蒙脱土复配磷酸酯阻燃PC/ABS合金的研究

摘要

聚碳酸酯/丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(PC/ABS)合金是最早实现工业化生产的一种聚碳酸酯改性产品，主要应用在汽车、机械、通讯工具等行业。然而，ABS组分的引入使PC/ABS合金整体阻燃性能不佳，这对PC/ABS的广泛应用造成极大限制。因此，开展PC/ABS合金阻燃成为研究热点。随着人们环保意识的增强，磷酸酯阻燃剂在PC/ABS合金无卤阻燃领域获得广泛应用。此外，黏土阻燃体系已经成为当今阻燃研究的重要方向。本文基于磷酸酯对PC/ABS合金的阻燃机理，讨论了不同改性蒙脱土对磷酸酯阻燃PC/ABS合金阻燃性能的影响。
　　 以季鳞盐和双酚A(二苯基磷酸酯)(BDP)为改性剂，制备了有机处理蒙脱土(OMMT)，通过熔融共混法制备蒙脱土复配磷酸酯阻燃PC/ABS合金并对材料的阻燃性能进行研究，发现有机处理使蒙脱土在材料中分散性变好；热重分析表明氮气氛围下OMMT使阻燃PC/ABS合金的热稳定性下降，而空气氛围下热稳定性反而有所提高，且残炭量增加；当向磷酸酯阻燃PC/ABS合金中引入OMMT时，材料由于滴落而使UL94等级为V2级，同时LOI也没有改善，但BDP改性蒙脱土使材料的残炭更完整，受热时不易破裂，从而使材料的燃烧过程变得平缓，微型量热分析曲线上的第二热释放速率峰值(PHRR2)降低。
　　 使用不同金属离子(Fe3+、Cu2+、Zn2+和Co2+)置换蒙脱土片层间的钠离子，制备了金属离子处理蒙脱土(m-MMT)，通过熔融共混法制备蒙脱土复配磷酸酯阻燃PC/ABS合金并对材料的阻燃性能进行研究，升温热重分析表明：氮气氛围下m-MMT使阻燃PC/ABS合金的热稳定性提高，以Cu2+处理蒙脱土的效果最明显，残炭量显著增加；空气氛围下Zn2+处理蒙脱土使材料起始分解温度大幅提高，除Fe3+处理蒙脱土外，其他三种蒙脱土使残炭量增加。恒温热重分析表明空气氛围下，低温时m-MMT延缓炭层的形成，高温下增加炭层热稳定性。微型量热结果表明m-MMT使材料第二热释放速率峰值(PHRR2)出现的时间延迟。Fe3+处理蒙脱土能提高材料的LOI并降低UL94的续燃时间。
　　 蒙脱土经过酸碱处理制备了酸碱处理蒙脱土，通过熔融共混法制备蒙脱土复配磷酸酯阻燃PC/ABS合金并对材料的阻燃性能进行研究，热重分析表明氮气氛围下，BDP改性蒙脱土(BDP-MMT)使阻燃PC/ABS合金的热稳定性下降，残炭含量降低；加入酸碱处理的蒙脱土，阻燃PC/ABS合金的起始分解温度有所提高；微型量热结果表明BDP-MMT恶化炭层的阻隔性能，酸碱处理蒙脱土增加炭层稳定性，使第二热释放峰值(PHRR2)出现的时间延迟；蒙脱土的引入使阻燃合金体系的LOI下降，酸处理蒙脱土的影响最小；拉伸测试结果显示蒙脱土增加阻燃合金体系的拉伸强度。