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        電機接線盒用阻燃PPO/HIPS復合材料制備及性能研究

        2018-12-19 05:38:28
        天津化工 2018年6期
        關(guān)鍵詞:增韌劑增韌阻燃劑

        (江陰職業(yè)技術(shù)學院,江蘇江陰214405)

        聚苯醚PPO樹脂是一種熱塑性工程塑料,具有良好的電學性能、力學性能、耐熱性,和尺寸穩(wěn)定性,但PPO樹脂熔體粘度大,成型加工困難,因此被廣泛應用的PPO塑料,多數(shù)是PPO與HIPS共混改性后的品種[1]。

        改性后PPO產(chǎn)品主要應用在電子電氣及汽車行業(yè),全球每年的用量在100萬t以上。由于PPO分子結(jié)構(gòu)中無強極性基團,可在較寬的頻率及溫度范圍內(nèi)保持良好的電性能。PPO的介電常數(shù)非常低,且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度的影響;而其體積電阻率很高,可以廣泛用于生產(chǎn)電器產(chǎn)品,尤其是耐高壓及戶外使用的部件,如光伏行業(yè)使用的各種接線盒、彩電中的行輸出變壓器等,因此要求PPO具有優(yōu)異的阻燃及力學性能[2]。

        雖然近年藍星化工新材料股份有限公司國產(chǎn)PPO原粉進入市場,但隨著光伏產(chǎn)業(yè)和新能源汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展,目前國內(nèi)的PPO改性材料仍供不應求,PPO改性技術(shù)也越來越成為市場開發(fā)熱點[3~5]。本文就不同粘度的PPO樹脂,增韌劑SBS和阻燃劑對復合材料性能的影響作出分析。

        1 實驗部分

        1.1 主要原料

        PPO(LXR040和LXR045),藍星化工新材料股份有限公司芮城分公司;HIPS(622P),上海賽科石油化工有限公司;SBS(4452),燕山石化有限公司;磷酸三苯酯TPP,浙江萬盛股份有限公司;氫氧化鎂,HT206,濟南泰星精細化工有限公司;抗氧劑168,汽巴化學有限公司;抗氧劑1010,汽巴化學有限公司;其他加工助劑,市售。

        1.2 儀器及實驗設(shè)備

        雙螺桿擠出機(SJSH-30)河北石家莊星碩機械有限公司;注塑機(SZ800H)張家港神舟機械有限公司;萬能拉伸試驗機(WDT-11)河北金建檢測設(shè)備有限公司;懸臂梁沖擊試驗機(XJU-5.5)河北金建檢測設(shè)備有限公司;數(shù)字顯微鏡(×500倍),上海蒲柘光電儀器有限公司。

        1.3 試樣制備

        PPO、HIPS在烘箱中 80℃干燥 4h,將 PPO、HIPS、SBS、抗氧劑和加工助劑按一定比例充分混合后,在雙螺桿擠出機上擠出造粒,再注塑成測試樣條。擠出溫度220~260℃,注塑溫度240~260℃。

        1.4 性能測試

        拉伸性能測試按ISO527/2,拉伸速率20mm/min;彎曲性能按ISO178測試,試驗跨度64mm,彎曲速率2mm/min;懸臂梁沖擊按ISO180測試;維卡軟化溫度按ISO306測試;材料斷面情況使用數(shù)字顯微鏡觀察。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 不同粘度的PPO樹脂對PPO/HIPS復合材料性能的影響(見表1)

        PPO與HIPS是互溶體系,材料中PPO比例越高材料綜合性能越好,根據(jù)電機接線盒樣品和文獻資料[6],選定PPO與HIPS比例為6:4;采用了兩種不同粘度的PPO與HIPS直接混合制備復合材料,材料無分層,表1表明采用高粘度PPO的復合材料拉伸性能較好,維卡軟化溫度和缺口沖擊性能差距不大;兩種粘度PPO的復合材料性能均比客戶樣品性能優(yōu)異,都可以選用,考慮到增韌劑和阻燃劑會削弱材料的強度和韌性,因此選用LXR045的PPO樹脂粉為原料。

        表1 不同粘度PPO的復合材料與樣品性能對比

        2.2 SBS增韌劑對PPO/HIPS材料性能的影響(見圖1)

        控制PPO與HIPS比例為6:4,采用SBS增容增韌復合材料,制備的復合材料無分層,表面光潔。圖1是增韌劑對復合材料性能的影響。SBS在復合材料中起到增韌相容的作用,隨增韌劑的增加復合材料的缺口沖擊強度顯著上升,當SBS含量為5%時,缺口沖擊能達到25.4KJ/m2,同時維卡軟化溫度下降不明顯,仍能達到125℃。在增韌劑SBS用量為3%左右,復合材料的拉伸強度從56.5MPa增大到58.6MPa,可能是SBS起到了增容作用。

        圖1 SBS對PPO/HIPS復合材料性能的影響

        2.3 阻燃劑用量對PPO/HIPS復合材料性能的影響(見表2)

        PPO材料本身具有一定阻燃性,但由于混合有HIPS,復合材料阻燃性下降,用磷系阻燃劑既能達到環(huán)保要求,又能提高復合材料加工性能。實驗中控制SBS含量為3%,采用TPP與Mg(OH)2混合阻燃復合材料,表2可知:隨阻燃劑用量的增加復合材料的力學強度下降,當阻燃劑用量達到13%左右阻燃等級可達到V0級。復合材料的維卡軟化溫度隨TPP含量增加,下降明顯。對比客戶樣品性能指標,2號和3號復合材料達到客戶要求。目前已批量生產(chǎn)使用,客戶反饋良好。

        表2 阻燃劑含量對PPO/HIPS復合材料性能的影響

        2.4 PPO/HIPS復合材料斷面微觀分析

        圖2是復合材料的沖擊斷面照片。從圖中可以看出a材料斷面光滑平整,有線條形沖擊痕跡,表明HIPS在PPO中相容性好。b材料含有SBS增韌劑,材料斷面呈粗糙斷面,能有效吸收沖擊能量。c材料含有增韌劑和阻燃劑,材料韌性介于a、b材料之間,斷面呈一定粗糙度,能部分吸收沖擊能量。綜合來看,SBS增韌劑在復合材料中能起到明顯的增韌效果。

        圖2 復合材料的沖擊斷面電子顯微圖(×500倍)

        3 結(jié)論

        1)PPO與HIPS共混相容性很好,注塑無分層,制品表面光潔。

        2)SBS對PPO和HIPS復合材料有相容增韌作用,當SBS用量為5%時材料的缺口沖擊可達到25.4KJ/m2。

        3)TPP和Mg(OH)2混合使用在總量達到13%左右時,可以實現(xiàn)復合材料的V0級阻燃,并且可較好的保持復合材料的韌性和維卡軟化溫度。

        4)含SBS復合材料沖擊斷面呈粗糙斷面,SBS在復合材料中能起到明顯的增韌效果。

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