sommari

Il 9,10-diidro-9-ossa-10-fosfa-fenantrene-10-ossido (DOPO) è stato utilizzato come ritardante di fiamma per la preparazione di poliuretano termoplastico rinforzato con fibra di vetro lunga al 20% (LGF)/polibutilene tereftalato/DOPO (20% LGF/TPU/PBT/DOPO) sono stati preparati compositi ritardanti di fiamma e sono state studiate le proprietà ritardanti di fiamma, reologiche e meccaniche dei compositi ritardanti di fiamma. I risultati hanno mostrato che le proprietà ignifughe dei compositi ignifughi sono state gradualmente migliorate con l'aumento del dosaggio di DOPO, e il grado ignifugo dei compositi ignifughi era V-0 e l'indice di ossigeno finale era del 24,5% quando la frazione di massa DOPO era del 9%. Il meccanismo ritardante di fiamma dei compositi ritardanti di fiamma è principalmente ritardante di fiamma in fase gassosa, integrato da ritardante di fiamma in fase coesiva.

parole chiave

Poliuretano
Polibutilene tereftalato
Fibra di vetro lunga
Proprietà ignifughe
comportamento reologico

introduzione

Il polibutilene tereftalato (PBT) ha eccellenti proprietà meccaniche, stabilità termica, stabilità dimensionale ed è ampiamente utilizzato nell'elettronica, nel settore automobilistico e nei trasporti. Tuttavia, la resina a base di PBT è facile da bruciare ed è più difficile formare uno strato di carbone sulla superficie durante la combustione, che è accompagnato da un grave fenomeno di fusione e da una facile propagazione della fiamma, che ne limita l'applicazione. Pertanto, è necessario effettuare la modifica ritardante di fiamma di PBT.9,10-Diidro-9-oxa-10-fosfa-fenantrene-10-ossido (DO PO) è un efficiente ritardante di fiamma al fosforo non alogenato, che è ampiamente utilizzato nella ricerca di materiali ignifughi a base di polimeri. Con la crescente domanda di prestazioni del prodotto, i compositi ritardanti di fiamma PBT devono essere rafforzati, e il metodo di rinforzo economico è principalmente PBT rinforzato con fibra di vetro (GF). Rispetto al GF corto, i compositi ritardanti di fiamma PBT rinforzati con GF lungo (LGF) presentano i vantaggi di elevata resistenza, alto modulo, buona stabilità dimensionale, ecc. Di seguito, DOPO viene utilizzato come ritardante di fiamma, che è un alogeno altamente efficiente - ritardante di fiamma a base di fosforo. Di seguito, vengono preparati compositi ignifughi in elastomero termoplastico rinforzato (TPU) al 20% di LGF/PBT utilizzando DOPO come ritardante di fiamma e le proprietà ignifughe, il comportamento reologico e le proprietà meccaniche del 20% di LGF/TPU/PBT /Si studiano i compositi ignifughi DOPO. alto modulo, buona stabilità dimensionale, ecc. Di seguito, DOPO viene utilizzato come ritardante di fiamma, che è un ritardante di fiamma a base di fosforo privo di alogeni altamente efficiente. Di seguito, vengono preparati compositi ignifughi in elastomero termoplastico rinforzato (TPU) al 20% di LGF/PBT utilizzando DOPO come ritardante di fiamma e le proprietà ignifughe, il comportamento reologico e le proprietà meccaniche del 20% di LGF/TPU/PBT /Si studiano i compositi ignifughi DOPO. alto modulo, buona stabilità dimensionale, ecc. Di seguito, DOPO viene utilizzato come ritardante di fiamma, che è un ritardante di fiamma a base di fosforo privo di alogeni altamente efficiente. Di seguito, vengono preparati compositi ignifughi in elastomero termoplastico rinforzato (TPU) al 20% di LGF/PBT utilizzando DOPO come ritardante di fiamma e le proprietà ignifughe, il comportamento reologico e le proprietà meccaniche del 20% di LGF/TPU/PBT /Si studiano i compositi ignifughi DOPO.

test

1.1 Principali materie prime e strumenti

PBT; LGF; tpu; DOPO; terpolimero di etilene-butil acrilato-glicidil metacrilato (PTW).

Macchina di prova universale; estrusore bivite; reometro rotazionale; microscopio elettronico a scansione (SEM); tester di combustione verticale; misuratore dell'indice di limitazione dell'ossigeno (LOI).

1.2 Preparazione del campione

(1) PBT, TPU, compatibilizzante PTW a 80 ℃ secco 6 ore in standby, quindi in conformità con il rapporto di massa PBT e TPU di 20:80 per la miscelazione di omogeneo, quindi sarà 0, 8%, 9 %, 10%, 12% del DOPO e 20% della qualità del LGF per compounding, la preparazione di compositi ignifughi, rispettivamente, registrati come 20% LGF/TPU/PBT, 20% L LGF/TPU/PBT /8% DOPO, 20% LGF/TPU/PBT/9% DOPO, 20% LGF/TPU/PBT/10% DOPO, 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO.
Utilizzando il metodo di impregnazione allo stato fuso, dopo l'estrusione, l'impregnazione (250 ℃), il raffreddamento e il traino, il masterbatch composito LGF/TPU/PBT/DOPO viene tagliato in una lunghezza di 12 mm.
(2) Miscelazione ed estrusione secondo il rapporto 50:50 di resina matrice e DOPO per preparare masterbatch ritardante di fiamma.

1.3 Test delle prestazioni e caratterizzazione

Proprietà reologiche: i compositi ritardanti di fiamma LGF/TPU/PBT/DOPO sono stati scansionati in modalità piastra parallela a 235 ℃ e la frequenza (ω) era 0,1-650,0 s-1.

Analisi SEM: le sezioni di compositi ritardanti di fiamma sono state trattate con azoto liquido e la morfologia è stata osservata sotto la tensione accelerata di 20 kV.
La resistenza alla trazione è stata testata secondo GB/T1040.1-2006;
La resistenza alla flessione è stata testata secondo GB／T 9341-2008;
La resistenza all'impatto con intaglio è testata secondo GB／T1843-2008;
Le prestazioni ignifughe sono testate secondo ISO5660-1-2015;
Le prestazioni di combustione verticale sono testate secondo GB/T2408-2008 e sono richiesti almeno 5 campioni per ciascun gruppo;
LOI in conformità con il test GB/T2406.2-2009, la dimensione del campione di 80 mm × 10 mm × 4 mm.

Risultati e discussione

1. Prestazioni di combustione dei compositi ritardanti di fiamma
Con l'aumento di DOPO, AV-HRR, PHRR e THR dei compositi ritardanti di fiamma hanno mostrato una tendenza decrescente, rispetto al 20% LGF/TPU/PBT senza ritardante di fiamma, l'AV-HRR, PHRR e THR del 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO sono diminuiti rispettivamente del 19,37%, 41,28% e 23,03%. AV-HRR, PHRR e THR del 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO sono diminuiti rispettivamente del 19,37%, 41,28% e 23,03%. Allo stesso tempo, con l'aumento della quantità di DOPO, la resa di CO e il TSR dei compositi ritardanti di fiamma stanno gradualmente aumentando, mentre AV-EHC e MAHRE stanno gradualmente diminuendo. Mostra che l'aumento dell'uso di DOPO aiuta a migliorare le prestazioni ignifughe dei materiali compositi ignifughi.

2. Morfologia strutturale dello strato di carbonio dei compositi ignifughi
Il GF dei compositi ignifughi svolge il ruolo di supporto dello scheletro e lo strato di carbonio formatosi durante la combustione ricopre la superficie del GF. Allo stesso tempo, lo strato di carbone sulla superficie dei compositi ritardanti di fiamma aumenta, ma tutti gli strati di carbone dei compositi ritardanti di fiamma hanno dei buchi nella struttura, che non sono strati di carbone densi e non possono svolgere il ruolo di isolamento dell'ossigeno e buon isolamento termico, e porterà all'ingresso di ossigeno nell'area non decomposta dei compositi ignifughi attraverso i fori e la formazione di fumo da parte dei componenti volatili combustibili decomposti dei compositi ignifughi che possono sfondare molto facilmente lo strato di carbone, che indica che il ritardo di fiamma dei compositi ritardanti di fiamma è principalmente dovuto alla fase vapore, e la fase condensata è dalla fase condensata. Ciò indica che il meccanismo ritardante di fiamma dei compositi ritardanti di fiamma è ritardante di fiamma in fase gassosa e in fase coesiva.

3. Comportamento reologico dei compositi ritardanti di fiamma
Nella regione delle alte frequenze, il comportamento reologico dei compositi ritardanti di fiamma addizionati con DOPO è inferiore a quello di quelli non aggiunti con DOPO, perché l'aggiunta di DOPO riduce il grado di aggrovigliamento delle catene molecolari dei fusi dei compositi ritardanti di fiamma , riduce la resistenza allo scorrimento e aumenta il movimento dei segmenti della catena. Inoltre, nella regione delle basse frequenze, le proprietà reologiche dei compositi ignifughi aggiunti con DOPO sono superiori a quelle dei compositi non aggiunti con DOPO. Questo perché l'aggiunta di DOPO migliora il grado di aggrovigliamento delle molecole di fusione nei compositi ignifughi dopo il processo di taglio ad alta frequenza e riduce la capacità delle molecole di fusione di muoversi nei segmenti di catena, aumentando così la resistenza al flusso dello scioglimento.
Con l'aumento del DOPO, le proprietà reologiche dei compositi ritardanti di fiamma aumentano gradualmente e la curva del fattore di perdita si allunga, il che è dovuto al fatto che con l'aumento del DOPO aumenta il punto di entanglement delle molecole di fusione dei compositi ritardanti di fiamma, la catena la mobilità del segmento delle molecole di fusione aumenta e il tempo di rilassamento aumenta.

4. Proprietà ignifughe dei compositi ignifughi
Tutti i compositi ignifughi non hanno mostrato il fenomeno di fusione e gocciolamento durante la combustione verticale. Inoltre, quando la frazione di massa DOPO è inferiore al 9%, i compositi ignifughi non possono raggiungere il grado V-0. Con l'aumento dell'utilizzo di DOPO, il LOI dei compositi ritardanti di fiamma è aumentato gradualmente, ma l'aumento non è molto evidente, il che indica che DOPO è utilizzato principalmente come principale ritardante di fiamma in fase gassosa e ritardante di fiamma in fase coesiva nei compositi ritardanti di fiamma.

5. Morfologia della sezione trasversale dei compositi ritardanti di fiamma
Tutte le sezioni di impatto dei compositi ritardanti di fiamma mostravano fori in cui il GF era stato estratto, mentre le sezioni di impatto dei compositi ritardanti di fiamma senza DOPO presentavano fori e la superficie di GF era ricoperta di resina. Ciò dimostra che l'aggiunta di DOPO porta alla riduzione dell'adesione interfacciale e della forza interfacciale dei compositi ritardanti di fiamma, che a sua volta porta alla riduzione delle loro proprietà meccaniche.

6. Proprietà meccaniche dei compositi ritardanti di fiamma
Le proprietà meccaniche dei compositi ritardanti di fiamma aggiunti DOPO sono inferiori a quelle dei compositi non aggiunti DOPO e le proprietà meccaniche dei compositi ritardanti di fiamma diminuiscono gradualmente con l'aumento del dosaggio DOPO.

Risultati

(a) Il PHRR, AV-HRR, AV-EHC e THR dei compositi ritardanti di fiamma sono diminuiti con l'aumento dell'uso di DOPO, mentre la resa di CO e il TSR sono aumentati gradualmente. 

(b) Lo strato di carbonio che ricopre la superficie GF dei compositi ritardanti di fiamma è aumentato con l'aumento dell'uso di DOPO, ma la struttura dello strato di carbonio presentava dei fori, il che indicava che il meccanismo ritardante di fiamma dei compositi ritardanti di fiamma era dominato dal gas ritardante di fiamma in fase, integrato da ritardante di fiamma in fase coesiva.

(c) Nella regione ad alta frequenza, le proprietà reologiche dei compositi ritardati di fiamma sono inferiori a quelle senza DOPO.

(d) Le proprietà meccaniche dei compositi ignifughi hanno mostrato una tendenza decrescente con l'aumento della quantità di DOPO. 

Xiamen LFT plastica composita Co., Ltd.