有机硅阻燃剂的制备及对ABS阻燃性能的研究

摘要

有机硅阻燃剂作为一种新型的无卤阻燃剂,因其具有低燃速、低释热、防滴落的优异阻燃性、能赋予基材良好的加工性和优良的力学性能,特别是低烟、低CO生成量对环境友好而备受人们重视,有着广阔的发展前景。根据ABS树脂无卤阻燃的需要,本文制备了一类具有新型结构的有机硅阻燃剂。深入研究了这类有机硅阻燃剂与硬脂酸镁(MgSt)、膨胀型阻燃剂(IFR)、聚碳酸酯(PC)等复配阻燃ABS树脂的效果,并对其阻燃机理进行初步探讨,研究结果如下:
　　 (1)有机硅阻燃剂的制备。以DMC、KH-902、KH-570为原料,制备了一类含氨基、支化的有机硅阻燃剂(OSFR),并通过红外光谱法和核磁共振法对OSFR进行表征。
　　 (2)OSFR能够显著提高.ABS树脂的LOI,改善ABS树脂的熔滴性和冒烟性。添加5PHR的OSFR就能使ABS树脂的氧指数从18.0％提高到22.6％,当OSFR的添加量为13PHR时,LOI达到25.4％,比纯ABS提高了41％。
　　 (3)采用MgSt与OSFR协同阻燃ABS树脂。当MgSt与OSFR的质量比为2:1,添加量为15PHR时,阻燃材料的LOI为30.1％,比纯ABS提高了67.2％,材料的拉伸强度和弯曲强度分别为37.79MPa和50.43MPa。
　　 (4)采用IFR(组成为聚磷酸铵和磷酸三聚氰胺)与OSFR协同阻燃ABS树脂。固定OSFR/IFR阻燃体系的添加量为30wt％,当OSFR的添加量为8训％时,复合材料的LOI达到最大值,达到33.2％,复合材料的阻燃性能达到UL94 V-0级,材料的拉伸强度和弯曲强度分别为33.76MPa和46.42MPa。说明OSFR与IFR对ABS树脂具有较好的协效阻燃作用。OSFR/IFR阻燃体系对ABS树脂的阻燃作用是凝聚相阻燃机理和气相阻燃机理共同作用的结果。
　　 (5)采用适量的PC作为成炭剂,与OSFR/MgSt阻燃体系协效阻燃ABS树脂。结果表明,OSFR/MgSt/PC阻燃体系能够提高ABS树脂的残炭量,降低其峰值热降解速率,提高了ABS树脂在高温条件下的热稳定性。固定OSFR/MgSt的添加量为10wt％,当PC的添加量为30wt％时,阻燃材料的LOI为31.2％,阻燃性能达到UL94 V-0级,材料的拉伸强度和弯曲强度分别为35.78MPa和45.59MPa。OSFR/MgSt/PC阻燃体系对ABS树脂的阻燃作用主要是按照凝聚相阻燃机理进行的。