了,这种情况很可能是防锈油溶解/溶胀了树脂,使得强度低的位置,如熔接线发生了开裂。

提供以下几种解决方法供参考：(1)螺丝孔处料流改变方向,容易产生熔接线,如果材料流动性较低,材料内应力较大,会产生应力开裂,可以尝试提高温度、降低压力;(2)回料的物理性能都下降了,韧性太差,要添加一些新料;(3)外壳做好后要进行退火处理;(4)调整注塑工艺,提高模温,降低注射和保压压力,减少注射量;(5)提高材料的熔体流动速率;(6)添加高胶粉;(7)用四溴与十溴复配阻燃。此外,还要注意收缩和冷却。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 bianzitom、hnix1982、daxiong、samliu168、xiaosissg、pc+abs 改性、tytyty、king81、jendon1984、启明星、mysss、xiaosissg、husong 等)

问:现在做的一款阻燃ABS材料的低温冲击强度总是不稳定,请问如何能提高阻燃ABS的低温韧性呢?试过加SBS、MBS,但效果都不明显。ABS的牌号为AG12A1,阻燃剂是四溴。

答：提供以下几种方法供参考：

(1)提高ABS耐低温性能的关键是增韧剂型号的选择,可以尝试用增韧剂 EP308,EP308通常用于PC,用于ABS也有较好的效果,添加4%的 EP308可将ABS的冲击强度从10 kJ/m2提高到17 kJ/m2;(2)阻燃剂的选择也有影响,ABS阻燃一般选用溴系加三氧化二锑组合时,性能会降低很多,一般来说冲击强度会降低2/3左右,可以选择用五氧化二锑代替三氧化二锑,这样冲击性能的损失会小一些;(3)用奇美747为基材,加些增韧剂可以获得较好的冲击强度;(4)选用MBS类的增韧剂,但也要注意型号的选择;(5)添加B338或粉末丁腈橡胶;(6)阻燃ABS要保持良好的低温性能,其产品中的橡胶含量必须超过26%。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 xiaosissg、tytyty、ju2008、yixiao1979、k815、ailiwensen、xiaomage23、飘渺、king81、lijz、y 羊羊 y等)

问:阻燃的PC/ABS料,烘干了12 h,注塑出的制品还有水纹,是什么原因?

答：所产生的不是水纹,是流痕、料花,黑色制品更明显。流痕是指塑件在浇口附近形成的波浪形的表面缺陷,表现为以浇口方向为中心,树脂流动的痕迹以同心圆的形状在成型品的表面刻印的现象,其主要原因是塑件温度分布不均匀或塑料凝固太快,熔体在浇口附近产生乱流、在浇口附近产生冷料或是保压阶段没有补充足够的塑料。

造成流痕的原因包括：较低熔体温度、模具温度,较低的注射速度或者流道和浇口太小,流动阻力太大。根据使用可视化注射成型模具进行观察分析得知,流痕的产生可能是由于熔体流动前锋部分在型腔壁面冷却,并且与后面的熔体持续翻滚和冷却效应有关。

对于PC/ABS料,产生此问题的可能原因及解决方案有：(1)相容性不好,建议换一种相容剂和PC料后再试;(2)某些材料轻微分解导致的,如 PC在造粒的时候水解,再经过注塑加温导致进一步水解而造成的,或者阻燃剂的分解等;还可能是水分挥发或者剪切导致的降解所引起的;(3)材料的熔体流动性太低,可以换成低黏度的PC以提高流动性,流动性好了,注塑时也可以降低喷嘴处的摩擦热,减少材料分解的可能性;(4)模具温度或熔体温度过低。可以提高模具温度、烘料温度,或者使注塑时熔体温度升高;(5)注塑压力过大。可以尝试将三、四段的压力调低一些,并检查排气装置;(6)阻燃体系与基体树脂不匹配;(7)与注塑工艺有关,注塑温度太高或太低都会出现料花,可提高注射速度;(8)可以尝试将润滑剂换成 EMI加工流动改善剂;(9)可能有回料;(10)由于熔体塑化不均匀引起的,加些内润滑剂可能会有改善;(11)注塑机机筒没清洗干净;(12)先降低螺杆转速,看有无改善;(13)流道和浇口尺寸过小。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 joney、晨星、yqh1105、庄主夫人、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、飘零嘧啶等)

问:做PC/ABS无卤阻燃材料时,加入10%的碳酸钙后,材料的阻燃性能降低很多,请问这是什么原因造成的?

答：无卤阻燃剂大部分都不能与填料同时使用,会影响成炭：(1)填料的存在,使阻燃材料无法形成致密炭层;(2)碳酸钙和酸反应,导致阻燃效果下降。

如果要将无卤阻燃剂与填料同时使用,从理论上讲,一是选择一种区别于通常的膨胀阻燃机理(炭源、酸源、气源)的无卤阻燃剂;二是选择不与酸反应又不吸附酸和气的填充物或包覆填充物。磺酸盐系和硅氧烷系阻燃剂区别于传统膨胀阻燃系,但对 PC/ABS合金,尤其是PC含量低于70份时,阻燃效率和成本等具有局限性;膨胀型无卤阻燃剂与酸性填料如硅氧,尤其是酸性层状填料如层状硅酸盐(蒙脱土)等,无论对阻燃性还是强度都将产生有利的协同作用;同等条件下,滑石粉比碳酸钙增强效果好;氢氧化镁是像滑石粉一样的片状粉末,长径比(径厚比)达十几,远大于碳酸钙球形粉末的长径比,长径比决定增强效果,所以氢氧化镁增强效果远胜于碳酸钙;但氢氧化镁、碳酸钙等都呈碱性,消耗膨胀型无卤阻燃剂中的酸源,妨碍阻氧、隔热炭层的形成,从而损害阻燃性,氢氧化镁比碳酸钙碱性更强,所以比碳酸钙损害阻燃性程度更大;硫酸钡惰性强,可用硫酸钡填充。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 hongxijun、chichi、songhx、starbetter、whytdx、thinkpad33、飘渺、智情真人、samliu168 等)

问:生产的ABS/PVC合金表面很光滑,丝条切面不太平整,光泽度很差(要求表面光泽达90左右),请问这种现象如何解决?配方为:奇美(747),10份;PVC(S-700),90份;活性CaCO3,20份;有机锡,3份;Ca/Zn稳定剂,1.0份;抗氧剂1076,0.5份;CaSt,0.5份;PVC外润滑剂,0.6份;PE蜡,2.0份;CPE135,5.0份;钛白粉,4.0份。造粒温度:160、175、175、175、175、170、170、170、170℃。

答：提供以下几种解决方法供参考：

(1)调整配方,加2.0份ACR;添加1.2份钛白粉即可,钛白粉多了会消光;PE蜡添加量太多,0.8份即可;尽量不要添加 Ca/Zn稳定剂;减少有机锡含量;添加OPE可以改善表面光泽度;(2)只选用一种稳定剂,有机锡或Ca/Zn稳定剂,如果选用Ca/Zn稳定剂,建议配方为：PVC,100份;ABS,11份;Ca/Zn稳定剂,4～4.5份;钙粉,20份;OPE,0.3～0.5份;ACR,1份;钛白粉可根据实际要求进行调整;(3)在保证性能的前提下,适当提高ABS的份数,减少CPE的份数,减少钙粉含量;(4)抗氧剂体系有问题,只加抗氧剂1076是不行的,建议加0.5～1份的亚磷酸酯辅助抗氧剂;(5)外表光滑是外润滑剂含量太多,没有光泽是内润滑剂不足;要调整好外润滑剂的比例及选择合适的外润滑剂;(6)如果是挤出用的粒料,可酌减有机锡稳定剂用量,如果是注塑用的粒料,也可以稍微减少有机锡稳定剂的用量;复合Ca/Zn稳定剂中一般会含有滑剂等物质,建议直接用硬脂酸钙即可;如果仅为耐候要求,可酌情增加钛白粉用量,或建议复配使用;外润滑剂用量太多,应大量减少;如果没有抗冲的要求,CPE的用量可减少;如果白度有要求,可酌情加增白剂或用青色调色;(7)螺杆组合可能过强,易造成分解;(8)如果对抗冲性能要求不高的话应去掉CPE,钛白粉可减半,建议换用18μm的重钙,稳定剂换用硬脂酸钙和硬脂酸钡;(9)加2～3份的环氧大豆油会提高光亮度。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 olswan、tytyty、stephentan、钱龙、kyrui、samliu168、iambest600、jendon1984、ju2008、fengyundabao、奔跑的骆驼、启明星、trees8848等)

2 PA66的阻燃

PA具有优良的力学性能,但当在电子电器以及建筑领域使用时,对其阻燃性能有较高的要求,因此,从20世纪70年代开始,世界各国对提高PA的阻燃性能进行了广泛的研究。

问:请问PA66含卤玻纤增强阻燃产品阻燃剂析出的原因是什么?阻燃剂是十溴乙烷。是否是其他助剂或注塑工艺引起的?如果可以从工艺上调节的话一般可以怎么做?

答：原因可能有：

(1)相容性不好。PA与溴系阻燃剂相容性较差,阻燃剂很容易因相容性差而产生表观析出;(2)十溴苯乙烷与十溴二苯醚一样,是一种添加型的阻燃剂,所以会析出。

解决此问题的方法有：

(1)添加相容剂;(2)减少十溴乙烷的添加量;(3)换阻燃剂,可换成BPS、溴化环氧等。BPS的结构决定了其阻燃PA的强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中的溴是游离的,则不能阻燃,而且受热就变色,呈现出红色、黄色等;(4)阻燃剂复配。如十溴乙烷与BPS复配、十溴二苯醚与三氧化二锑复配;(5)添加一些碳酸钙。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 myrjc、whytdx、光辉岁月、mywxx1979、caojijie、得邦工贸、king81、springyw、yuxing、hry04、gepan、kingkwanglei、510335、wenyilang、huadouniao99、yqiong725等)

问:阻燃PA66造粒时冒泡,颜色有点变化,请问是什么原因?阻燃剂用的是十溴联苯醚。

答：可能的原因有：

(1)温度过高,阻燃剂不耐高温,分解。挤出机设定的温度与挤出机实际温度有一定的差别,可能挤出机的实际温度己超过了设定的温度,或者阻燃剂不稳定,剪切过强。可以降低加工温度、降低剪切作用或者换用耐高温性能更好的阻燃剂;(2)阻燃剂质量不过关,小分子物质过多,导致在加工温度下分解;(3)原料中水分太多,原料要充分烘干才可使用;(4)理论上十溴联苯醚的分解温度为320℃,但有些厂家生产的十溴联苯醚的分解温度达不到320℃;(5)降低挤出机螺杆转速可以得到改善。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 gaffer2008、krjindi、davidxu、whytdx、杜杜郎、lijz、sunflower900、juanniao、jikyhoby、工程塑料改性、cenyin1213、daxiong、wlf35270、canbiaso、得邦工贸、杨德春等)

3 其他

问:做J-70阻燃料时加入了阻燃剂三氧化二锑,发现老化性能不合格了,请问这是三氧化二锑的原因吗?三氧化二锑对PVC的老化有影响吗?

答：影响老化性能的主要因素有：

(1)比重。比重过大,老化性能肯定不达标;(2)增塑剂选择错误。不同等级的增塑剂有不同的用途,一般105度级别的用 TOTM;(3)稳定剂的选择。许多稳定剂的厂家是根据客户的要求,把做 70、80、105、125度,国标、UL,汽车线料等稳定剂严格区分的,如果稳定剂类型选择错误,会造成老化性能不合格。

一般来讲,合格的三氧化二锑阻燃剂对PVC的老化性能是没有影响的,造成这种现象的原因可能有以下几点：(1)三氧化二锑所含的杂质多。三氧化二锑含杂质(尤其是其他金属离子、矿物质或者非中性的杂质)过多时会对PVC的老化性能有不良影响;(2)如果配方里有氯蜡,其与三氧化二锑有协同作用,会对老化性能有一定影响;(3)三氧化二锑的添加量过多。三氧化二锑的添加量不是很大的情况下,不会产生不好的影响,但如果添加量过多,会影响硬度,产生一定的影响。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http：//bbs.ourplas.cn”网友 lhk3456、zest168、王银东、huangweisin1、wwwswww、jiasiyu、guangming、daxiong、mywxx1979、-英-、jinlongwang、小丫在线、冰风、木子、zewsea1821等)