高相比耐漏电起痕指数值、高GWIT、无卤阻燃连续长连续长玻纤增强PET的研究及应用

苏吉英，郭建鹏，朱晓龙，周晓兵，陈超，刘志文，徐熠

（上海日之升新技术发展有限公司，上海，201109）

1 前言

近年来，我国电子电气工业迅速发展，对高电绝缘、超高强度无卤阻燃增强工程塑料的需求日益增长，如低压真空接触器、断路器、漏电保护器、接插件、低压开关、薄壁电子电气元件等都需要用具有良好的综合力学性能、阻燃性能及电绝缘性能的工程塑料材料。尤其是以往使用热固性塑料的领域，因为热固性塑料成型复杂且不可以回收利用，于是需要一种超高强度、高耐热的材料对他进行替代，而连续长玻纤增强材料就是最好的替代品。在防护及电性能上能够满足低压电器对塑壳的要求，同时具有超高强度，完全可以替代传统的热固性塑料。同时，随着人们安全环保意识的提高，低烟无卤的阻燃体系将迅速取代发烟量大、及毒性大的含卤阻燃体系。在这一产品领域里，聚酰胺(PA)的用量最大，其次是聚酯（PET）。然而，由于阻燃剂的发展相对（与）行业对材料日益提高的要求来说相对滞后，很多种阻燃剂加入到材料里会大大降低了材料的力学性能、电绝缘性能。例如，相比漏电起痕指数(相比耐漏电起痕指数)从600V降到200V甚至更低，此外，随着欧盟RoHs和WEEE指令的实施，传统的溴系阻燃体系已不能满足此要求，同时某些阻燃剂的使用也会受到限制。随着技术的进步，工程塑料国产化的进程也在加快。上海日之升新技术发展有限公司针对高相比耐漏电起痕指数值、低腐蚀性、无卤阻燃连续长玻纤增强PET产品进行了深入的研究。所研制的高相比耐漏电起痕指数值、低腐蚀性、无卤阻燃连续长玻纤增强PET产品成功地替代了安特普、沙比克、BASF等公司生产的同类产品，实现了该类产品的国产化，在被一些外资企业纳入原料国产化计划的同时，该材料也开始出口到欧美日韩地区。

2 实验部分

2.1 原材料

PET：501C；

红磷母粒1：广东银塑

十溴二苯乙烷：美国大湖；

BPS:美国大湖；

MPP：6007 道尔

OP1240B，日之升自行复配

三聚氰胺异氰尿酸盐(MCA)：山东寿光化工有限公司

三氧化二锑：上海湖盟化工有限公司；

相容剂：SOG-02，上海日之升

玻璃纤维：PPG

其它助剂：市售。

2.2 主要仪器及设备

同向平行双螺杆挤出机：Ks一60型，南京科锐；

注塑机：HTF150x2型，宁波海天；

高速混合机：AFR—20B型，南京科亚；

连续长玻纤增强材料模具：日之升自主研发；

万能力学试验机：深圳三思

相比耐漏电起痕指数测定仪：NRz—D2型，德国Kunndenblatt公司。

红磷析出试验仪：NRM—DR2型，德国

阻燃测试仪：I-8,深圳三思

2.3 试样制备

2.4 性能测试

拉伸强度及延伸率按ASTM D638 M一91a测试，拉伸速率5mm／min；

弯曲强度及弯曲模量按ASTM D790—92测试，测试速率2mm/min：

缺口冲击强度按ASTM D256—92测试；

阻燃性能按ANSI／UL 94—2003垂直燃烧法测试；

GWIT测试：IEC 60965-2-1

CTI按IEC 60112—2003测试；

耐腐蚀性能按IEC 60068—2—2—1980测试。

A、测试1，60天后，观察电极表面的腐蚀现象。

B、测试2，60天后，测试样件表面的PH值。

3 结果与讨论

3.1 不同阻燃剂对35%连续长玻纤增强PET性能的影响

在相同连续长玻纤含量下，不同阻燃剂对连续长玻纤增强PET性能的影响，连续长玻纤含量为35%，见表l。

从表1可以看出，添加适量的MPP、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、广东银塑的红磷母粒、OP1240B（日之升）对连续长玻纤增强PET起到很好的阻燃效果，阻燃性能达到UL 94 V一0级。

溴系阻燃剂虽然阻燃性能较好，同时也能够达到环保和REACH要求，但其相比耐漏电起痕指数值相对较低，同时机械性能相对不高，对于一些要求较高的塑料部件，以及替代热固性塑料配件时无法达到要求。日之升自行复配的OP1240B不但对材料的性能影响较小，同时具有较好的阻燃效率，尤其是由日之升自行复配的无卤阻燃剂OP1240B能够使材料的相比耐漏电起痕指数值达到620V，而且其他任何阻燃体系相比，具有更高的耐漏电绝缘性能，同时在相同的玻纤含量条件下，性能最高。日之升自行复配的阻燃剂OP1240B这个阻燃体系其灼热丝起燃温度达到960°C,远高于其他阻燃体系，说明这个阻燃体系具有更高的防火安全性。日之升自行复配的阻燃剂OP1240B具有低析出、低腐蚀的特性，对金属元器件的腐蚀性较小。因此，对于一些要求高强度、高相比耐漏电起痕指数、高防火安全性的电子电气产品上海日之升开发的OP1240B是较合适的阻燃剂。

表1 不同阻燃剂对35%连续长玻纤增强PET性能的影响

表2 不同百分含量的OP1240B用量对连续长玻纤增强PET性能的影响

表3 不同的阻燃剂使材料具有不同的粒腐蚀性（用PH值表示）

3.2 OP1240B用量对连续长玻纤增强PET性能的影响

对于阻燃连续长玻纤增强PET材料，不但要求具有较好的阻燃性能，同时要有良好的性价比及良好的综合性能

如表2所示，为不同百分含量的OP1240B用量对连续长玻纤增强PET性能的影响。

从表2可以看出，随着OP1240B用量的提高材料的拉伸强度和冲击强度会逐渐下降，阻燃级别也会逐渐提高。

3.3 OP1240B阻燃连续长玻纤增强PET腐蚀性评价

由于这类材料用于电子电气行业的零部件，多数会与金属制件接触，因此，不但要求该材料具有较高的相比耐漏电起痕指数、机械强度、阻燃级别外，还要求材料对与之接触的金属制件有低腐蚀性。阻燃增强PET的腐蚀性来源于，一般的阻燃剂如红磷等会在一定条件下迁移的制品表面，形成酸性物质。我公司自主研发的OP1240B阻燃剂经过复配中和处理同时加入了适量的防阻燃剂迁移、析出的助剂，因而达到降低阻燃连续长玻纤增强PET的腐蚀性。如表3所示，不同的阻燃剂使材料具有不同的粒腐蚀性（用PH值表示）。

由表3可以看出，由于日之升自主研发的OP1240B大大降低阻燃连续长玻纤增强PET对其所接触的金属制件的腐蚀性。

表4 OP1240B阻燃短纤增强PET(35%GF)OP1240B阻燃连续长纤增强PET(35%GF)

3.4 不同的玻纤状态对材料性能的影响

目前玻纤增强阻燃PET材料，大概有两种增强的形式：一是短纤增强（玻纤与树脂、阻燃剂在螺杆中共混）；二是连续长纤维增强（树脂和阻燃剂在双螺杆中共混然后进入专用模具对经过模具的每一束完整的玻纤进行浸润，再切粒，所切颗粒中没个粒子里玻纤都是完整的一束）

从表3可以看出，相同的玻纤含量，阻燃连续长玻纤增强PET的机械强度和冲击强度要远高于阻燃非连续的短玻纤增强PET。而防火性、耐漏电绝缘性和析出腐蚀性基本相同。阻燃连续长玻纤增强PET具有非连续短纤增强无法比拟的高强度，可以替代传统的热固性塑料用于低压电器行业。

4 结论

（1）OP1240B制造的无卤阻燃连续长玻纤增强PET材料与其他阻燃体系相比具有明显高的高的力学性能、更高的耐漏电起痕指数、更高的GWIT。

（2）随着OP1240B用量的提高材料的拉伸强度和冲击强度会逐渐下降，刚性和阻燃级别也会逐渐提高。

（3）和其他的阻燃体系相比，由于日之升自主研发的OP1240B大大降低阻燃连续长玻纤增强PET对其所接触的金属制件的腐蚀性。

(4) 相同的玻纤含量，阻燃连续长玻纤增强PET的机械强度和冲击强度要远高于阻燃非连续的短玻纤增强PET。而防火性、耐漏电绝缘性和析出腐蚀性基本相同。

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