当前,随着热塑性弹性体的广泛应用,对其进行阻燃改性是十分必要的。然而,传统的有卤阻燃剂,由于发烟量大,污染环境等弊病,正面临困境。膨胀型阻燃剂(ＩＦＲ)以磷氮为阻燃元素,不含卤素,该类阻燃剂在高聚物燃烧时,表面能生成一层均匀的多孔炭质泡沫层,该泡沫层可以隔氧、隔热、抑烟,因而具有良好的阻燃及抑烟作用,是实现无卤阻燃的一条重要途径。
1 试验部分
1.1 原料乙烯-辛烯共聚物(ＰＯＥ)8300,美国杜邦公司;改性剂(ＡＲ),市售;ＩＦＲＰＮＰ聚磷酸铵(后文用ＰＮＰ代替),市售;偶联剂ＳＢ,青岛四维化工有限公司。
1.2 试样制备及性能测试试样制备:控制双辊开练机辊温在160～170℃,混炼5ｍｉｎ,下1ｍｍ片;165℃平板硫化机压片。性能测试:拉伸性能执行ＧＢ1040-79;阻燃性能,氧指数测定按ＧＢ/Ｔ2406-93标准。
2 结果与讨论本试验将ＰＯＥ与ＡＲ共混,制得符合性能要求的试样,研究ＩＦＲ在混合试样中的作用。
2.1 ＩＦＲ用量对试样力学性能的影响从图1可见,试样拉伸强度、断裂伸长率均随ＰＮＰ用量增加呈现出先上升后下降的趋势。当加入少量ＰＮＰ5份时(ＰＯＥ为100份,下同),试样拉伸强度下降4ＭＰａ,断裂伸长率也下降了50%;而后,随着ＰＮＰ用量增加,性能又提高,当ＰＮＰ用量为15份时,试样的拉伸强度及断裂伸长率均达到最高,拉伸强度为14.98ＭＰａ,断裂伸长率为742.2%,比空白试样还要稍高;当ＰＮＰ用量超过15份后,性能又逐渐下降,ＰＮＰ用量如果达到40份,试样拉伸强度下降至10ＭＰａ。
ＰＮＰ之所以形成这种影响是由于ＰＮＰ填充量小时,由于其细小颗粒可与基体一起,承担载荷,对强度和伸长率的影响不明显。填充量大时,受填料与基体之间界面粘结不良的影响,试样性能会变差。
2.2 ＩＦＲ用量对试样阻燃性能的影响从图2可见,随ＰＮＰ用量增加,试样的氧指数逐步提高。小于30份时,阻燃效果不明显。当阻燃剂用量达到35～40份,氧指数大大提高,可达到阻燃级。
2.3 偶联剂ＳＢ对试样性能的影响由图3(ａ)可见,在ＰＮＰ用量为15份时,ＳＢ的加入不但没有提高试样的力学性能,反而造成了试样性能下降。从图3(ｂ)可见,当ＰＮＰ用量为35份时,加入适量ＳＢ,可大大提高力学性能。当ＳＢ用量为ＰＮＰ质量的1%时,试样强度比空白试样分别提高了1ＭＰａ;ＳＢ质量分数再增加试样性能不再提高;ＳＢ质量分数达2%以后,试样强度及伸长率下降。
这是因为,当ＰＮＰ含量较少时,ＳＢ的加入起不到其应有的作用,只起一种普通填料的作用。当ＰＮＰ含量大时,ＳＢ可以将大分子与小分子很好的连接在一起。从而,提高试样力学性能。但是ＳＢ用量太大也会造成试样性能的下降。
2.4 偶联剂用量对试样阻燃性能的影响由图4可见,偶联剂的加入对试样阻燃性能的影响与对力学性能的影响基本一致。在ＳＢ为ＰＮＰ质量用量的2%时,氧指数达到27.8,高于不加ＳＢ的试样。这是由于加入ＳＢ后,可以使填料均匀分散在基体中,而且使两者很好地结合起来。这就可以降低阻燃剂用量同时,仍能提高体系的阻燃性能。
2.5 ＰＮＰ与Ａｌ(ＯＨ)3并用对体系阻燃性能的影响由图5可见,并用ＰＮＰ与Ａｌ(ＯＨ)3的体系比各自单用时的氧指数都要低。这是由于ＰＮＰ发挥作用需要3个要素:酸源、炭源和气源。Ａｌ(ＯＨ)3的存在,引入了碱性成分,破坏了酸源,使其起不到应有的阻燃效果。
3 结论ａ) 膨胀型阻燃剂添加量在35～40份时,可达阻燃要求,试样拉伸强度在10ＭＰａ以上。ｂ) 阻燃剂添加量高时,可用偶联剂ＳＢ来弥补体系力学性能的下降。ｃ) 膨胀型阻燃剂不宜与碱性物质并用,否则,无法发挥其膨胀特长。