聚四氟乙烯對阻燃ABS性能的影響
發(fā)布時間 : 2020-07-10 瀏覽次數(shù) : 次丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）具有優(yōu)良的電性能、耐寒性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和沖擊性能，被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、家電和交通領(lǐng)域。但ABS的氧指數(shù)只有18％，離火后能繼續(xù)燃燒，使其制品在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，為使ABS的阻燃等級達(dá)到UL94 V-0，阻燃劑的添加量一般較大，不僅降低了材料的力學(xué)性能，同時成本較高。
聚四氟乙烯（PTFE）具有良好的抗熔滴作用，在阻燃PC/ABS等材料中已得到廣泛應(yīng)用，但PTFE在阻燃ABS中的研究報道還較少。工業(yè)上常見的ABS阻燃劑，同時引入PTFE，討論了PTFE對阻燃ABS性能的影響。
一、實驗部分
1、主要原料
ABS，溴代三嗪，三氧化二銻，PTFE，抗氧劑、潤滑劑等。
2、主要設(shè)備
雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-35型；注塑機(jī)：T80型；微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)：CM6104型；熱變形溫度測定儀：303；熱重（TG）分析儀：209C型。擺錘沖擊試驗機(jī)：ZBC-25B型；熔體流動速率（MFR）儀：MPXRZ-40A；水平垂直燃燒測定儀：HVR-2型。
３、試樣制備
將ABS在80℃下鼓風(fēng)干燥３～５ｈ，然后將ABS、溴代三嗪、三氧化二銻、PTFE和其他助劑混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出造粒，擠出溫度215—225℃，螺桿轉(zhuǎn)速360 r/min；再于80℃下鼓風(fēng)干燥2小時后注射成標(biāo)準(zhǔn)試樣，注塑溫度200～210℃。
4、性能測試
燃燒性能：按UL94測試；拉伸性能：按ＧＢ／Ｔ１０４０－－１９９２測試；彎曲強(qiáng)度：按ＧＢ／Ｔ９３４１－－２０００測試；懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度：按ＧＢ／Ｔ１８４３－－１９９６測試；MFR：按ＧＢ／Ｔ３６８２－－－＝２０００測試，溫度２２０℃，負(fù)荷２２０ｋｇ；熱變形溫度：按ＧＢ／Ｔ１６３４．１—２００４測試；ＴＧ分析：升溫速率１０。Ｃ／ｍｉｎ，．溫度范圍３０～７００℃，氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行。
二、結(jié)果與討論
１、未加阻燃劑的試樣第一次點火后就完全燃燒，阻燃效果較差。當(dāng)添加一定量的溴代三嗪和三氧化二銻阻燃劑后，阻燃效果改善明顯，阻燃等級達(dá)到UL94Ｖ－２級，但燃燒時間較長，阻燃效果仍不理想。添加PTFE明顯縮短了材料的燃燒時間，當(dāng)添加0.2％PTFE時，材料的阻燃級別由Ｖ-２級提高到Ｖ-0級。這是由于PTFE熔點高（３２３℃），在材料加工溫度下仍不熔，但在共混剪切力下易于原纖化形成纖維網(wǎng)絡(luò)，減少了火焰的蔓延。
２、添加阻燃劑后，材料缺口沖擊強(qiáng)度急劇下降，而其他力學(xué)性能變化較小。相比之下，同時添加有阻燃劑和PTFE時，材料的韌性較單獨(dú)使用阻燃劑時略有提高，且隨著PTFE用量的增加，材料的缺口沖擊強(qiáng)度也隨之增加，這可能是PTFE在材料中形成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在一定程度上起到了補(bǔ)強(qiáng)效果。
３、隨著PTFE用量的增加，材料的MFR逐漸下降，當(dāng)PTFE添加量為0.3％時，阻燃ABS的MFR由23.1ｇ／10min降為１４．５ｇ／１０ｍｉｎ，表明PTFE對材料的流動性能影響較大，這主要是因為PTFE成纖物的存在，對ABS分子流動起阻礙作用。由于PTFE在加工中形成的特殊結(jié)構(gòu)，材料擠出過程中呈現(xiàn)出料條出口膨大現(xiàn)象，導(dǎo)致料條變粗，切粒變慢，而未添加PTFE的材料擠出過程較為正常。
４、材料的ＴＧ和ＤＴＧ分析。純ABS熱失重過程中只有１個熱失重峰，而阻燃ABS的熱失重過程出現(xiàn)了２個熱失重峰，第一個峰為阻燃劑分解產(chǎn)生，第二個峰為ABS分解產(chǎn)生。加入了PTFE的試樣，ABS的峰值熱失重溫度（４２７℃）比純ABS（４２８．８℃）提高了1.8℃，但峰值微分熱失重速率（質(zhì)量熱損失速率）（11.7％／min）只有純ABS峰值微分熱失重速率（１８．８％／min）的６２．２％，比未加PTFE的試樣２８的峰值微分熱失重速率（12.7％／ｍｉｎ）降低7.9％，表明PTFE的加入更能提高材料的阻燃性能。
溴代三嗪與三氧化二銻屬于典型的鹵一銻阻燃劑，不僅改變氣相阻燃反應(yīng)，同時也改變凝聚相熱降解反應(yīng)。純ABS在７００℃的殘?zhí)柯蕿?/span>1.2％，添加了溴代三嗪和三氧化二銻的阻燃ABS，７００℃的殘?zhí)柯蕿?/span>3.5％，炭層的形成也有利于提高材料的阻燃性能。同時添加有PTFE的７００℃的殘?zhí)柯蕿?.6％，表明PTFE未能促進(jìn)成炭，PTFE的加入，可能促使炭層結(jié)構(gòu)更加致密，更好地起到隔熱、隔氧作用，從而配合鹵一銻阻燃劑使用，阻燃效果更加優(yōu)異。
三、結(jié)論
1、PTFE的加入能進(jìn)一步降低阻燃ABS的峰值熱失重速率，顯著降低材料的燃燒時間，提高材料的阻燃等級。
2、PTFE的加入對阻燃ABS的力學(xué)性能影響較小，且在一定程度上提高材料的韌性。
PTFE對阻燃ABS材料的加工性能影響較為明顯，使用中應(yīng)根據(jù)需要調(diào)整用量。
