阻燃PP材料
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-08
阻燃PP材料的實例教程
阻燃PP材料由于其密度輕盈、耐候性優異及綜合價格低廉，受到越來越多廠商的青睞，在很多應用場合已成功取代阻燃PS、阻燃ABS等。在阻燃PP材料興起的背后，有個困擾的問題可能經常會遇到，那就是阻燃材料的析出性問題，在無鹵阻燃材料中顯得更為明顯。
阻燃劑析出不僅經常在注塑過程中產生模垢、粉末狀結塊、粘模等影響正常生產，在制件成品中也經常發生析出，產生白色霧狀物質影響產品外觀及導致阻燃性下降等。
在解決阻燃劑析出問題前，我們先探討影響析出問題的兩個重要因素：
1、阻燃劑與PP基材樹脂的相容性
阻燃劑在PP樹脂中一般呈兩種狀態：以類似填料形式填充樹脂中，另一類則以融化狀態均勻分散在樹脂中。由于PP為非極性材料，極性阻燃劑與PP便會存在界面相容性問題。界面相容性越差，其越容易產生析出性問題。
2、溫度對阻燃劑析出影響
PP為半結晶性物質、具有較低的玻璃化轉變溫度，當環境溫度高于其玻璃化轉變溫度時，隨著溫度的升高，無定形鏈段熱運動將會加快，使得與PP樹脂相容性較差的小分子阻燃劑能夠比較容易的克服阻力遷移到表面。
這也是制件存放一段時間后表面有時也會出現析出現象的原因，而高溫注塑過程是析出最明顯的過程，其析出常反映在模具上產生模垢等，注塑溫度越高析出越厲害。阻燃劑遷移速率與溫度的關系大致可用圖四表示，在阻燃劑分解溫度范圍內，其析出速率隨著溫度的升高而明顯加快。在恒定溫度下，析出同樣與時間存在一定關聯。
在了解產生析出原因后，對阻燃析出問題改進便可事半功倍。主要有兩種方法：
1.引入強極性基團（如胺基、羧基、環氧基團等），增強阻燃劑與PP界面作用，可有效減輕阻燃劑析出問題。
展開 1、背景研究
根據項目要求對阻燃產品某PP材料沖擊強度穩定性測試進行分析，并固化注塑工藝。在注塑過程中，由于在同一個注塑機臺有不同類別種類的產品進行制樣，注塑工藝切換頻繁，所以需要通過正交試驗對注塑工藝進行分析，探究注塑工藝參數對該產品沖擊強度測試結果的影響。
2、分析過程
主要考察五個注塑工藝參數，分別是注塑溫度（A）、注射壓力（B）、保壓壓力（C）、保壓流量（D）和保壓時間（E），采用正交試驗法，每個因素取四個水平，根據正交表L16（45）進行正交實驗設計，見表1。
表1 正交試驗因素水平表
各試驗因素對沖擊強度影響程度：注塑溫度＞保壓時間＞射膠壓力＞保壓壓力＞保壓流量，各試驗因素對應的各水平對沖擊強度影響趨勢見圖1。圖1可知，沖擊強度受注塑溫度（A）影響最大，其均值極差偏差為7.12%，單值極差偏差為20.78%，在注塑溫度為210°C時沖擊強度最優，但注塑溫度為230°C時沖擊強度出現顯著下降，即高溫下阻燃劑的不穩定性對沖擊強度產生較大的影響。其次為保壓時間，保壓時間越長，其沖擊強度越大。
展開 國內外對汽車阻燃用PP研究主要圍繞對聚丙烯基體進行改性，同時通過添加低毒、無鹵阻燃劑，開發具有優異力學性能和阻燃功效的聚丙烯復合材料，以滿足汽車零部件的阻燃需求。
目前，適用于PP的阻燃劑主要為添加型阻燃劑，應用較多的有鹵系阻燃劑（如溴系阻燃劑、溴-銻協效阻燃體系）、無機填充型阻燃劑（如氫氧化鎂、氫氧化鋁）、磷氮系（如MPP、APP、MCA、磷腈、磷酸酯等）以及膨脹型阻燃劑（IFR）。
正如我們上文所說，隨著嚴苛的環保政策的施行，高分子材料用阻燃劑無鹵化已是大勢所趨。
結合具體案例來看，目前已經有以PP為基體，以長玻纖（LGF）為填充材料，加入磷氮系無鹵膨脹型阻燃劑、MCA等，制備得到LGF增強無鹵阻燃聚丙烯電池槽的例子。
制備過程中采用雙母粒制備法，通過分別制備LGF母粒和無鹵阻燃母粒，將兩者混合均勻后直接注塑制得阻燃PP制品。
雙母粒制備法避免了長玻纖母粒制造過程中由于過度剪切引起的剪切區溫度過高引起阻燃劑降解和玻纖長度短引起的力學性能下降問題。
阻燃PP無鹵化改性技術中，IFR因其對PP加工流動性和低密度優勢影響最小、阻燃效率優異、用量少、低煙無毒等優點，被認為是無鹵阻燃PP中最優前景的發展方向之一。
阻燃PP在我國起步較晚，但發展很快。特別是近年來增長迅猛的新能源汽車行業直接推動了阻燃PP需求量的快速增長，國內眾多高校、科研機構以及企業參與到車用零部件阻燃PP的開發中來。
今后，車用阻燃PP的研究將重點聚焦于高效和環保，通過選擇無鹵阻燃劑、膨脹型阻燃劑、磷氮系阻燃劑以及復配型阻燃劑同時結合其他助劑，開發出性能優異的阻燃PP材料。
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1、溴系阻燃劑
大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時，溴系阻燃劑也開始進行分解，并能捕捉其降解反應生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應。
同時釋放出的HBr本身是一種難燃氣體，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃氣體的作用，也能抑制材料的燃燒。
溴系阻燃劑的主要缺點是降低被阻燃基材的抗紫外線穩定性，燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應用受到了一定限制。
2、磷-氮系阻燃劑
磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產生熔滴現象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無鹵、低煙、低毒的優點。
3、磷系阻燃劑
磷系阻燃劑起阻燃作用在于促使高聚物初期分解時的脫水而碳化。這一脫水碳化步驟必須依賴高聚物本身的含氧基團，對于本身結構具有含氧基團的高聚物。它們的阻燃效果會好些。
展開 摘要：傳統電纜所用的阻燃材料廣泛使用含鹵的聚合物或添加含鹵有機阻燃的聚合物，雖然其有著較好的阻燃效果，但當其發生與火直接接觸時，會出現大量有害氣體和鹵化氫氣體，從而導致二次污染災害。因此，為提高阻燃電纜的安全性，既要保證電纜的阻燃性同時要避免煙霧等有害氣體的產生量。本文將通過幾項分析結果對無鹵阻燃電纜材料燃燒以及阻燃特性進行分析。
關鍵詞：無鹵阻燃；電纜材料；阻燃特性
一、無鹵阻燃劑基本特性
由于傳統的含鹵阻燃劑在與火直接接觸時容易造成二次污染，因此近年來無鹵阻燃劑成為電纜材料的主要使用材料，主要在于無鹵阻燃劑具有低煙、低毒、環保的特點，同時能夠有較好的阻燃效果評價材料的阻燃效果主要考察材料的氧指數和垂直燃燒性能。但研究顯示，高氧指數的阻燃電纜材料并不一定具有較好的垂直燃燒性能，相反，垂直燃燒性能較好的阻燃電纜也會存在較低氧指數。因此，氧指數和垂直燃燒性能之間不存在較強的相關性。
二、無鹵阻燃電纜材料燃燒
（一） 力學性能
用于電纜的無鹵阻燃材料應具備優良的力學性能，按照GB鄺32129一2015M的規定，電線電纜用低煙無鹵阻燃電纜料的拉伸強度應不小于10.0MPa,斷裂伸長率應不小于160％。硬度太低會導致材料彈性缺失，并且不利于加工；硬度太高使線纜感覺僵硬。彈性體特有的彈性手感，同等硬度與PVC材料相比，手感柔軟度有偏差。
（二） 錐形量熱分析
錐形量熱儀試驗是模擬與火災中的情況一致，對材料與真實燃燒環境相似，通過測驗能夠得到相關材料動態燃燒的各項信息，主要包含熱、煙、毒氣等具體數據信息。其是以耗氧量為原理的材料燃燒性能測定儀。
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當您為電氣敏感應用或安全關鍵應用進行設計時，了解材料接觸到火焰時的表現至關重要。UL 94 阻燃等級是評估聚合物和泡棉阻燃性能的公認基準，但瀏覽各種測試、分類和認證數據可能并非易事。
什么是UL94？
UL 94 是由美國安全檢測實驗室Underwriters Laboratories (UL) 制定的阻燃等級標準，用于對塑料和聚合物材料的阻燃性進行分類
熱塑性聚氨酯(TPU)是一類性能優良的彈性體，具有較高的拉伸強度，達到6倍以上的伸長倍率。廣泛應用于建筑、汽車、電線和電纜。但是TPU極易被火焰點燃，快速燃燒，在燃燒的過程中伴隨著強烈的黑煙和致命的氣體產物，因此帶來較高的安全隱患。
通常添加型阻燃劑會對聚合物基體的機械性能造成明顯損害。特別是彈性體材料，阻燃劑的加入通常造成伸長率成倍下降。因此在彈性體阻燃中，需要針對性開發高效且與基體界面相容性好的阻燃體系
1、背景研究
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摘要：傳統電纜所用的阻燃材料廣泛使用含鹵的聚合物或添加含鹵有機阻燃的聚合物，雖然其有著較好的阻燃效果，但當其發生與火直接接觸時，會出現大量有害氣體和鹵化氫氣體，從而導致二次污染災害。因此，為提高阻燃電纜的安全性，既要保證電纜的阻燃性同時要避免煙霧等有害氣體的產生量。本文將通過幾項分析結果對無鹵阻燃電纜材料燃燒以及阻燃特性進行分析
今后，車用阻燃PP的研究將重點聚焦于高效和環保，通過選擇無鹵阻燃劑、膨脹型阻燃劑、磷氮系阻燃劑以及復配型阻燃劑同時結合其他助劑，開發出性能優異的阻燃PP材料。
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1、溴系阻燃劑
大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時，溴系阻燃劑也開始進行分解，并能捕捉其降解反應生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應。
同時釋放出的HBr
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