تاثیر PTFE بر عملکرد ABS بازدارنده شعله

کوپلیمر اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS) دارای خواص الکتریکی عالی، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر روغن، پایداری شیمیایی و خواص ضربه است و به طور گسترده در زمینه های الکترومکانیک، لوازم خانگی و حمل و نقل استفاده می شود.با این حال، شاخص اکسیژن ABS تنها 18٪ است و می تواند پس از آتش سوزی به سوختن ادامه دهد، که محصولات آن را در بسیاری از زمینه های کاربردی محدود می کند.به منظور دستیابی به رتبه بازدارنده شعله ABS به UL94 V-0، مقدار بازدارنده شعله اضافه شده به طور کلی زیاد است.خواص مکانیکی مواد کاهش می یابد، و هزینه بالاتر است.

کوپلیمر اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS) دارای خواص الکتریکی عالی، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر روغن، پایداری شیمیایی و خواص ضربه است و به طور گسترده در زمینه های الکترومکانیک، لوازم خانگی و حمل و نقل استفاده می شود.با این حال، شاخص اکسیژن ABS تنها 18٪ است و می تواند پس از آتش سوزی به سوختن ادامه دهد، که محصولات آن را در بسیاری از زمینه های کاربردی محدود می کند.به منظور دستیابی به رتبه بازدارنده شعله ABS به UL94 V-0، مقدار بازدارنده شعله اضافه شده به طور کلی زیاد است.خواص مکانیکی مواد کاهش می یابد، و هزینه بالاتر است.

پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) اثر ضد ریزش خوبی دارد و به طور گسترده در PC/ABS بازدارنده شعله و سایر مواد استفاده شده است، اما گزارش های تحقیقاتی کمی در مورد PTFE در ABS بازدارنده شعله وجود دارد.بازدارنده ABS رایج در صنعت، ضمن معرفی PTFE، تاثیر PTFE بر عملکرد ABS بازدارنده شعله را مورد بحث قرار داد.

1. بخش تجربی

1.1.مواد اولیه اصلی

ABS، تریازین برومه، تری اکسید آنتیموان، PTFE، آنتی اکسیدان ها، روان کننده ها و غیره.

1.2.تجهیزات اصلی

اکسترودر دو پیچ: نوع SHJ-35;دستگاه قالب گیری تزریق: نوع T80;دستگاه تست جهانی الکترونیکی کامپیوتری: نوع CM6104.ابزار اندازه گیری دمای تغییر شکل حرارتی: 303;آنالایزر حرارتی (TG): نوع 209C.تستر ضربه پاندول: مدل ZBC-25B;ابزار نرخ جریان مذاب (MFR): MPXRZ-40A;تستر احتراق افقی و عمودی: مدل HVR-2.

1.3.آماده سازی نمونه

ABS را در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 3 تا 5 ساعت خشک کنید، سپس ABS، تریازین برومه، تری اکسید آنتیموان، PTFE و سایر مواد افزودنی را به طور یکنواخت مخلوط کنید، ذوب کرده و از طریق یک اکسترودر دو پیچ برای اکستروژن و دانه بندی مخلوط کنید.دمای اکستروژن 215-225 ℃، سرعت پیچ 360 دور در دقیقه است.سپس آن را دمیده و در دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت خشک می کنند، سپس به نمونه استاندارد تزریق می شود، دمای تزریق 200 ~ 210 درجه سانتیگراد است.

1.4.آزمون عملکرد

عملکرد احتراق: مطابق با UL94 آزمایش شده است.عملکرد کششی: مطابق با GB/T 1040-1992 آزمایش شده است.مقاومت خمشی: مطابق با GB/T 9341-2000 آزمایش شده است.استحکام ضربه بریدگی کنسول: مطابق با GB/T 1843-1996 آزمایش شده است.MFR: با توجه به GB/T 3682-==2000 تست، دما 220 ℃، بار 220 کیلوگرم؛دمای اعوجاج گرما: تست مطابق با GB/T 16341-2004؛تجزیه و تحلیل TG: نرخ گرمایش 10. C/min،.محدوده دما 30 ~ 700 ℃، تحت جو نیتروژن است.

2. نتایج و بحث

2.1.نمونه بدون بازدارنده شعله پس از اولین احتراق کاملاً می سوزد و اثر بازدارنده شعله ضعیف است.هنگامی که مقدار معینی از تریازین برم دار و ضد شعله تری اکسید آنتیموان اضافه می شود، اثر بازدارنده شعله به وضوح بهبود می یابد و سطح بازدارنده شعله به سطح UL94V-2 می رسد، اما زمان سوختن طولانی تر است، و اثر بازدارنده شعله هنوز وجود ندارد. ایده آل.افزودن PTFE زمان سوختن مواد را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.هنگامی که 0.2٪ PTFE اضافه می شود، سطح بازدارنده شعله مواد از V-2 به V-0 افزایش می یابد.این به این دلیل است که PTFE نقطه ذوب بالایی دارد (323 درجه سانتیگراد) و در دمای پردازش مواد ذوب نمی شود، اما به راحتی فیبریلاسیون می شود تا یک شبکه الیافی تحت نیروی برشی ترکیبی تشکیل شود که باعث کاهش انتشار شعله می شود.

2.2.پس از افزودن بازدارنده شعله، استحکام ضربه ای بریدگی مواد به شدت کاهش می یابد، در حالی که سایر خواص مکانیکی کمی تغییر می کند.در مقابل، زمانی که مواد ضد شعله و PTFE به طور همزمان اضافه شوند، چقرمگی مواد در مقایسه با استفاده از بازدارنده‌های شعله به تنهایی بهبود می‌یابد و با افزایش مقدار PTFE، مقاومت ضربه‌ای بریدگی مواد نیز افزایش می‌یابد. که ممکن است ساختار شبکه فیبر تشکیل شده توسط PTFE در ماده تا حد مشخصی نقش تقویت کننده را ایفا کند.

2.3.با افزایش مقدار PTFE، MFR مواد به تدریج کاهش می یابد.وقتی مقدار PTFE اضافه شده 0.3٪ باشد، MFR ABS بازدارنده شعله از 23.1 گرم در 10 دقیقه به 14.5 گرم در 10 دقیقه کاهش می یابد، که نشان دهنده تأثیر PTFE بر خواص جریان مواد است.بزرگتر عمدتا به دلیل وجود مواد تشکیل دهنده فیبر PTFE است که مانع از جریان مولکول های ABS می شود.با توجه به ساختار خاصی که توسط PTFE در طول پردازش ایجاد می شود، نوارهای مواد در خروجی نوار مواد متورم می شوند و در نتیجه نوارهای مواد ضخیم تر و گلوله شدن کندتر می شوند.اکستروژن مواد بدون PTFE طبیعی تر است.

2.4.تجزیه و تحلیل TG و DTG مواد

در فرآیند کاهش وزن حرارتی ABS خالص تنها یک پیک کاهش وزن حرارتی وجود دارد و در فرآیند کاهش وزن حرارتی ABS مقاوم در برابر شعله دو پیک کاهش وزن حرارتی ظاهر می شود.پیک اول ناشی از تجزیه مواد بازدارنده شعله و پیک دوم ناشی از تجزیه ABS است.با افزودن PTFE، حداکثر دمای کاهش وزن حرارتی (427 درجه سانتیگراد) ABS 1.8 درجه سانتیگراد بیشتر از ABS خالص (428.8 درجه سانتیگراد) است، اما اوج میزان کاهش وزن حرارتی تفاضلی (نرخ اتلاف گرمای جرمی) 11.7٪ در دقیقه) فقط حداکثر نرخ کاهش وزن حرارتی تفاضلی ABS خالص (18.8٪ در دقیقه) 62.2٪ است که 7.9٪ کمتر از اوج کاهش وزن حرارتی تفاضلی (12.7٪ در دقیقه) نمونه 28 بدون است. PTFE اضافه شد.افزودن PTFE می تواند عملکرد بازدارنده شعله مواد را بهبود بخشد.

بروموتریازین و تری اکسید آنتیموان، بازدارنده های معمولی هالوژن-آنتیموان هستند که نه تنها واکنش بازدارنده شعله فاز گاز را تغییر می دهند، بلکه واکنش تخریب حرارتی فاز متراکم را نیز تغییر می دهند.میزان کربن باقیمانده از ABS خالص در دمای 700 درجه سانتیگراد 1.2٪ است و ABS بازدارنده شعله با تریازین برومه و تری اکسید آنتیموان به آن اضافه می شود.میزان کربن باقیمانده در دمای 700 درجه سانتیگراد 3.5٪ است.تشکیل لایه کربن نیز به افزایش مقاومت مواد کمک می کند.اشتعال پذیریدر همان زمان، نرخ کربن باقیمانده در 700 درجه سانتیگراد با PTFE اضافه شده 3.6٪ بود که نشان می دهد که PTFE در ترویج تشکیل کربن شکست خورده است.افزودن PTFE ممکن است ساختار لایه کربن متراکم تر و عایق بهتر و موانع اکسیژن را تقویت کند، بنابراین با استفاده از بازدارنده شعله هالوژن-آنتیمون، اثر بازدارنده شعله عالی تر است.

3. نتیجه گیری

3.1.افزودن PTFE می تواند اوج میزان کاهش وزن حرارتی ABS بازدارنده شعله را کاهش دهد، زمان سوختن مواد را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و درجه بازدارنده شعله مواد را بهبود بخشد.

3.2.افزودن PTFE تأثیر کمی بر خواص مکانیکی ABS بازدارنده شعله دارد و تا حدی چقرمگی مواد را بهبود می بخشد.

3.3.PTFE تأثیر قابل توجهی بر عملکرد پردازش مواد ABS مقاوم در برابر شعله دارد و دوز باید بر اساس نیاز در طول استفاده تنظیم شود.