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1、无卤阻燃HIPS的制备及性能分析摘要:采用不同类型和不同用量的无卤阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)熔融混合,制得无卤阻燃HIPS。考察了阻燃剂的品种和用量对HIPS阻燃效果的影响,对研制的阻燃HIPS进行阻燃性能测试和燃烧热的测试,并叙述了各阻燃剂的基本阻燃机理。关键词:无卤阻燃剂;HIPS;阻燃效果中图分类号:O632.13;TQ314.24+8文献标识码:A高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是一种具有优良力学性能的工程塑料。该材料可用来生产电视机、收录机的机壳和部件以及冰箱内衬与各种仪表外壳,大量应用于纺织用器材、电
2、器设备零件、空调设备、洗衣机、电话、玩具、吸尘器、照明装置和办公用具等;此外由抗冲聚苯乙烯低发泡制成的材料能锯、刨,外观似木材,可用于包装、家具、建筑材料等。但由于HIPS属于易燃高分子材料,对有阻燃使用要求的塑料制件的生产受到了限制。为了适应阻燃要求,目前国内市场主要是采用含卤素有机物和三氧化二锑复配的阻燃剂生产阻燃HIPS。近年来溴系阻燃剂受到二恶英问题的困扰,同时用其(溴—锑系统)阻燃的高分子材料在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体,目前国外已大量以无卤阻燃剂进行替代。中国工业中高分子材料所用阻燃剂近
3、80%为含卤阻燃剂,特别是以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表的含溴阻燃剂效率高、用量少,中国供出口电子电气类产品中70%~80%都用此类阻燃剂。为了适应国际上对无卤阻燃塑料的需要,减少使用或不使用含卤素阻燃剂必将成为阻燃塑料行业的发展趋势,因此研制无卤、低烟的环保型阻燃HIPS有着十分重要的现实意义。本文对无卤阻燃HIPS的制备方法进行了研究,并对制得材料的性能进行了分析。1实验部分1.1基本原料HIPS,扬子巴斯夫476L;Mg(OH)2,山东海化股份有限公司氢氧化镁厂;硼酸锌,山东泰星精细化工有限公司;高聚磷酸
4、铵复合阻燃剂(APP),成都杰邦力新材料有限公司;三聚氰胺(MEL),江苏新亚化工集团公司;季戊四醇(PER);氰尿酸三聚氰胺盐(MCA),四川省精细化工研究设计院;分散剂,TS-2A,苏州兴泰国光化学助剂有限公司;MBS,浙江龙化塑料助剂有限公司M-22;Sb2O3,春兴集团上海涵丰实业有限公司。1.2主要设备及仪器高速混合机,SHR-10A,张家港市意利机械有限公司;双辊塑炼机,SK-160B,上海橡胶机械厂;平板硫化机QLB,上海第一橡胶机械厂;挤出机SJ-45B,上海挤出机厂;注塑机BOLE125/80A-
5、I,宁波双马机械厂;氧指数测定仪,JF-3,江宁县分析仪器厂;电子万能试验机,WDT-20D型,长春第二试验机有限责任公司。1.3试验试样制备1.3.1燃烧试样将HIPS与阻燃剂等其他助剂按配方称量,在高速混合机中混合5~6min,出料冷却后,取混合物料置于双辊塑炼机混炼、塑化、拉片,把片材定量放入模具并置于平板硫化机中,加热、加压、冷却,经裁剪制得燃烧标准试样。工艺参数:双辊塑炼温度:190~210℃;模压温度:200℃;压力:7MPa;时间:10min。1.3.2力学性能试样按实验配方分别称量HIPS、阻燃剂和
6、分散剂,将称量好的HIPS、阻燃剂分别从加料口倒入高速捏合机,高速搅拌约15~20min。通过高速搅拌,物料HIPS在高速搅拌作用下,与高速捏合机内壁和搅拌器产生摩擦热,物料温度升高。这时,高速捏合机内壁温度约100℃左右,再从加料口加入分散剂,搅拌3~5min,出料冷却。物料冷却后用单螺杆挤出机挤出,挤出条料经空气冷却,引入切粒机切粒、包装。挤出造粒工艺参数:Ⅰ区:85~100℃;Ⅱ区:160~180℃;Ⅲ区:180~200℃;Ⅳ区:190~210℃。螺杆转速:40～60r/min。将阻燃HIPS粒料用注射机注射
7、标准试样。注射工艺参数:注射温度:加料段:85~100℃;压缩段:160~180℃;均化段:190~210℃。注射压力:6~7MPa。1.4塑料测试项目及测试标准氧指数按GB/T2406—93测试;密度按GB1033—86测试;拉伸强度按GB/T1040—1992测试;弯曲强度按GB/T9341—2000测试;冲击强度按GB/T1043—93测试;垂直燃烧按GB/T2408—1980测试。2结果与讨论2.1阻燃HIPS原料的选择2.1.1Mg(OH)2复合阻燃剂Mg(OH)2阻燃剂具有阻燃、消烟、防流滴、热稳定性好
8、、不产生腐蚀性气体、不挥发、效果持久、无毒性、不污染环境和价格低廉的特点。由于Mg(OH)2属无机填料,与有机高分子材料相容性差,而且用量较多,因此对于阻燃材料的力学性能较大。为了减少不利因素,笔者采用了经硅烷处理、粒径小于3μm的轻质Mg(OH)2。经硅烷处理的Mg(OH)2与HIPS共混体系具有良好的加工性,硅烷本身具有一定的阻燃性,小粒径的Mg(OH)
