聚碳酸酯、尼龍和 PBT 由于其優異的力學性能、熱性能和加工性能,被低壓電器制造商選為首選材料。
出于安全原因,用于電子電器的塑料產品均需要阻燃。
現在工程塑料的阻燃劑主要采用含鹵溴系阻燃體系,無鹵磷氮體系以及復配阻燃體系為主,根據不同的要求來設計。
1、溴系阻燃劑對 PA 材料 CTI 值的影響
目前在電器產品中使用最大的材料是聚酰胺(PA),純 PA 的 CTI 值一般大于 600V 以上,但添加了溴系阻燃劑以后,CTI 值降為 250V 不到。
由于溴系阻燃劑阻燃效率高,力學性能優秀等優點,在PA 阻燃材料中仍然應用很廣,因此需要提高溴系阻燃料的CTI 值進行改性措施。
阻燃塑料中加入的溴系阻燃劑其熱分解溫度一般都低于塑料的分解溫度,因此塑料中的阻燃劑在電場作用下更易分解形成碳化,導致漏電起痕。不同的溴系阻燃劑,隨熱穩定性的提高,由其制備的阻燃工程塑料的 CTI 值也會增大。
研究發現,通過添加協效阻燃劑可以提高 PA 的 CTI 值。目前可供選用的有鹵環保型阻燃劑有十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化環氧、BC—58(苯氧基四溴雙酚 A 碳酸酯齊聚物)等。
溴系阻燃體系最有效的協效劑是三氧化二銻,在 PA 中加入三氧化二銻,PA 的阻燃性能有明顯提高,但三氧化二銻用量對 CTI 值的影響也比較大,在這一體系中需再加入適合的其它組分,可進一步提高材料的 CTI 值。
試驗中發現,當選用的溴系阻燃劑是聚溴化苯乙烯,復配協效阻燃劑采用三氧化二銻、次磷酸鎂和滑石粉復配組成,可有效提高復合材料的 GWIT 和 CTI 值,而且通過添加適量的增韌劑對提高 GWIT 和 CTI 值也有幫助。
2、氮系阻燃劑對 PA 材料 CTI 值的影響
氮系阻燃劑主要是指三聚氰胺及其衍生物,如三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA),其主要優點是阻燃劑本身及分解產物低毒、低腐蝕,屬于環保型阻燃劑,而且對材料電絕緣性能幾乎沒有影響。另外因為它本身是白色粉末,可做各種顏色的產品。
在非增強PA 塑料中,MCA 是一種優良的阻燃劑,添加 8-10 份即可達 V0 級,CTI 值仍保持在 600V 以上。但在增強 PA 塑料中,MCA 的阻燃性大大降低,必須對阻燃體系進行調整。
3、磷系阻燃劑對 PA 材料 CTI 值的影響
磷系阻燃劑最有效的是紅磷,它以添加量少、阻燃效果好,并且對PA 的力學性能影響小和 CTI 值高而備受歡迎。但最難以接受的其顏色只能用于紅棕色或黑色的產品中,而且黑色也很難達到純黑的效果。
目前在改性塑料中基本上都使用紅磷母粒,安全性和分散性能均得到極大提升。
在阻燃增強PA66 中加入紅磷母粒,可以使產品達到阻燃 V0 級,其 CTI 值一般在 350-450V 之間。要想獲得 CTI 值更高的產品,還需要配以合適的金屬氧化物和潤滑劑,通過這種方法可以做出和國外同類產品相當的材料。
由于紅磷的局限性,在很多場合都被禁用,所以在很多PA 改性料中沒有辦法使用紅磷,而采用其它高效含磷阻燃劑已經是目前改性主流。
用在PA 中最多的磷系阻燃劑當屬二乙基次磷酸鋁(ADP),由于其本身是白色,可做各種顏色,因此在改性阻燃尼龍材料中廣泛應用。另外聚磷酸銨(APP)和三聚氰胺多聚磷酸鹽(MPP)也是一種較常見的磷系阻燃劑,但由于 CTI 值不高,且加工工藝難以控制,其用量并不大。
試驗表明,在 PA 材料中使用納米二氧化硅、納米蒙脫土做成核劑,添加復配無鹵阻燃劑 MCA、MPP、次磷酸鹽等可提高 CTI 值。
4、復配阻燃體系對 PBT 材料性能的影響
在阻燃 PBT 改性料中,通過把阻燃劑溴化環氧樹脂(BEO)、三氧化二銻、次磷酸鹽、錫酸鹽等復配共混改性,經制樣測試性能,檢驗復配阻燃體系對材料的灼熱絲、阻燃以及 CTI 的影響。
試驗結果表明,錫酸鹽和銻對灼熱絲性能影響不大,隨著次磷酸鹽加入的含量越大,灼熱絲性能也越優異,最高可達 850℃,這是因為溴系阻燃劑和無鹵阻燃劑復配,阻燃效果多元化,隔絕氧氣更徹底。復配阻燃劑溴化苯乙烯、次磷酸鎂和滑石粉,對提高 CTI 值效果明顯。
另外,三氧化二銻對 CTI 的影響相當大,加了該阻燃劑進去,CTI 性能都不太高;如果將銻換成錫酸鹽,CTI 性能大幅度提高,最高可達 425V;同時次磷酸鹽對提高 CTI 性能也有一定的幫助,添加量大的情況下對 CTI 性能提高也很明顯。
這主要是因為減少銻的添加量,會明顯降低材料表面成碳效果,從而導致材料表面電阻率增加。這種復配的阻燃體系適合用于高端 PBT 改性料的制備。
轉自—— RIO 材料說公眾號
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