Effect of PTFE on the performance of flame retardant ABS

อะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีนโคโพลีเมอร์ (ABS) มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อความเย็น ทนน้ำมัน มีเสถียรภาพทางเคมี และมีคุณสมบัติรับแรงกระแทก และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเครื่องกลไฟฟ้า เครื่องใช้ในบ้าน และการขนส่งอย่างไรก็ตาม ดัชนีออกซิเจนของ ABS อยู่ที่ 18% เท่านั้น และสามารถเผาไหม้ต่อไปได้หลังเกิดเพลิงไหม้ ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์ของบริษัทถูกจำกัดในการใช้งานหลายประเภทเพื่อให้บรรลุระดับการหน่วงไฟของ ABS ถึง UL94 V-0 ปริมาณของสารหน่วงไฟที่เติมโดยทั่วไปจึงมีขนาดใหญ่คุณสมบัติทางกลของวัสดุลดลง และต้นทุนก็สูงขึ้น

โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) มีฤทธิ์ป้องกันการตกหล่นได้ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน PC/ABS และวัสดุอื่นๆ ที่หน่วงไฟ แต่มีรายงานการวิจัยเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับ PTFE ใน ABS ที่หน่วงไฟสารหน่วงไฟ ABS ทั่วไปในอุตสาหกรรม ในขณะที่แนะนำ PTFE ได้กล่าวถึงผลกระทบของ PTFE ต่อประสิทธิภาพของ ABS สารหน่วงไฟ

1. ส่วนทดลอง

1.1.วัตถุดิบหลัก

ABS, โบรมีนไตรอะซีน, พลวงไตรออกไซด์, PTFE, สารต้านอนุมูลอิสระ, น้ำมันหล่อลื่น ฯลฯ

1.2.อุปกรณ์หลัก

เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่: ประเภท SHJ-35;เครื่องฉีดพลาสติก: ประเภท T80;เครื่องทดสอบอเนกประสงค์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์: ประเภท CM6104;เครื่องมือวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปความร้อน: 303;เครื่องวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TG): ประเภท 209Cเครื่องทดสอบแรงกระแทกลูกตุ้ม: รุ่น ZBC-25B;เครื่องมือวัดอัตราการหลอมเหลว (MFR): MPXRZ-40A;เครื่องทดสอบการเผาไหม้ในแนวนอนและแนวตั้ง : รุ่น HVR-2

1.3.การจัดเตรียมตัวอย่าง

ABS แห้งที่ 80°C เป็นเวลา 3 ถึง 5 ชั่วโมง จากนั้นผสม ABS, โบรมีนไตรอาซีน, แอนติโมนีไตรออกไซด์, PTFE และสารเติมแต่งอื่นๆ ให้เข้ากัน ละลายและผสมผ่านเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่เพื่อการอัดขึ้นรูปและการทำเป็นเม็ดอุณหภูมิการอัดขึ้นรูปคือ 215-225 ℃ ความเร็วของสกรูคือ 360 รอบต่อนาทีจากนั้นนำไปเป่าและทำให้แห้งที่อุณหภูมิ 80°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นจึงฉีดเข้าไปในตัวอย่างมาตรฐาน อุณหภูมิในการฉีดคือ 200~210°C

1.4.การทดสอบประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการเผาไหม้: ทดสอบตาม UL94;ประสิทธิภาพแรงดึง: ทดสอบตาม GB/T 1040-1992;แรงดัดงอ: ทดสอบตาม GB/T 9341-2000;แรงกระแทกของรอยบากคานยื่น: ทดสอบตาม GB/T 1843-1996;MFR: ตามการทดสอบ GB/T 3682-==2000 อุณหภูมิ 220 ℃ โหลด 220 กก.อุณหภูมิการบิดเบือนความร้อน: ทดสอบตาม GB/T 16341-2004;การวิเคราะห์ TG: อัตราการให้ความร้อน 10. C/min,.ช่วงอุณหภูมิอยู่ที่ 30 ~ 700 ℃ ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน

2. ผลลัพธ์และการอภิปราย

2.1.ตัวอย่างที่ไม่มีสารหน่วงไฟจะไหม้อย่างสมบูรณ์หลังจากการจุดระเบิดครั้งแรก และผลของสารหน่วงไฟก็ไม่ดีเมื่อเพิ่มสารหน่วงไฟโบรมีนไตรอะซีนและพลวงไตรออกไซด์จำนวนหนึ่งผลของสารหน่วงไฟจะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและระดับสารหน่วงไฟถึงระดับ UL94V-2 แต่เวลาในการเผาไหม้จะนานขึ้น และผลของสารหน่วงไฟยังคงไม่ ในอุดมคติ.การเติม PTFE ช่วยลดระยะเวลาการเผาไหม้ของวัสดุลงอย่างมากเมื่อเติม PTFE 0.2% ระดับสารหน่วงไฟของวัสดุจะเพิ่มขึ้นจาก V-2 เป็น V-0เนื่องจาก PTFE มีจุดหลอมเหลวสูง (323°C) และไม่ละลายที่อุณหภูมิในการประมวลผลวัสดุ แต่ง่ายต่อการทำให้เกิดฟองเพื่อสร้างเครือข่ายไฟเบอร์ภายใต้แรงเฉือนแบบผสม ซึ่งจะช่วยลดการแพร่กระจายของเปลวไฟ

2.2.หลังจากเพิ่มสารหน่วงการติดไฟ ความต้านทานแรงกระแทกที่มีรอยบากของวัสดุจะลดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่คุณสมบัติทางกลอื่นๆ เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในทางตรงกันข้าม เมื่อเติมสารหน่วงการติดไฟและ PTFE ในเวลาเดียวกัน ความเหนียวของวัสดุจะดีขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการใช้สารหน่วงการติดไฟเพียงอย่างเดียว และเมื่อปริมาณของ PTFE เพิ่มขึ้น ความแข็งแรงในการรับแรงกระแทกของวัสดุก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งอาจจะเป็น โครงสร้างโครงข่ายไฟเบอร์ที่เกิดจาก PTFE ในวัสดุมีบทบาทเสริมได้ในระดับหนึ่ง

2.3.เมื่อปริมาณ PTFE เพิ่มขึ้น MFR ของวัสดุจะค่อยๆ ลดลงเมื่อปริมาณ PTFE ที่เติมเข้าไปคือ 0.3% MFR ของ ABS ที่หน่วงการติดไฟจะลดลงจาก 23.1g/10 นาทีเป็น 14.5g/10 นาที ซึ่งบ่งชี้ถึงผลกระทบของ PTFE ต่อคุณสมบัติการไหลของวัสดุอันที่ใหญ่กว่านั้นสาเหตุหลักมาจากการมีอยู่ของวัสดุที่สร้างเส้นใย PTFE ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการไหลของโมเลกุล ABSเนื่องจากโครงสร้างพิเศษที่เกิดขึ้นจาก PTFE ในระหว่างการประมวลผล แถบวัสดุจึงดูเหมือนจะบวมที่ทางออกของแถบวัสดุ ส่งผลให้แถบวัสดุหนาขึ้นและการอัดเป็นก้อนช้าลงการอัดขึ้นรูปวัสดุที่ไม่มี PTFE เป็นเรื่องปกติมากกว่า

2.4.การวิเคราะห์วัสดุ TG และ DTG

การสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากความร้อนสูงสุดเพียงจุดเดียวในกระบวนการลดน้ำหนักเนื่องจากความร้อนของ ABS บริสุทธิ์ และการสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากความร้อนสูงสุดสองจุดจะปรากฏในกระบวนการสูญเสียน้ำหนักเนื่องจากความร้อนของ ABS ที่หน่วงไฟจุดสูงสุดแรกเกิดจากการสลายตัวของสารหน่วงไฟ และจุดสูงสุดที่สองเกิดจากการสลายตัวของ ABSด้วยการเพิ่ม PTFE อุณหภูมิการสูญเสียน้ำหนักจากความร้อนสูงสุด (427°C) ของ ABS จะสูงกว่า ABS บริสุทธิ์ 1.8°C (428.8°C) แต่อัตราการสูญเสียน้ำหนักจากความร้อนส่วนต่างสูงสุด (อัตราการสูญเสียความร้อนของมวล) ( 11.7%/นาที) เท่านั้น อัตราการสูญเสียน้ำหนักจากความร้อนส่วนต่างสูงสุดของ ABS บริสุทธิ์ (18.8%/นาที) คือ 62.2% ซึ่งต่ำกว่าอัตราการสูญเสียน้ำหนักจากความร้อนส่วนต่างสูงสุดของ (12.7%/นาที) ของตัวอย่าง 28 ที่ไม่มี 7.9% เพิ่ม PTFE แล้วการเติม PTFE สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการหน่วงไฟของวัสดุได้

โบรโมไตรอาซีนและพลวงไตรออกไซด์เป็นสารหน่วงการติดไฟของฮาโลเจน-พลวง ซึ่งไม่เพียงแต่เปลี่ยนปฏิกิริยาสารหน่วงไฟในเฟสก๊าซ แต่ยังเปลี่ยนปฏิกิริยาการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนของเฟสควบแน่นอีกด้วยอัตราคาร์บอนตกค้างของ ABS บริสุทธิ์ที่ 700°C คือ 1.2% และเพิ่ม ABS ทนไฟที่มีโบรมีนไตรอะซีนและพลวงไตรออกไซด์อัตราคาร์บอนตกค้างที่ 700 ℃คือ 3.5%การก่อตัวของชั้นคาร์บอนยังช่วยเพิ่มความต้านทานของวัสดุอีกด้วยความสามารถในการติดไฟในเวลาเดียวกัน อัตราคาร์บอนตกค้างที่ 700°C เมื่อเติม PTFE ลงไปคือ 3.6% ซึ่งบ่งชี้ว่า PTFE ไม่สามารถส่งเสริมการก่อตัวของคาร์บอนได้การเพิ่ม PTFE อาจส่งเสริมโครงสร้างชั้นคาร์บอนที่หนาแน่นขึ้น และฉนวนที่ดีขึ้นและอุปสรรคออกซิเจน ดังนั้น เมื่อใช้กับสารหน่วงไฟแบบฮาโลเจน-พลวง ผลของสารหน่วงไฟจึงดีเยี่ยมยิ่งขึ้น

3. บทสรุป

3.1.การเติม PTFE ยังช่วยลดอัตราการสูญเสียน้ำหนักความร้อนสูงสุดของ ABS สารหน่วงไฟ ลดเวลาการเผาไหม้ของวัสดุได้อย่างมาก และปรับปรุงเกรดสารหน่วงไฟของวัสดุ

3.2.การเติม PTFE มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติเชิงกลของ ABS ที่หน่วงการติดไฟ และช่วยเพิ่มความเหนียวของวัสดุได้ในระดับหนึ่ง

3.3.PTFE มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการประมวลผลของวัสดุ ABS ที่หน่วงไฟ และควรปรับขนาดยาตามความต้องการระหว่างการใช้งาน

เวลาโพสต์: Jun-11-2020