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做塑料阻燃配方設(shè)計(jì),真的有那么難嗎?

時(shí)間:2020-05-17 10:01 閱讀:1612 來源:互聯(lián)網(wǎng)

????????前幾天,一位朋友老王跟我嘮嗑兒,聊到家里的小孩剛剛進(jìn)入國(guó)內(nèi)某知名塑料改性公司從事阻燃方向改性配方設(shè)計(jì)工作。初入職場(chǎng)的小王,總是抱怨感覺要做完美的阻燃塑料配方設(shè)計(jì),有那么一點(diǎn)點(diǎn)“難”。

????????其實(shí),日常生活中我們會(huì)遇到很多的塑料產(chǎn)品,他們大部分采用的樹脂都屬于易燃或可燃材料。

????????為了減少和降低聚合物燃燒引起的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,通常我們需要對(duì)塑料產(chǎn)品進(jìn)行阻燃改性處理。所謂阻燃,實(shí)質(zhì)上就是延緩、抑制燃燒的傳播,減少熱引燃出現(xiàn)的頻率。

????????阻燃處理方法,一種是在合成樹脂時(shí)選用含有鹵、磷、氮等阻燃元素的原料,從而使樹脂本身具有阻燃性能,即本質(zhì)阻燃,但由于阻燃元素的含有量通常不會(huì)太多,因而阻燃效果有限;另一種簡(jiǎn)單易行的方法則是在樹脂中直接加入阻燃劑。

本質(zhì)阻燃含磷共聚酯合成示意圖(歐育湘 教授)

????????材料的燃燒特性與材料的比熱容、熱導(dǎo)率、熱分解溫度、熱分解產(chǎn)物、燃燒熱等都有很大的關(guān)系。下面我來跟大家分享下塑料改性如何選擇阻燃劑以及添加量的問題。

????????首先,針對(duì)改性塑料阻燃,基本以添加型阻燃劑為主,主要因?yàn)槠渚哂信浞届`活,產(chǎn)品種類多樣的特點(diǎn)。因此,選擇合適的阻燃劑也就成了比較重要的問題。

????????通常,可以用四步法來完成。

????????第一步:確認(rèn)是何種材料:PP / PA6 / PA66 / PC / ABS等。

????????第二步:阻燃等級(jí)的確認(rèn):5VA,5VB,V0,V1,V2,HB,是否可以滴落、氧指數(shù)的要求。

????????第三步:是否有無鹵的要求。(鹵素含量<500ppm,還是=0?)

????????第四步:除阻燃性能外,其他性能的要求,如力學(xué)性能 、電氣特殊性能等。

????????下表是比較常見改性材料常用阻燃劑。當(dāng)然,除了表格中列出的,許多新的磷氮系阻燃劑都已經(jīng)被開發(fā)出來或正在開發(fā)中。雖然很多新產(chǎn)品有著各種各樣的問題,但是隨著研究人員的研究不斷深入,我們相信這些新產(chǎn)品會(huì)很快應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

????????了解常用的阻燃改性添加劑之后,我們?cè)賮砹牧呐浞皆O(shè)計(jì)中阻燃劑的添加量,一般可以依據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定。通常認(rèn)為,氧指數(shù)在22-27之間屬于自熄性材料,能在火焰中燃燒,但離火自熄。

????????氧指數(shù)

????????氧指數(shù)指的是剛好維持某塑料材料燃燒所需氧/氮混合氣體中最低氧含量的百分?jǐn)?shù),所以氧指數(shù)也被稱為極限氧指數(shù)。氧指數(shù)越小,說明這種塑料材料更易燃,反之則不易燃燒??諝庵械难鹾烤S持在21%左右,所以通常認(rèn)為大于22%的才具有阻燃性。

????????下表是各塑料達(dá)到自熄時(shí)阻燃元素的含量。

????????根據(jù)表格中阻燃元素的含量與離火自熄的關(guān)系,我們可以推算阻燃劑的用量。式中,x為上表中阻燃元素的含量值;n為阻燃元素的個(gè)數(shù)。

????????舉個(gè)例子來說:不飽和聚酯玻璃鋼阻燃配方如何設(shè)計(jì)?

????????不飽和聚酯的氧指數(shù)為20.6,為易燃材料,選用六溴苯和三氧化二銻為阻燃劑。六溴苯的分子量為551.49,溴的相對(duì)原子質(zhì)量為 79.9,根據(jù)上表數(shù)據(jù),x為8,n為6,根據(jù)上面公式:

????????即100份材料中所需的六溴苯阻燃劑為9.2份,同理,三氧化二銻需要的量也可以輕松地計(jì)算出為2份。怎么樣,這樣一看,阻燃改性配方設(shè)計(jì)是不是沒有那么難了。

????????當(dāng)然,以上的配方設(shè)計(jì)僅僅只是作為阻燃材料開發(fā)過程中的一點(diǎn)參考,實(shí)際過程中的阻燃配方設(shè)計(jì)可能比上述過程復(fù)雜的多。應(yīng)用環(huán)境的不同對(duì)于阻燃劑的選型來說也是一個(gè)重要的因素。此外由于樹脂和阻燃劑選擇的不同以及阻燃要求的不同,阻燃劑的添加量也要根據(jù)實(shí)際要求來設(shè)計(jì)。

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