resumos

9,10-Di-hidro-9-oxa-10-fosfa-fenantreno-10-óxido (DOPO) foi utilizado como retardador de chama para a preparação de fração de massa de poliuretano/polibutileno termoplástico reforçado com 20% de fibra de vidro longa (LGF). Foram preparados compósitos retardadores de chama de tereftalato/DOPO (20% LGF/TPU/PBT/DOPO), e o retardamento de chama, propriedades reológicas e mecânicas dos compósitos retardadores de chama foram investigados. Os resultados mostraram que as propriedades retardantes de chama dos compósitos retardadores de chama foram gradualmente melhoradas com o aumento da dosagem de DOPO, e o grau retardador de chama dos compósitos retardadores de chama foi V-0 e o índice final de oxigênio foi de 24,5% quando a fração de massa de DOPO foi de 9%. O mecanismo retardador de chama dos compósitos retardadores de chama é principalmente retardador de chama em fase gasosa, complementado por retardador de chama em fase coesiva. As propriedades mecânicas dos compósitos retardadores de chama diminuíram com o aumento do nível de DOPO.

palavras-chave

Poliuretano
Tereftalato de polibutileno
Fibra de vidro longa
Propriedades retardadoras de chama
comportamento reológico

Introdução

O tereftalato de polibutileno (PBT) possui excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica, estabilidade dimensional e é amplamente utilizado em eletrônica, automotiva e transporte. Porém, a resina base PBT é fácil de queimar, sendo mais difícil formar uma camada de carvão na superfície durante a combustão, o que é acompanhado por um sério fenômeno de queda de derretimento e fácil propagação da chama, o que limita sua aplicação. Portanto, é necessário realizar a modificação retardadora de chama do PBT.9,10-Dihidro-9-oxa-10-fosfa-fenantreno-10-óxido (DO PO) é um retardador de chama de fósforo não halogenado eficiente, que é amplamente usado na pesquisa de materiais retardadores de chama à base de polímeros. Com a crescente demanda por desempenho do produto, os compósitos retardadores de chama PBT precisam ser reforçados, e o método de fortalecimento econômico é principalmente o PBT reforçado com fibra de vidro (GF). Em comparação com GF curto, os compósitos retardadores de chama PBT reforçados com GF longo (LGF) têm as vantagens de alta resistência, alto módulo, boa estabilidade dimensional, etc. A seguir, DOPO é usado como retardador de chama, que é um halogênio altamente eficiente -retardador de chama à base de fósforo isento de fósforo. A seguir, compósitos retardadores de chama de elastômero/PBT de poliuretano termoplástico reforçado com 20% de LGF são preparados usando DOPO como retardante de chama, e as propriedades retardantes de chama, comportamento reológico e propriedades mecânicas de 20% de LGF/TPU/PBT /DOPO compósitos retardadores de chama são investigados.

teste

1.1 Principais Matérias-Primas e Instrumentos

PBT; LGF; TPU; DOPO; terpolímero de etileno-butil acrilato-glicidil metacrilato (PTW).

Máquina de teste universal; extrusora de rosca dupla; reômetro rotacional; microscópio eletrônico de varredura (MEV); testador de combustão vertical; testador de índice de oxigênio limitante (LOI).

1.2 Preparação da amostra

(1) PBT, TPU, compatibilizador PTW a 80 â seco 6h em espera e, em seguida, de acordo com a proporção de massa de PBT e TPU de 20:80 para a mistura de homogêneo, e então será de 0, 8% , 9%, 10%, 12% do DOPO e 20% da qualidade do LGF para composição, a preparação de compósitos retardadores de chama, 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.
Usando o método de impregnação por fusão, após extrusão, impregnação (250 â), resfriamento e transporte, o masterbatch composto LGF/TPU/PBT/DOPO é cortado em 12 mm de comprimento.
(2) Mistura e extrusão de acordo com a proporção de 50:50 de resina de matriz e DOPO para preparar masterbatch retardador de chama.

1.3 Teste de desempenho e caracterização

Propriedades reológicas: Os compósitos retardadores de chama LGF/TPU/PBT/DOPO foram escaneados no modo de placa paralela a 235°C e a frequência (Ï) foi de 0,1-650,0s-1.

Análise SEM: As seções dos compósitos retardadores de chama foram tratadas com nitrogênio líquido e a morfologia foi observada sob tensão acelerada de 20 kV.
A resistência à tração foi testada de acordo com GB/T1040.1-2006;
A resistência à flexão foi testada de acordo com GBï¼T 9341-2008;
A resistência ao impacto entalhada é testada de acordo com GBï¼T1843-2008;
O desempenho retardador de chama é testado de acordo com ISO5660-1-2015;
O desempenho de combustão vertical é testado de acordo com GB/T2408-2008, e pelo menos 5 amostras são necessárias para cada grupo;
LOI de acordo com o teste GB/T2406.2-2009, o tamanho da amostra de 80 mm à 10 mm à 4 mm.

Resultados e discussão

1.Desempenho de combustão de compósitos retardadores de chama
Com o aumento do DOPO, o AV-HRR, PHRR e THR dos compósitos retardadores de chama mostraram uma tendência decrescente, em comparação com 20% LGF/TPU/PBT sem retardador de chama, o AV-HRR, PHRR e THR de 20 % LGF/TPU/PBT/12% DOPO diminuiu 19,37%, 41,28% e 23,03%, respectivamente. A AV-HRR, PHRR e THR de 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO diminuíram 19,37%, 41,28% e 23,03%, respectivamente. Ao mesmo tempo, com o aumento da quantidade de DOPO, o rendimento de CO e o TSR dos compósitos retardadores de chama aumentam gradualmente, enquanto AV-EHC e MAHRE diminuem gradualmente. Isso mostra que o aumento do uso de DOPO ajuda a melhorar o desempenho retardador de chama de materiais compósitos retardadores de chama.

2. Morfologia estrutural da camada de carbono de compósitos retardadores de chama
O GF dos compósitos retardadores de chama desempenha o papel de suporte do esqueleto, e a camada de carbono formada durante a combustão cobre a superfície do GF. Ao mesmo tempo, a camada de carvão na superfície dos compósitos retardadores de chama aumenta, mas todas as camadas de carvão dos compósitos retardadores de chama têm buracos na estrutura, que não são camadas densas de carvão e não podem desempenhar o papel de isolamento de oxigênio e bem o isolamento térmico e levará à entrada de oxigênio na área não decomposta dos compósitos retardadores de chama através dos orifícios e à formação de fumaça pelos componentes voláteis combustíveis decompostos dos compósitos retardadores de chama que podem romper a camada de carvão com muita facilidade, o que indica que o retardamento de chama dos compósitos retardadores de chama é principalmente pela fase de vapor, e a fase condensada é pela fase condensada. Isto indica que o mecanismo retardador de chama dos compósitos retardadores de chama é retardador de chama em fase gasosa e em fase coesiva.

3. Comportamento reológico de compósitos retardadores de chama
Na região de alta frequência, o comportamento reológico dos compósitos retardadores de chama com adição de DOPO é inferior ao dos compósitos sem adição de DOPO, porque a adição de DOPO reduz o grau de emaranhamento das cadeias moleculares dos fundidos dos compósitos retardadores de chama. , reduz a resistência ao fluxo e aumenta o movimento dos segmentos da corrente. Além disso, na região de baixa frequência, as propriedades reológicas dos compósitos retardadores de chama com adição de DOPO são superiores às dos compósitos sem adição de DOPO. Isso ocorre porque a adição de DOPO aumenta o grau de emaranhamento das moléculas fundidas nos compósitos retardadores de chama após o processo de cisalhamento de alta frequência e reduz a capacidade das moléculas fundidas de se moverem nos segmentos da cadeia, aumentando assim a resistência ao fluxo. do derretimento.
Com o aumento do DOPO, as propriedades reológicas dos compósitos retardadores de chama aumentam gradativamente e a curva do fator de perda torna-se mais longa, o que se deve ao fato de que com o aumento do DOPO, o ponto de emaranhamento das moléculas de fusão dos compósitos retardadores de chama aumenta, a cadeia a mobilidade do segmento das moléculas fundidas torna-se maior e o tempo de relaxamento aumenta.

4. Propriedades retardantes de chama de compósitos retardadores de chama
Todos os compósitos retardadores de chama não apresentaram o fenômeno de fusão e gotejamento durante a combustão vertical. Além disso, quando a fração de massa DOPO é inferior a 9%, os compósitos retardadores de chama não podem atingir o grau V-0. Com o aumento do uso de DOPO, o LOI dos compósitos retardadores de chama aumentou gradualmente, mas o aumento não é muito óbvio, o que indica que o DOPO é usado principalmente como principal retardador de chama em fase gasosa e retardante de chama em fase coesiva em compósitos retardadores de chama.

5. Morfologia transversal de compósitos retardadores de chama
Todas as seções de impacto dos compósitos retardadores de chama apresentaram furos onde o GF foi arrancado, enquanto as seções de impacto dos compósitos retardadores de chama sem DOPO apresentaram furos e a superfície do GF foi coberta por resina. Isto mostra que a adição de DOPO leva à redução da adesão interfacial e da resistência interfacial dos compósitos retardadores de chama, o que por sua vez leva à redução das suas propriedades mecânicas.

6. Propriedades mecânicas de compósitos retardadores de chama
As propriedades mecânicas dos compósitos retardadores de chama com adição de DOPO são menores do que aquelas dos compósitos sem adição de DOPO, e as propriedades mecânicas dos compósitos retardadores de chama diminuem gradualmente com o aumento da dosagem de DOPO.

Descobertas

(a) O PHRR, AV-HRR, AV-EHC e THR dos compósitos retardadores de chama diminuíram com o aumento do uso de DOPO, enquanto o rendimento de CO e o TSR aumentaram gradualmente.

(b) A camada de carbono que cobre a superfície GF dos compósitos retardadores de chama aumentou com o aumento do uso de DOPO, mas a estrutura da camada de carbono tinha buracos, o que indicava que o mecanismo retardador de chama dos compósitos retardadores de chama era dominado por gás retardador de chama de fase coesiva, complementado por retardador de chama de fase coesiva.

(c) Na região de alta frequência, as propriedades reológicas dos compósitos retardadores de chama são inferiores às daqueles sem DOPO.

(d) As propriedades mecânicas dos compósitos retardadores de chama mostraram uma tendência decrescente com o aumento da quantidade de DOPO.

Plástico composto Co. de Xiamen LFT, Ltd.