resumos

9,10-Dihidro-9-oxa-10-fosfa-fenantreno-10-óxido (DOPO) foi utilizado como um retardador de chama para a preparação da fração de massa de poliuretano termoplástico reforçado com 20% de fibra de vidro longa (LGF)/tereftalato de polibutileno/DOPO (20% LGF/TPU/PBT/DOPO) compósitos retardadores de chama foram preparados, e o retardamento de chama, propriedades reológicas e mecânicas dos compósitos retardadores de chama foram investigados. Os resultados mostraram que as propriedades retardadoras 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 DOPO foi de 9%. O mecanismo retardador de chama de compósitos retardadores de chama é principalmente retardador de chama em fase gasosa, complementado por retardante de chama em fase coesiva.

palavras-chave

Poliuretano
Tereftalato de polibutileno
Fibra de vidro longa
Propriedades ignífugas
comportamento reológico

Introdução

O polibutileno tereftalato (PBT) possui excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica, estabilidade dimensional e é amplamente utilizado em eletrônicos, automotivos e de transporte. No entanto, a resina à base de PBT é fácil de queimar, sendo mais difícil formar uma camada de carvão na superfície durante a combustão, que é acompanhada por um grave fenômeno de derretimento e fácil propagação da chama, o que limita sua aplicação. Portanto, é necessário realizar a modificação retardante de chama de 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 polímero. Com a crescente demanda por desempenho do produto, os compostos retardadores de chama PBT precisam ser fortalecidos, e o método de reforço econômico é principalmente o PBT reforçado com fibra de vidro (GF). Comparado com GF curto, 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 um retardador de chama, que é um halogênio altamente eficiente -livre de fósforo à base de retardador de chama. A seguir, compósitos retardadores de chama de poliuretano (TPU) termoplástico reforçado com 20% de LGF/PBT são preparados usando DOPO como retardador de chama, e as propriedades retardadoras de chama, comportamento reológico e propriedades mecânicas de 20% de LGF/TPU/PBT Compósitos retardadores de chama /DOPO são investigados. alto módulo, boa estabilidade dimensional, etc. A seguir, DOPO é usado como retardador de chama, que é um retardador de chama altamente eficiente, livre de halogênio e à base de fósforo. A seguir, compósitos retardadores de chama de poliuretano (TPU) termoplástico reforçado com 20% de LGF/PBT são preparados usando DOPO como retardador de chama, e as propriedades retardadoras de chama, comportamento reológico e propriedades mecânicas de 20% de LGF/TPU/PBT Compósitos retardadores de chama /DOPO são investigados. alto módulo, boa estabilidade dimensional, etc. A seguir, DOPO é usado como retardador de chama, que é um retardador de chama altamente eficiente, livre de halogênio e à base de fósforo. A seguir, compósitos retardadores de chama de poliuretano (TPU) termoplástico reforçado com 20% de LGF/PBT são preparados usando DOPO como retardador de chama, e as propriedades retardadoras de chama, comportamento reológico e propriedades mecânicas de 20% de LGF/TPU/PBT Compósitos retardadores de chama /DOPO 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 ℃ seco 6h em espera e, em seguida, de acordo com a proporção de massa PBT e TPU de 20:80 para a mistura homogênea e, em seguida, será 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 ℃), 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 digitalizados no modo de placa paralela a 235 ℃ e a frequência (ω) foi de 0,1-650,0 s-1.

Análise SEM: As seções de compósitos retardantes 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 GB／T 9341-2008;
A resistência ao impacto entalhada é testada de acordo com GB／T1843-2008;
O desempenho do retardador de chama é testado de acordo com ISO5660-1-2015;
O desempenho da 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 × 10 mm × 4 mm.

Resultados e discussão

1. Desempenho de combustão de compósitos retardadores de chama
Com o aumento de 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 diminuíram 19,37%, 41,28% e 23,03%, respectivamente. O 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 TSR de compósitos retardadores de chama estão aumentando gradualmente, enquanto AV-EHC e MAHRE estão diminuindo gradualmente. Isso mostra que o aumento do uso de DOPO ajuda a melhorar o desempenho retardador de chama de materiais compósitos retardantes de chama.

2. Morfologia estrutural da camada de carbono de compósitos retardantes 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 isolamento térmico bem, e levará à entrada de oxigênio na área não decomposta dos compostos retardadores de chama através dos orifícios e à formação de fumaça pelos componentes voláteis combustíveis decompostos dos compostos 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. Isso indica que o mecanismo retardador de chama de compósitos retardadores de chama é retardador de chama em fase gasosa e fase coesiva.

3. Comportamento reológico de compósitos retardantes de chama
Na região de alta frequência, o comportamento reológico dos compósitos retardantes de chama adicionados de DOPO é menor do que os sem adição de DOPO, porque a adição de DOPO reduz o grau de emaranhamento das cadeias moleculares dos fundidos de 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 maiores do que as dos 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 gradualmente e a curva do fator de perda torna-se mais longa, devido ao fato de que, com o aumento do DOPO, o ponto de emaranhamento das moléculas fundidas 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 retardadoras 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 compostos retardadores de chama não podem atingir o grau V-0. Com o aumento do uso de DOPO, o LOI de compósitos retardadores de chama aumentou gradualmente, mas o aumento não é muito óbvio, o que indica que DOPO é usado principalmente como o principal retardador de chama em fase gasosa e retardador de chama em fase coesiva em compósitos retardadores de chama.

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

6. Propriedades mecânicas de compósitos retardadores de chama
As propriedades mecânicas de compósitos retardadores de chama adicionados de DOPO são menores do que aquelas de compósitos sem adição de DOPO, e as propriedades mecânicas de 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 TSR aumentaram gradualmente. 

(b) A camada de carbono cobrindo 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, complementado por retardamento de chama de fase coesiva.

(c) Na região de alta frequência, as propriedades reológicas dos compósitos retardadores de chama são menores do que aqueles sem DOPO.

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

Plástico composto Co. de Xiamen LFT, Ltd.