双环笼状磷酸酯硅氧烷阻燃pc-abs合金的研究

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1、双环笼状磷酸酯硅氧烷阻燃PC/ABS合金的研究第一章绪论1.1引言PC/ABS合金是工业上应用最广泛的合金之一，主要成分为聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物(ABS)，充分发挥了PC组分良好的力学性能和耐热性能，同时ABS具有良好的加工流动性和较高的性价比，相互弥补各自的不足，使PC/ABS合金在汽车产业、化工材料、电子电机等领域发挥着巨大的作用。然而PC/ABS在高温和易燃环境中使用，需要阻燃改性。PC/ABS(7:3)合金（质量比，下同）在UL-94垂直燃烧测试中未能达到V-2等级，极限氧指数（LOI）也较低，只有20.6%，属于易燃材料。未改

2、性的PC/ABS合金在火灾环境中迅速燃烧，并产生大量的有毒气体和浓烟，对生命以及财产安全造成了巨大威胁。目前，无卤阻燃PC/ABS合金，已经是研究的热门课题之一。目前常用的阻燃改性PC/ABS方法是加入阻燃助剂，使聚合物在受热燃烧过程中发生化学变化，在气相或者凝聚相中产生阻燃作用，从而提高其阻燃性能。但往往会造成合金在加工流动性、力学性能、耐热性能和外观等方面下降[1,2]。因此，如何在阻燃性能和其它方面的性能之间达到平衡，是该课题的关键科学问题之一。.........1.2聚合物阻燃改性研究1.2.1聚合物燃烧机理聚合物的燃烧过程分为五个阶段：加热，热分解，点

3、燃，燃烧和火焰传递[3,4]。1.加热大多数聚合物的加热过程中，加热源头来自外部，如热传递，热对流等方面。少数情况下存在自身化学反应而产生大量的热，激发其进行一下步的热分解过程。对于热塑性高聚物，如PE，PP，PC等，加热过程中会引起聚合物的软化，熔融以及滴落等不同程度的物理变化，大部分的热能都被耗损在聚合物的热变形上，在此过程中，聚合物一般不涉及分解过程[5]。2.热分解当聚合物温度上升到分解温度Td时，分子中较弱的键吸收热量而断裂，造成聚合物的分解。可以分为有氧及无氧两种情况[6]。在无氧条件下，通常是长碳链的断裂，形成自由基，从而引发进一步分解过程。或者是

4、形成氢自由基，转移到另外的碳原子中，形成双键的结构，也是无氧分解的常见过程。有氧分解是指在与氧气接触的情况，产生一系列如羧酸，醛类小分子，但是有研究指出，在300℃高温以上，无氧分解的速率要大于有氧分解[7]，原因是有氧分解主要在气相中起主要作用，而聚合物在空气中挥发小分子速率有限。3.点燃主要指在氧气浓度达到一定限度，聚合物产生大量自由基团，通过对流传热或者热传导过程，使基体本身着火燃烧，主要分为自燃和闪燃[8]。4.燃烧燃烧过程是热流通过对流与传导两种方式在气相和凝聚相中进行循环，在助燃剂量足，凝聚相中产生的自由基团数量大于可燃物消耗的数量的情况下，即使撤销

5、外在火源，基体也会持续燃烧下去。可燃物、助燃气体以及可燃温度是燃烧过程中三个重要的因素[9,10]。5.火焰传递火焰传递受到多种因素的影响，例如可燃物的可燃程度、空气的接触面积以及接触表面温度的高低都会影响火焰在聚合物中的传播。是一个发生在气相凝聚相以及界面层等多个层次的复杂化学与物理过程。聚合物的燃烧过程分为五个阶段：加热，热分解，点燃，燃烧和火焰传递[3,4]。........第二章PPSi阻燃PC/ABS(85:15)合金2.1引言PC、ABS的质量配比为85:15时，PC/ABS合金具备优良的力学性能、耐热性能和抗冲击性能，广泛应用于汽车内部零件，商务机

6、械以及照明设备中，并随着汽车、机械、电子设备等工业的迅速发展，近5年国际市场保持8%的产量增长率[2]。但是PC/ABS合金阻燃性能差，未能通过UL-94垂直燃烧V-2等级，极限氧指数为22%，属于易燃材料。在本章节中，采用PPSi为耐高温阻燃剂，进行阻燃改性PC/ABS(85:15)合金的研究，研究PPSi对PC/ABS合金的阻燃效果和阻燃机理。并研究PPSi对PC/ABS的力学性能、加工流动性和热变形温度的影响。......2.2实验部分2.2.1实验材料PC，PC-122，LG聚碳酸酯有限公司，韩国；ABS，XR401，韩国LG化学，韩国；阻燃剂（PPSi

7、），实验室制备；相容剂聚二甲基硅氧烷-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，工业品，三菱株式会社提供，日本；抗滴落剂聚四氟乙烯（PTFE），工业品，大金工业株式会社提供，日本；抗氧剂B215，工业品，大金工业株式会社提供，日本。2.2.2表征仪器与测试设备双螺杆挤出机，LTG26-N2型，LabTechEngineeringCorp.Ltd，德国；注塑机，EC75N，TOSHIBA，日本；万能材料试验机，Zis，Horiba，法国；热重分析-傅里叶变化红外光谱联用仪:STA-449C综合热分析仪，Netzsch，德国；傅里叶变化红外光谱仪，Bruker，德国。.....

8、...第三章PPSi阻燃