resúmenes

Se utilizó 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfa-fenantreno-10-óxido (DOPO) como retardante de llama para la preparación de una fracción de masa de poliuretano/polibutileno termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga (LGF) al 20 %. Se prepararon compuestos retardantes de llama de tereftalato/DOPO (20% LGF/TPU/PBT/DOPO), y se midieron las propiedades retardantes de llama, reológicas y mecánicas. de los compuestos retardantes de llama fueron investigados. Los resultados mostraron que las propiedades retardantes de llama de los compuestos retardantes de llama mejoraron gradualmente con el aumento de la dosis de DOPO, y el grado retardante de llama de los compuestos retardantes de llama fue V-0 y el índice de oxígeno final fue del 24,5% cuando la fracción de masa de DOPO fue del 9%. El mecanismo retardante de llama de los compuestos retardantes de llama es principalmente retardante de llama en fase gaseosa, complementado con retardante de llama en fase cohesiva. Las propiedades mecánicas de los compuestos retardantes de llama disminuyeron con el aumento del nivel de DOPO.

palabras clave

Poliuretano
Tereftalato de polibutileno
Fibra de vidrio larga
Propiedades retardantes de llama
comportamiento reológico

Introducción

El tereftalato de polibutileno (PBT) tiene excelentes propiedades mecánicas, estabilidad térmica y estabilidad dimensional y se usa ampliamente en electrónica, automoción y transporte. Sin embargo, la resina a base de PBT es fácil de quemar y es más difícil formar una capa de carbón en la superficie durante la combustión, lo que va acompañado de un fenómeno grave de fusión y fácil propagación de la llama, lo que limita su aplicación. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo una modificación retardante de llama del PBT.9,10-Dihidro-9-oxa-10-fosfa-fenantreno-10-óxido (DO PO) es un retardante de llama de fósforo no halogenado eficaz, que se utiliza ampliamente utilizado en la investigación de materiales retardantes de llama a base de polímeros. Con la creciente demanda de rendimiento del producto, es necesario fortalecer los compuestos retardantes de llama de PBT, y el método de fortalecimiento rentable es principalmente PBT reforzado con fibra de vidrio (GF). En comparación con el GF corto, los compuestos retardantes de llama PBT reforzados con GF largo (LGF) tienen las ventajas de alta resistencia, alto módulo, buena estabilidad dimensional, etc. A continuación, se utiliza DOPO como retardante de llama, que es un halógeno altamente eficiente. -Retardante de llama a base de fósforo. A continuación, se preparan compuestos ignífugos de elastómero de poliuretano termoplástico (TPU) reforzado con 20% de LGF/PBT usando DOPO como retardante de llama, y ​​se analizan las propiedades ignífugas, el comportamiento reológico y las propiedades mecánicas de 20% de LGF/TPU/PBT. /Se investigan los compuestos retardantes de llama DOPO.

prueba

1.1 Principales materias primas e instrumentos

PBT; LGF; TPU; DOPO; Terpolímero de etileno-acrilato de butilo-metacrilato de glicidilo (PTW).

Máquina de prueba universal; extrusora de doble tornillo; reómetro rotacional; microscopio electrónico de barrido (SEM); probador de combustión vertical; Probador del índice limitante de oxígeno (LOI).

1.2 Preparación de muestras

(1) PBT, TPU, compatibilizador PTW a 80 °C seco durante 6 horas en espera, y luego de acuerdo con la relación de masa de PBT y TPU de 20:80 para la mezcla homogénea, y luego será 0,8% , 9%, 10%, 12% del DOPO y 20% de la calidad del LGF para la elaboración de compuestos, la preparación de compuestos ignífugos, respectivamente, registrados como 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.
Utilizando el método de impregnación por fusión, después de la extrusión, la impregnación (250 °C), el enfriamiento y el transporte, el masterbatch compuesto LGF/TPU/PBT/DOPO se corta en una longitud de 12 mm.
(2) Mezclar y extruir según la proporción 50:50 de resina de matriz y DOPO para preparar el masterbatch retardante de llama.

1.3 Prueba de rendimiento y caracterización

Propiedades reológicas: Los compuestos retardantes de llama LGF/TPU/PBT/DOPO se escanearon en modo de placa paralela a 235 °C y la frecuencia (Ï) fue de 0,1-650,0 s-1.

Análisis SEM: las secciones de compuestos retardantes de llama se trataron con nitrógeno líquido y la morfología se observó bajo un voltaje acelerado de 20 kV.
La resistencia a la tracción se probó según GB/T1040.1-2006;
La resistencia a la flexión se probó según GBï¼T 9341-2008;
La resistencia al impacto con muescas se prueba según GBï¼T1843-2008;
El rendimiento retardante de llama se prueba de acuerdo con ISO5660-1-2015;
El rendimiento de la combustión vertical se prueba de acuerdo con GB/T2408-2008 y se requieren al menos 5 muestras para cada grupo;
LOI de acuerdo con la prueba GB/T2406.2-2009, el tamaño de la muestra de 80 mm à 10 mm à 4 mm.

Resultados y discusión

1.Rendimiento de combustión de compuestos retardantes de llama
Con el aumento de DOPO, AV-HRR, PHRR y THR de los compuestos retardantes de llama mostraron una tendencia decreciente, en comparación con 20% LGF/TPU/PBT sin retardante de llama, AV-HRR, PHRR y THR de 20 % LGF/TPU/PBT/12% DOPO disminuyó un 19,37%, 41,28% y 23,03%, respectivamente. El AV-HRR, PHRR y THR de 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO disminuyeron un 19,37%, 41,28% y 23,03% respectivamente. Al mismo tiempo, con el aumento en la cantidad de DOPO, el rendimiento de CO y la TSR de los compuestos retardantes de llama aumentan gradualmente, mientras que AV-EHC y MAHRE disminuyen gradualmente. Muestra que el aumento del uso de DOPO ayuda a mejorar el rendimiento retardante de llama de los materiales compuestos retardantes de llama.

2. Morfología estructural de la capa de carbono de compuestos retardantes de llama
El GF de los compuestos retardantes de llama desempeña el papel de soporte del esqueleto y la capa de carbono formada durante la combustión cubre la superficie del GF. Al mismo tiempo, la capa de carbón en la superficie de los compuestos retardantes de llama aumenta, pero todas las capas de carbón de los compuestos retardantes de llama tienen agujeros en la estructura, que no son capas de carbón densas y no pueden desempeñar el papel de aislamiento de oxígeno y buen aislamiento térmico, y conducirá a la entrada de oxígeno en el área no descompuesta de los compuestos retardantes de llama a través de los agujeros y a la formación de humo por los componentes volátiles combustibles descompuestos de los compuestos retardantes de llama que pueden atravesar la capa de carbón muy fácilmente, lo que indica que el retardo de llama de los compuestos retardantes de llama se debe principalmente a la fase de vapor, y la fase condensada se debe a la fase condensada. Esto indica que el mecanismo retardante de llama de los compuestos retardantes de llama es retardante de llama en fase gaseosa y en fase cohesiva.

3. Comportamiento reológico de compuestos retardantes de llama
En la región de alta frecuencia, el comportamiento reológico de los compuestos retardantes de llama con DOPO añadido es menor que el de los compuestos sin DOPO, porque la adición de DOPO reduce el grado de entrelazamiento de las cadenas moleculares de las masas fundidas de compuestos retardantes de llama. , reduce la resistencia al flujo y aumenta el movimiento de los segmentos de la cadena. Además, en la región de baja frecuencia, las propiedades reológicas de los compuestos retardantes de llama con DOPO añadido son mayores que las de los compuestos con DOPO sin añadir. Esto se debe a que la adición de DOPO mejora el grado de entrelazamiento de las moléculas fundidas en los compuestos retardantes de llama después del proceso de cizallamiento de alta frecuencia y reduce la capacidad de las moléculas fundidas para moverse en los segmentos de la cadena, aumentando así la resistencia al flujo. de la masa fundida.
Con el aumento de DOPO, las propiedades reológicas de los compuestos retardantes de llama aumentan gradualmente y la curva del factor de pérdida se vuelve más larga, lo que se debe al hecho de que con el aumento de DOPO, aumenta el punto de entrelazamiento de las moléculas fundidas de los compuestos retardantes de llama, la cadena La movilidad de los segmentos de las moléculas fundidas aumenta y el tiempo de relajación aumenta.

4. Propiedades retardantes de llama de los compuestos retardantes de llama
Todos los compuestos retardantes de llama no mostraron el fenómeno de fusión y goteo durante la combustión vertical. Además, cuando la fracción de masa de DOPO es inferior al 9%, los compuestos retardantes de llama no pueden alcanzar el grado V-0. Con el aumento del uso de DOPO, el LOI de los compuestos retardantes de llama aumentó gradualmente, pero el aumento no es muy obvio, lo que indica que DOPO se utiliza principalmente como el principal retardante de llama en fase gaseosa y retardante de llama en fase cohesiva en compuestos retardantes de llama.

5. Morfología transversal de compuestos retardantes de llama
Todas las secciones de impacto de los compuestos retardantes de llama mostraron agujeros de donde se extrajo GF, mientras que las secciones de impacto de los compuestos retardantes de llama sin DOPO tenían agujeros y la superficie de GF estaba cubierta por resina. Esto muestra que la adición de DOPO conduce a la reducción de la adhesión interfacial y la resistencia interfacial de los compuestos retardantes de llama, lo que a su vez conduce a la reducción de sus propiedades mecánicas.

6. Propiedades mecánicas de los compuestos retardantes de llama
Las propiedades mecánicas de los compuestos retardantes de llama con DOPO añadido son menores que las de los compuestos sin DOPO añadido, y las propiedades mecánicas de los compuestos retardantes de llama disminuyen gradualmente con el aumento de la dosis de DOPO.

Hallazgos

(a) La PHRR, AV-HRR, AV-EHC y THR de los compuestos retardantes de llama disminuyeron con el aumento del uso de DOPO, mientras que el rendimiento de CO y la TSR aumentaron gradualmente.

(b) La capa de carbono que cubre la superficie GF de los compuestos retardantes de llama aumentó con el aumento del uso de DOPO, pero la estructura de la capa de carbono tenía agujeros, lo que indicaba que el mecanismo retardante de llama de los compuestos retardantes de llama estaba dominado por el gas. retardante de llama de fase cohesiva, complementado con retardante de llama de fase cohesiva.

(c) En la región de alta frecuencia, las propiedades reológicas de los compuestos retardantes de llama son inferiores a las de aquellos sin DOPO.

(d) Las propiedades mecánicas de los compuestos retardantes de llama mostraron una tendencia decreciente con el aumento de la cantidad de DOPO.

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