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        不同硬度無鹵阻燃乙丙橡膠制品的配方設計

        文章出處深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 人氣:-發表時間:2019-06-27
        一、無鹵阻燃乙丙橡膠制品用阻燃劑的機理及特點
        目前市場上乙丙橡膠制品的無鹵阻燃劑用的最多的當屬金屬氫氧化物和磷氮系阻燃劑這兩大類。
        金屬氫氧化物,如Mg(OH)2、Al(OH)3及水滑石等。燃燒過程中,金屬氫氧化物脫水分解后大量吸收高分子材料表面的熱量,降低燃燒材料的表面溫度。脫水產生的大量水蒸氣,可以稀釋可燃氣體和氧氣。分解產生的氧化物起到隔熱、隔氧的作用,也達到了抑煙的效果。為了能帶走足夠的熱量,金屬氫氧化物的用量必須足夠大。金屬氫氧化物應用于乙丙橡膠制品具有低煙、成本低、氧指數高的優點。
        磷氮系阻燃劑在受熱時分解,形成炭質泡沫層。此炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用,且無鹵、低煙、無腐蝕性氣體。由于磷氮系阻燃劑的這種阻燃機理,只要能形成有效的防護層,它的用量可以相對較小。磷氮系阻燃劑應用于乙丙橡膠制品具有垂直燃燒等級高、填充量相對較小的優點。
        二 、不同硬度阻燃乙丙橡膠制品的制備
        參考國內外期刊、專利及會議論文等資料,結合自己的研究體會,現就無鹵阻燃乙丙橡膠制品配方設計的一些心得體會與大家分享。歡迎批評指正,更歡迎您提出自己的見解。
        *較高的氧指數。當目標配方有這個要求時,建議選用金屬氫氧化物阻燃劑為主,尤其是氫氧化鎂。  
        *較高的垂直燃燒等級。建議選用磷氮系阻燃劑為主。這可能和燃燒時火焰傳播方式密切相關。與金屬氫氧化物相比,磷氮系阻燃劑在這方面具有顯著優勢。 
        *高硬度阻燃膠的制備。建議選擇金屬氫氧化物阻燃劑為主,而且盡量選擇粒徑小且表面活化處理的牌號。這樣阻燃膠的成本、熱釋放速率及煙密度值都會比較理想。  
        *低硬度膠的制備。建議以磷氮系阻燃劑為主。原因很簡單,與金屬氫氧化物相比,磷氮系阻燃劑用量少的多;另一方面適合做增塑劑的液體阻燃劑比較少,而且磷氮系的液體阻燃劑多存在易噴出和干擾硫化等問題。如果不計成本,且配方簡單,建議用充油橡膠制品來做。當然,用非充油膠做也可,建議用高門尼的牌號,且石蠟油選擇高閃點的為宜。如果低硬度的膠做出來了,高硬度的膠就不是
        *好的擠出外觀。建議選用金屬氫氧化物阻燃劑為主。隨著填充量大,不同乙烯含量及分子量分布的乙丙膠的擠出外觀都很會變的很光滑。  
        *良好的耐熱性能。建議盡量選用磷氮系阻燃劑為主,且炭黑盡可能多用??赡苁且驗榻饘贇溲趸锸菈A性的緣故,含有金屬氫氧化物的膠的老化性都會變差。
        *較高的拉伸強度。建議別在填料、硫化體系及阻燃劑上糾結,直接換高乙烯高門尼高碘值的牌號,拉伸強度上來的最快。
        *較低的壓縮永久變形。建議采用DCP硫化,盡量選用磷氮系阻燃劑。生膠選擇乙烯含量55%左右的為宜。
        *填充劑的選擇。阻燃劑基本定型后,在不做實驗的前提先切記隨意添加無機填料。無機填料與阻燃劑之間是否有協同效應或相抵觸,必須做實驗加以驗證。一般來講,輕鈣與一般阻燃劑都不抵觸,但硅酸鹽類的相抵觸的多,使用時需注意。
        *加工溫度。需要注意的是氫氧化鋁及一些水滑石,加工溫度過高,膠料容易出現氣泡。拿氫氧化鋁來說,書上說其分解溫度為220℃,其實不到200℃似乎已經有分解跡象了。又例如硅橡膠制品,如果用氫氧化鋁做阻燃劑,二次硫化溫度就應注意別太高。
        三 、我們課題組的研究近況
        通過對阻燃劑協同阻燃效應的研究,探究最佳的匹配組合及配比,得到了以磷氮系阻燃劑和金屬氫氧化為主要成分的系列阻燃劑組合物;針對不同硬度兼顧成本、物性等因素,進一步細化出60份,80份,100份和120份四個阻燃劑組合物。
        采用這四個阻燃劑組合物為阻燃劑,無論采用硫磺硫化體系還是DCP硫化體系,均可以制備硬度范圍在55-90度的阻燃乙丙橡膠制品材料,如表1所示。
        表1 不同硬度的無鹵阻燃乙丙橡膠制品性能
        配方編號 1 2 3 4 5 6
        充油膠 KELTAN 4331A KELTAN 512
        份數 100
        阻燃劑1(磷氮系) 60 - - - - -
        阻燃劑2(磷氮系) - 80 - 80 - -
        阻燃劑3(氫氧化鎂基) - - - - 100 -
        阻燃劑4(氫氧化鎂基) - - 120 - - 120
        160度*15分鐘硫化
        硬度,邵A 55 60 65 70 75 80
        拉伸強度,MPa 8.0 9.3 8.8 10.2 12.5 12.3
        扯斷伸長率,% 660 453 393 375 276 251
        LOI,% 29 29 29 30 30 33
        垂直燃燒等級 V0 V0 V0 V0 V0 V0
        45度角燃燒 難燃級 難燃級 難燃級 難燃級 難燃級 難燃級
        注: 氧化鋅 5,硬脂酸1,N330 25,S 0.8,促進劑3。
        這四個阻燃劑組合物不僅限于應用在無鹵阻燃乙丙橡膠制品材料的制備中,還可以推廣應用到其他聚烯烴橡膠制品(如天然橡膠制品、丁腈橡膠制品和丁苯橡膠制品等)和聚烯烴塑料(如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和POE等)中。這為開發諸多應用領域的阻燃材料及產品奠定了良好基礎。

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