无卤协效膨胀阻燃聚甲醛体系的性能和阻燃机理.pdf

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1、于奋飞，等：无卤协效膨胀阻燃聚甲醛体系的性能和阻燃机理5无卤协效膨胀阻燃聚甲醛体系的性能和阻燃机理木于奋飞陈英红～张青(高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，成都610065)摘要针对聚甲醛(POM)难以阻燃的难题，采用酚醛树脂协效无卤膨胀阻燃剂复合阻燃POM，研究了酚醛树脂含量对POM阻燃性能和力学性能的影响以及相关的成炭阻燃机理。结果表明，酚醛树脂的含量对无卤膨胀阻燃POM体系的阻燃性能有重要影响，当体系中酚醛树脂的质量分数为0．5％一2．0％时，相应阻燃POM体系可达UL941．6mmVO级别，相应阻燃机理涉及加入的酚醛树脂通过参与

2、膨胀阻燃体系的成炭交联反应显著改善了阻燃POM材料燃烧过程中形成的凝聚相炭层质量(更快的成炭速率、更大的膨胀炭层体积和更好的炭层高温热稳定性)。此外，酚醛树脂的引入还改善了体系中阻燃剂的分散性和相容性9因而使得相应阻燃POM材料具有更好的力学性能。关键词聚甲醛膨胀型阻燃剂协效作用阻燃机理聚甲醛(POM)作为一种通用工程塑料，由于具APP：AP一22，德国克莱恩公司；有优异的力学性能、热性能、电学性能、耐摩擦磨损ME：化学纯，成都科龙化工试剂厂；性能等被广泛应用于电子电气、机械、汽车、建筑等热塑性酚醛树脂：河南邦德股份有限责任公司；领域¨。近年来POM在

3、国内的用量增加较快，因抗氧剂245：瑞士汽巴精化有限公司。此对其综合性能的要求也逐步提高。然而，POM的1．2主要仪器及设备极限氧指数极低(15％)，极易燃烧，且燃烧时有焰高速混合机：SHR一10型，张家港松本塑胶机滴落严重J，使其应用受到限制，因此对POM阻燃械有限公司；问题的研究十分重要。双螺杆挤出机：TSSJ一25／33型，中蓝晨光化工由于POM对阻燃剂酸碱性质的敏感(易造成研究院科强化工装备公司；POM“拉链式”降解)限制了其对阻燃剂种类的选精密注塑机：K—TEC40E型，美国Terromatik择，因此改善POM的阻燃性能是公认的世界性难Mi

4、lacron公司；题_4J。根据文献_5J，目前较多采用的是氮一磷及无水平垂直燃烧仪：CZF—m型，江宁县分析仪器机阻燃体系，但均存在高添加量、低阻燃效率的问厂；题，且对阻燃POM的力学性能损害较大。采用协效热重分析仪：Q50型，美国TA仪器公司；体系阻燃POM，降低阻燃剂用量是目前无卤阻燃扫描电子显微镜(SEM)：S一3400型，日本13POM材料研究的主要发展趋势。立公司；热塑性酚醛树脂耐热性优良，在300℃以上分微机控制电子万能试验机：RGL一10型，四川解且残炭率通常不低于60％_6J，因其优异的成炭性瑞格尔仪器有限公司；已作为协效剂成功用于多

5、种阻燃体系。本课题摆锤冲击试验机：ZBC50型，深圳市新三思材料检测有限公司。组的前期研究工作表明，酚醛树脂的引人对改善膨1．3试样制备胀阻燃POM材料的阻燃性能具有显著的促进作首先将POM、APP、ME和酚醛树脂按表1比例用。笔者在前期研究工作基础上，以POM／聚磷于高速混合机中均匀混合，然后在双螺杆挤出机中酸铵(APP)／三聚氰胺(ME)为研究体系，系统研究熔融共混挤出(挤出温度190~C，螺杆转速150r／了热塑性酚醛树脂含量对阻燃POM体系结构和性min)，挤出物经造粒干燥后于注塑机上注塑得到力能(尤其是阻燃性能)的影响，优化实验条件，研究学性

6、能和阻燃性能测试标准试样(注塑温度相关的阻燃机理，为制备高性能阻燃POM材料奠定190~C)O基础。1实验部分高技术研究发展计划(863计划)项目(2007AA03Z540)1．1主要原材料通讯作者共聚POM：M90，云南云天化股份有限公司；收稿日期：2010—12-246工程塑料应用2011年，第39卷，第3期表1样品质量组成％下可与APP发生成盐反应以屏蔽其分解形成的酸样品编号P0MAPPME酚醛树脂性基团，从而降低POM分解发生的可能性；其三，16032．08．OO．O作为气源有利于形成多孔膨胀炭层实现隔热隔氧。26031．67．90．53603

7、1．27．81．O而体系中引入的酚醛树脂，一方面可通过与APP在46030．47．62．0高温发生的成炭交联反应形成含有酚醛苯环的交联56029．67．43．0炭层结构，因而对改善阻燃POM体系在燃烧过程中66028．87．24．O76024．06．O1O．0形成的膨胀炭层质量具有极其重要的作用；另一方面，酚醛树脂熔点较低，在加工过程中可作为阻燃剂1．4测试与表征APP／ME与POM基体之间的加工润滑剂，从而可通阻燃性能按UL94测试，试样尺寸为127mm×过包覆于阻燃剂表面实现阻燃剂在基体树脂中的良l2．7mmx1．6mm和127mm×12．7lll

8、m×3．2lnm。好分散。上述两方面的因素是少量酚醛树脂的加入焙烧实验：取相同质量的阻燃POM