畢偉 柯楊 何為 唐林生

(青島科技大學(xué)化工學(xué)院，山東 青島,266042)

助 劑

二丙基次膦酸鋁對PC及PC/ABS的阻燃作用

畢偉 柯楊 何為 唐林生*

(青島科技大學(xué)化工學(xué)院，山東 青島,266042)

通過極限氧指數(shù)(LOI)測定、垂直燃燒試驗(yàn)和錐形量熱分析,研究了二丙基次膦酸鋁(ADPP)對聚碳酸酯(PC)及PC/丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(PC/ABS，PC和ABS的質(zhì)量比為70∶30)的阻燃作用。結(jié)果表明，ADPP對PC和阻燃PC/ABS具有良好的阻燃效果。當(dāng)ADPP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，阻燃PC的LOI為28.8%，阻燃等級達(dá)FV-0，當(dāng)ADPP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，阻燃PC/ABS的LOI為25.5%，阻燃等級也達(dá)FV-0，并且阻燃PC和阻燃PC/ABS的最高熱釋放速率和總熱釋放量明顯降低，質(zhì)量損失變慢。但熱重分析結(jié)果表明，添加ADPP明顯降低了PC和PC/ABS的熱穩(wěn)定性。

二丙基次膦酸鋁 聚碳酸酯 丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 阻燃性

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

PC,PC010U,工業(yè)級，俄羅斯喀山石化公司；ABS,750A,工業(yè)級，中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司；ADPP，自制，摩爾分?jǐn)?shù)98%(31PNMR測定)；抗氧劑1010和168,工業(yè)級，北京極易化工有限公司。

JS30A型雙螺桿擠出機(jī)，長徑比42.5 cm/2.0 cm,煙臺齊通粉末機(jī)械有限公司；2G-10T型平板硫化機(jī)，東莞市正工機(jī)電設(shè)備科技有限公司； CZF-3型水平垂直燃燒測定儀、JF-3型氧指數(shù)測定儀,南京市江寧區(qū)分析儀器廠；FTT標(biāo)準(zhǔn)型錐形量熱儀,英國FTT公司；SDTQ600型熱重分析儀，美國TA公司。

1.2 阻燃試樣的制備

將ADPP,PC,ABS和少量抗氧劑1010和抗氧劑168(各占總物料質(zhì)量的0.15%)按一定質(zhì)量比在雙螺桿擠壓機(jī)(轉(zhuǎn)速20～30 r/min)中于210～220 ℃下擠出混勻，造粒。干燥后的顆粒采用壓片機(jī)于220～230 ℃,5 MPa下模壓成型，然后置于5 MPa下冷壓，再切割成所需規(guī)格的樣條以供試驗(yàn)使用。

1.3 性能測試與表征

極限氧指數(shù)(LOI)和燃燒性能：按照GB/T 2046—1993測試，LOI和垂直燃燒測試試樣尺寸分別為100 mm×6.5 mm×3.2 mm和100 mm×13 mm×3.2 mm。錐形量熱儀分析：在50 kW/m2的熱輻射功率下測定，試樣尺寸為100 mm×100 mm×3.2 mm，所得數(shù)據(jù)采用錐形量熱儀專用軟件和Origin軟件處理。熱重分析：在50 mL/min的空氣流中檢測，升溫速率為10 ℃/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 ADPP對PC及PC/ABS的阻燃性影響

第六，開磷擁有生態(tài)環(huán)保競爭優(yōu)勢。國家通過環(huán)保政策和市場化去產(chǎn)能，像開磷這樣擁有規(guī)模實(shí)力、先進(jìn)生產(chǎn)工藝和環(huán)保治理能力的大型企業(yè)將在結(jié)構(gòu)調(diào)整中占據(jù)有利地位。

考察了ADPP的添加量對PC及PC/ABS(PC，ABS質(zhì)量比為70∶30,下同)的LOI和垂直燃燒性能的影響，結(jié)果列于表1。表1表明：ADPP對PC及PC/ABS具有良好的阻燃作用。未阻燃PC的LOI為25.9%，阻燃等級為FV-2，燃燒較旺，燃燒時(shí)有滴落，而當(dāng)ADPP的添加量為5%時(shí)，阻燃PC的LOI就達(dá)27.4%，阻燃等級達(dá)FV-0，燃燒時(shí)無滴落。未阻燃PC/ABS的LOI為22.0%，無阻燃等級，燃燒劇烈，燃燒時(shí)有滴落，而當(dāng)ADPP的添加量為15%時(shí)，阻燃PC/ABS的LOI就達(dá)25.5%，阻燃等級達(dá)FV-0，燃燒時(shí)無滴落。表1還表明，ADPP對PC的阻燃作用比對PC/ABS的好，如對PC，ADPP的添加量僅為5%時(shí)，阻燃等級就能得到FV-0，而對PC/ABS，ADPP的添加量為15%時(shí)，阻燃等級才能達(dá)到FV-0，當(dāng)ADPP的添加量為20%時(shí)，阻燃PC的LOI高達(dá)37.3%，而阻燃PC/ABS的LOI僅26.8%。

2.2 錐形量熱儀分析

采用錐形量熱儀測定了PC、PC/ABS、阻燃PC和阻燃PC/ABS在燃燒過程中的熱釋放速率、總熱釋放量，結(jié)果列于圖1～3。

注：1為添加ADPP的PC；2為添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% ADPP的PC；3為未添加ADPP的PC/ABS；4為添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% ADPP的PC/ABS；下同。

圖1～3表明：PC和PC/ABS試樣點(diǎn)燃之后迅速燃燒，熱釋放速率迅速增大，約220 s達(dá)最大值，PC和PC/ABS的最高熱釋放速率分別約為580和756 kW/m2，熱釋放速率-時(shí)間曲線較窄；ADPP阻燃PC和阻燃PC/ABS試樣點(diǎn)燃之后熱釋放速率增加也較迅速，但最高熱釋放速率和總熱釋放量明顯降低，質(zhì)量損失變慢。以上結(jié)果也表明，ADPP對PC具有較好的阻燃作用，與LOI和垂直燃燒試驗(yàn)的結(jié)論基本一致。

2.3 熱重分析

未阻燃及阻燃PC和PC/ABS的熱重分析結(jié)果列于表2。表2表明，添加ADPP明顯降低了PC和PC/ABS的熱穩(wěn)定性。另外，阻燃PC和阻燃PC/ABS在600 ℃的殘余率也低于PC和PC/ABS的，說明ADPP對PC和PC/ABS的成炭無促進(jìn)作用。

注：t2%,t50%,t10%為失重2%，5%，10%的溫度，tmax為最大失重溫度，阻燃PC和阻燃PC/ABS中ADPP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

3 結(jié)論

a) ADPP對PC和PC/ABS具有良好的阻燃效果。PC和PC/ABS的LOI 分別為25.9%和22.0%，阻燃等級分別為FV-2和無，而當(dāng)添加量為10%時(shí)，阻燃PC的LOI 就達(dá)28.8%，阻燃等級達(dá)FV-0，當(dāng)添加量為15%時(shí)，阻燃PC/ABS的LOI為25.5%，阻燃等級也達(dá)FV-0，并且阻燃PC和阻燃PC/ABS的最高熱釋放速率和總熱釋放量明顯降低，質(zhì)量損失變慢。

b) 添加ADPP明顯降低了PC和PC/ABS的熱穩(wěn)定性。

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Flame-Retardant Effect of Aluminium Dipropylphosphinate in PC and PC/ABS

Bi Wei Ke Yang He Wei Tang Linsheng

(College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, Shandong, 266042)

The flame-retardant effect of aluminium dipropylphosphinate(ADPP) in polycarbonate (PC) and PC/acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer (PC/ABS，the mass ratio of PC to ABS being 70∶30) was studied by limiting oxygen index (LOI) measurement, vertical burning test and cone calorimeter test (CCT). The results show that ADPP has good flame-retardant effect in PC and PC/ABS. When the loading of ADPP is 10%, the LOI of the flame-retardant PC is 28.8% and the flame retarding class meets FV-0.When the loading of ADPP is 15%, the LOI of the flame-retardant PC/ABS is 25.5%,and the flame retarding class meets FV-0, and the maximum heat release rate and the total heat release of the flame-retardant PC and flame-retardant PC/ABS decrease significantly , and the mass decreases slowly. But the thermogravimetric results show that ADPP cuts down the thermal stability of PC and PC/ABS.

aluminium dipropylphosphinate； polycarbonate；acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer；flame retardancy

2014-12-30;修改稿收到日期:2015-05-16。

畢偉，男，1990年生，碩士研究生，主要從事精細(xì)化學(xué)品的研究。

*通信聯(lián)系人，E-mail:Linshengt62@163.com。

山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2012BM017)。