第３９卷第ｓ１ 塑料工业 ２０１１年４月 ＣＨＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳｌＴＲＹ ・６９・ 无卤阻燃ＰＣ／ＡＢＳ合金的研究 葛腾杰 （大庆化工研究中心，黑龙江大庆１６３７１４） 摘要：研究了四苯基间苯二酚基二磷酸酯（ＲＤＰ）和氢氧化铝复配阻燃体系对ＰＣ／ＡＢＳ合金性能的影响；并以马 来酸酐接枝丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚物（ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ）为相容剂，考察了ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ的用量对合金性能的影响。 结果表明，复配阻燃体系可显著提高ＰＣ／ＡＢＳ合金的阻燃性能，当ＲＤＰ为１４份、Ａｌ（ＯＨ） 为６份时，氧指数可达到 ３２％；相容剂的加入能够明显提高合金的力学性能，最佳用量为６％，但使体系的黏度增加，熔体质量流动速率降低。 关键词：聚碳酸酯／丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚物；无卤阻燃；四苯基问苯二酚基二磷酸酯；相容剂 中图分类号：ＴＱ３２３．４ １；ＴＱ３２５．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５７７０（２０１１）Ｓ１—００６９—０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｎｏｎ。。ｈａｌｏｇｅｎ Ｆｌａｍｅ。。ｒｅｔａｒｄａｎｔ ＰＣ／ＡＢＳ Ａｌｌｏｙ ＧＥ Ｔｅｎｇ－ｊｉｅ （Ｄａｑｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｄａｑｉｎｇ １６３７１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌ ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＲＤＰ）ａｎｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｆｌａｍｅ ｒｅ— ｔａｒｄａｎｔｓ ｏｎ ＰＣ／ＡＢＳ ａｌｌｏｙ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ ｇｒａｆｔ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｗａｓ ｃｈｏｓｅｎ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉ— ｂｉｌｉｚｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ ｄｏｓａｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ＰＣ／ＡＢＳ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｌｌｏｙ ｗａｓ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔｓ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ ｏｆ ＰＣ／ＡＢＳ ａｌｌｏｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． ＬＯ１ ｗａｓ ３２％ｂｙ ａｄｄｉｎｇ １４ ｐｈｒ ＲＤＰ ａｎｄ ６ ｐｈｒ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ．Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒ ｃｏｕｌｄ ｉｍ－ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｌｅｎｄ ａｌｌｏｙ ｄｉｓｔｉｎｃｔｌｙ：ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ６％．Ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｅｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ ｍａｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒｓ，ａｎｄ ＭＦＲ ｍａｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＣ／ＡＢＳ；Ｎｏｎ。ｈａｌｏｇｅｎ Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ；Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌ Ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ Ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ；Ｃｏｍｐａｔｉｂｉ－ 】ｉｚｅｒ 聚碳酸酯（ＰＣ）／丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚 ＰＡ－７５７，奇美实业股份有限公司；改性马来酸 物（ＡＢＳ）合金以其独特的耐热、耐冲击、耐应力开 酐接枝ＡＢＳ（ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ）：自制，接枝率为２．３％； 裂以及良好的尺寸稳定性被广泛的应用于办公设备和 四苯基问苯二酚基二磷酸酯（ＲＤＰ）：天津市联瑞化 汽车零部件的制造¨ 』。为满足某些领域的特殊要 工有限公司；氢氧化铝：分析纯，山东淄博五维实业 求，ＰＣ／ＡＢＳ合金需要具有良好的阻燃性。含卤素类 有限公司；聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）：ＦＡ。５００Ｂ，大金氟 阻燃剂因其具有很好的阻燃效果而一直备受青睐，但 化工有限公司。 是材料燃烧时可放出有毒的卤化氢气体和大量烟雾， １．２仪器及设备 严重影响了人们生命财产的安全ｌ３ Ｊ，开发无卤阻燃 双螺杆挤出机：ＴＳＳＪ－２５／３３，晨光化工研究院塑 材料越来越受到重视。本文采用磷系阻燃剂和无机阻 料机械研究所；注塑成型机：Ｋ。ＴＥＣ ４０型，德国 燃剂（氢氧化铝）复配技术，并添加自制的增容剂 ＦＥＲＲＯＭＡＴＩＫ ＭＩＬＡＣＲＯＮ公司；悬臂梁冲击强度测 等方法，开发出符合环保阻燃标准和力学性能要求的 试仪：ＸＪＵ－５．５，承德市金建检测仪器有限公司；万 无卤阻燃ＰＣ／ＡＢＳ合金材料，可用于家电、计算机、 能材料试验机：５５６７，美国ＩＮＳＴＲＯＮ；ＭＦＲ测定仪｛ 通讯器材、办公设备等领域。 ＣＳ一１２７，承德市精密试验机有限公司；氧指数测试 ｌ试验部分 仪：ＨＣ一２型，南京江宁分析仪器厂；扫描电子显微 １．１ 主要原料 镜（ＳＥＭ）：ＪＳＭ６３６０Ａ型，日本电子公司。 ＰＣ：２０１—１５，美国陶氏化学公司；ＡＢＳ树脂： 作者简介：葛腾杰，女，１９８２年生，硕士，工程师，主要从事聚烯烃加工方面的研究。ｇｅ￣４５９＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｎ．ｅｎ １．２共混合金的制备 慢；第三，磷的含氧酸多系粘稠状的半同态物质，可 在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的液膜，这能降低 焦炭层的透气性和保护焦炭层不被继续氧化。 由表１还可以看出，复配阻燃剂的阻燃效果要好 于使用单一阻燃剂，当ＲＤＰ为１４份、Ａ１（ＯＨ） 为６ 份时，氧指数最高，可达到３２％，阻燃等级达到 ｕＬ９４ Ｖ＿（）级，继续增加Ａ１（ＯＨ） 的份数，阻燃效果 首先将ＰＣ以及ＡＢＳ和相容剂分别在鼓风干燥箱 内于１２０℃和７５℃干燥１２ ｈ，接着将配料按照一定 比例混合，然后在挤出机上造粒，挤出机温度为２１０ ～２３５℃，转速为４０ ｒ／ｍｉｎ。再将制备的共混粒料在 注塑机上制成标准试样。 １．３性能测试 悬臂梁缺口冲击强度按ＧＢ／Ｔ １８４３－－１９８９测试； 略微下降；但加入阻燃剂后，合金体系的力学性能明 显下降，尤其是断裂伸长率和冲击强度，这是由于 拉伸性能按ＧＢ／Ｔ １０４０－－１９９０测试，拉伸速率５０ ｍｍ／ｍｉｎ；熔体质量流动速率（ＭＦＲ）按ＧＢ／Ｔ ３６８２－－１９８９测试：２６０ ｏＣ，载荷为５．０ ｋｇ；燃烧性能 按ＵＬ９４标准测试，试样厚度１．６ ｎｌｌＹｌ。 ２结果与讨论 ２．１ ＰＣ／ＡＢＳ配比的选择 一般都认为ＰＣ与ＡＢＳ在一定比例范围内共混会 产生协同效应，ＡＢＳ的加入降低了Ｐｃ对缺口的敏感 性，但是由于ＰＣ与ＡＢＳ不完全相容，使合金的冲击 强度有所下降。因此，不同牌号的ＡＢＳ在合金体系 中存在一个最佳配混比例。从图１中可以看出，对于 本实验所使用的ＡＢＳ，当ＰＣ／ＡＢＳ质量比为７５／２５ 时，合金的冲击性能达到一个最高值，因此本文中以 ＰＣ／ＡＢＳ质量比为７５／２５为基本配比。 ７宕 ● 螽 镬 相 爱 图１ ＡＢＳ含量对合金冲击性能的影响 ２．２复配配比对共混合金性能的影响 表１为ＲＤＰ和Ａｌ（ＯＨ） 不同复配配比对ＰＣ／ ＡＢＳ合金性能的影响。从表１中可以看出，加入 ＲＤＰ后可以明显提高合金体系的氧指数。这是因为 含有磷系阻燃剂的高聚物被引燃时，阻燃剂受热分解 生成磷的含氧酸（包括它们中的某些聚合物），这类 酸能催化含羟基化合物的脱水成炭，降低材料的质量 损失速度和可燃物的生成量，而磷则大部分残留于炭 层中 Ｊ。在材料表面生成的焦炭层，可以发挥良好 的阻燃效能。首先，炭层本身氧指数可高达６０％， 且难燃、隔热、隔氧，可使燃烧窒息；其次，焦炭层 导热性差，使传递至基材的热量减少，基材热分解缓 ＲＤＰ在加工过程中易分解，与合金体系相容性较差 造成的，因此需要添加相容剂来提高体系的综合 性能。 表１ 不同复配配比阻燃剂对ＰＣ／ＡＢＳ合金性能的影响 Ａ／Ｂ配比”氧指数 垂直燃拉伸强度断裂伸长 缺ｆ』冲击强 堕量 ！ 竺 堑篁丝 ！ 皇 堕 ：竺：： ０／０ ２０．８ ＨＢ ５９．３６ ４５．９６ ５８．２３ ２Ｏ／０ ２７ Ｖ—ｌ ５６．２３ ３７．４５ ４３．２９ １８／２ ２９ Ｖ－１ ５５．１２ ３８．０２ ４４．５６ ｌ６／４ ３０ Ｖ一１ ５４．２８ ３９．２５ ４５ Ｏ８ １４／６ ３２ Ｖ－０ ５４．０１ ３８．４５ ４５．１２ １２／８ ３２ Ｖ－０ ５３．２８ ３６．１２ ４５．６９ 】０／１０ ３１ Ｖ一１ ５２ ｌ４ ３７ ２３ ４６ ５Ｒ 注：１）Ａ为ＲＤＰ；Ｂ为Ａ１（ＯＨ）３。 ２．３相容剂用量对共混合金性能的影响 表２相容剂对ＰＣ／ＡＢＳ合金性能的影响 ２１．５ ４５．１２ ３８．４５ ５４．０１ １９．７ ４８．２９ ４０．４５ ５５．１５ １８．８ ４８．５６ ４２．Ｏ２ ５６．３５ １６．５ ５Ｏ ６５ ４２．２５ ５５．８８ １５．３ ４８．７７ ４２．４５ ５５ ６１ Ｉ５．２ ４８，０９ ４３．２３ ５４．７４ ＰＣ、ＡＢＳ的分子链中均含有大量的苯环结构， Ｐｃ的溶解度参数为３９．８～４１．０（Ｊ／ｅｒａ ） ，ＡＢＳ的 溶解度参数为４０．２～４１．９（Ｊ／ｅｍ ） 。，两者比较接 近，说明Ｐｃ与ＡＢＳ具有一定的相容性 ，但与其他 相的相容性相对较差，因此必须对Ｐｃ和ＡＢＳ进行增 容改性，改善Ｐｃ与ＡＢＳ体系的相容性，以提高合金 的综合性能。 本文选用改性马来酸酐接枝ＡＢＳ（ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ） 作为相容剂，阻燃体系用量为２０份（其中ＲＤＰ为１４ 份、Ａｌ（ＯＨ） 为６份）来研究增容剂对合金体系的 性能影响，结果如表２所示。从表２可以看出，加入 ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ后，合金体系的力学性能都有了一定的 提高，尤其是冲击强度和断裂伸长率，当ＡＢＳ－ｇ— ＭＡＨ的质量分数为６％时，冲击强度达到最大值。 第３９卷ｓｌ 葛腾杰：无卤阻燃ＰＣ／ＡＢＳ合金的研究 这是由于ＡＢＳ。ｇ—ＭＡＨ能够在ＰＣ和ＡＢＳ两相间形成 ＭＡＨ，能明显提高合金体系的相容性，改善合金的 力学性能。当相容剂质量分数为６％时，合金的力学 性能最佳；相容剂的加入使ＰＣ／ＡＢＳ体系的黏度增 共价键，起到桥梁的作用，这就提高了两相微观界面 上的结合力，从而改善了共混体系的相容性，大大提 高了合金的冲击强度。另一方面，ＡＢＳ—ｇ—ＭＡＨ中含 有活性较强的酸酐基团，它能在高温及剪切力作用下 与Ｐｃ发生酯交换反应｝ ，因而能够明显地降低两相 间的界面张力，使体系中分散相粒子明显细化，提高 共混物的力学性能。但是当ＡＢＳ’ｇ。ＭＡＨ的添加量达 到一定值时，继续加入反而使合金的冲击强度在一定 加，ＭＦＲ值降低。 ３）研制的无卤阻燃ＰＣ／ＡＢＳ合金具有优异的综 合性能，可以满足家电和电子电器领域的应用要求。 参 考文 献 ［１］ＬＩＵ Ｐ Ｙ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ａｎ ＡＢＳ ｒｅｓｉｎ ａｎｄ ａｎ ａｃｒｙｌａｔｅ—ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ ｉｎｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒ：ＵＳ，４３９０６５７［Ｐ］． 程度上有所下降。这是由于过量ＡＢＳ。ｇ‘ＭＡＨ中的 ＭＡ基团能与更多的ＰＣ结合，在高温及剪切作用下 引起Ｐｃ的热降解，导致分子链断裂 Ｊ，从而使合金 冲击强度有所下降。 另外，ＡＢＳ ｇ—ＭＡＨ的加入使ＰＣ／ＡＢＳ的ＭＦＲ值 降低。这是因为相容剂的加入增强了组分之间的作用 力，使两者的相对滑动能力降低，从而使体系黏度增 大，导致了合金的ＭＦＲ值降低。 ３ 结论 １）ＲＤＰ与Ａ１（ＯＨ） 复配体系是ＰＣ／ＡＢＳ合金 的有效阻燃剂，当ＲＤＰ为１４份、Ａｌ（ＯＨ） 为６份 时，氧指数最高，可达到３２％，阻燃等级达到ＵＬ９４ Ｖ＿（）级。但同时使材料的力学性能下降。 ２）在ＰＣ／ＡＢＳ阻燃体系中加人相容剂ＡＢＳ‘ｇ— １９８３—０６—２８． ［２］ｗｕ Ｊ ｓ，ＳＨＥＮ Ｓ Ｃ，ＣＨＡＮＧ Ｆ Ｃ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｕｂｂｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ。。ｂｕｔａｄｉｅｎｅ‘‘ｓｔｙｒｅｎｅ ａｎｄ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｕｂｂｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｂｌｅｎｄｓ ｏｆ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ａｎｄａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ。。ｂｕｔａｄｉｅｎｅ。。 ｓｔｙｒｅｎｅ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍ Ｊ，１９９４，２６（１）：３３—４２． ［３］辛敏琦，刘春艳．磷、溴阻燃剂在ＰＣ／ＡＢＳ合金中的应 用［Ｊ］．塑料助剂，２００６（２）：３２—３４． ［４］欧育湘，陈宇，王筱梅．阻燃高分子材料［Ｍ］．北京： 国防工业出版社，２００１：４４． ［５］刘建，闻荻江．ＰＣ／ＡＢＳ合金研究进展［Ｊ］．苏州大学 学报，２００２，２２（２）：１—６． ［６］叶锦镛．苯乙烯一马来酸酐共聚物与聚碳酸酯共混体系 的研究［Ｊ］．应用科学学报，１９９１，９（２）：１０９—１１６． ［７］王久芬，周海骏，姜丽萍．相容剂对ＰＣ／ＡＢＳ合金性能 的影响［Ｊ］．工程塑料应用，２００１，２９（６）：１—４．
