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如何做好无卤阻燃材料?行家给了这些建议!

导语:如同做任何改性共混产品,想要做好一款无卤阻燃材料,仅仅进行简单的共混是远远不够的,你所需要做的有如下几个方面的工作:
1、认识高分子材料;
2、了解阻燃剂;
3、认识加工工艺,主要是对螺杆机的理解;
4、了解助剂;
5、认识相关检测方法和标准。

一、认识高分子材料

大家要做阻燃材料,那么肯定先要对不同高分子的降解机制有基础的认识,这样才能够选择相应的阻燃剂与高分子配合,使高分子发挥的机制与高分子降解过程一致以至于最大效率地达到阻燃。如:为什么聚烯烃,PA,PC等的无卤阻燃要好做很多,而ABS,PS等无卤阻燃要难做很多,正是由于ABS, PS高分子降解机制造成比较难选择相应的阻燃剂进行阻燃。
另外,不同的高分子,用磷氮系进行阻燃,为什么有的需要加入炭源,有的不需要加入炭源?这是由不同高分子的分子组成决定的,如果大家透彻地了解原因,你将会选择相应的阻燃体系进行配合。同时,为什么OP1312用于玻纤PA66有不错的效果,用于PBT的效果要差很多,而OP1240用于玻纤PBT才有不错的效果,这也是高分子基材的改变造成的,多想想为什么,对于体系的理解也会有所加深。

二、了解阻燃剂

大家都经常说卤素阻燃相对要好做很多,而非卤要难多很多。
其实很好理解,卤素阻燃依靠的是自由基中止以及卤化锑隔离氧气达到阻燃,这个阻燃机制基本上对于任何塑料都是万能的,仅仅是添加数量的多少,而且卤素阻燃剂相对可以选择的阻燃剂要多很多,一些有机物质接上卤素元素,基本上能够达到阻燃效果,需要考虑的仅仅是加工性能以及后期的其它性能。
相对卤素的万能阻燃机制,非卤的阻燃机制非常受到限制,比如磷氮系膨胀阻燃剂,用于不同的塑料添加的份数不同,另外其机制是依靠的酯化膨胀成炭的机制,所以许多填料以及助剂的加入,影响到了其阻燃机制,当然阻燃剂就不能发挥相应的机制。
举个简单的例子,磷氮系膨胀阻燃剂用于普通PP体系非常好做好阻燃烧,而用于玻纤增强PP体系则相对要难生产好的阻燃产品,理论上PP的数量减少,应该更好做阻燃,但是结果却是相反的,为什么呢?很简单,玻纤作为一种无机材料,破坏了磷氮系膨胀阻燃剂酯化成炭机制。
无机阻燃剂理论上都是万能阻燃剂,但是其机制是量变引起质变的机制,所以其机制决定其添加量,决定其应用范围和方向。
还有很多很多的无卤阻燃机制。
同样,你如果能够了解阻燃剂的大致生产工艺,了解阻燃剂可能产生的一些附属产物,对于可能出现的现象也就能够合理的解释了。例如,如果MCA的生产工艺了解的话,那么对于MCA应用于PA中的一些情况能够很合理的理解和解释,相应的你能够避免可能出现的情况。
阻燃剂简单的数据说明书都是很重要的,你可以通过上面的分解温度,各种物质的含量对阻燃剂有初步的了解很判断,那样能够更好的与高分子配合,得到性能和表观都不错的无卤产品。

三、学习加工工艺

相同的配方不同的人有时候会有差异很大的性能,这主要是加工条件以及螺杆组合所造成的,特别是生产工程塑料和玻纤产品的时候。
高分子与阻燃剂共混,理论上当然是温度越高,剪切越强,混合效果越好,相对性能也越好,但是这些都是要以满足塑料加工温度和阻燃剂分解温度为前提的条件下。当碰到不同的阻燃剂,根据阻燃剂的分解温度,选择合适的螺杆组合和加工温度将会得到性能不错的产品(即使可能尝试的前几次出现问题,但是可以尝试继续调整,看有没有改进的可能)。
例如:不少人尝试无卤阻燃剂用于玻纤增强工程塑料,都不调整工艺和螺杆组合,按照卤系阻燃剂的螺杆组合和加工条件去试验,可能会做出性能不满意的产品。但是,别人也许用同种阻燃剂能够得到非常不错的性能,那么就应该好好检讨下自己在加工的情况下是否有改进的可能性了。
工艺方面随设备的不同有很多区别,开炼机,密炼机,单螺杆往复机等等都会有不同的效果,更好的理解加工条件和设备对改性会有很大的帮助。

四、了解助剂

通过助剂的添加,产品能够做出很好的表面与性能,当然助剂不是万能的,合适的地方用合适的助剂才是最重要的。要用好助剂,首先要充分理解助剂的结构、原理、用途,这样才能高效率的使用它。
例如:有些人听说TPFE能够抑制滴落,把其用于八溴阻燃PP体系,结果只有负效果,产品反而不阻燃。这是由于八溴阻燃PP体系是靠溶滴带走热量阻燃,加入TPFE后,抑制滴落,与其体系反而冲突,效果为1+1<1。
某一客户,用阻燃剂生产无卤玻纤增强PBT,经过REACH 15项目测试,发现改性后的PBT,AS金属含量大大超标,其直接认为阻燃剂AS金属超标,但是阻燃剂供应商提供了阻燃剂的REACH 15项目测试显示没有AS金属,而是其自己选用的玻纤 AS超标造成的。

五、认识和学习相关检测方法和标准

阻燃测试的标准有很多,UL94V0,氧指数,灼热丝,UL1694,无人看管电子产品标准,VW-1等等。
不同的阻燃体系对于不同的阻燃测试可能得到不同的效果,如果能够理解好阻燃机制和不同测试标准的原理,对于其测试的标准将会比较清楚,知道何种体系对于不同的测试标准会表现出如何的指标和阻燃性能。 例如:
1、氢氧化物用于PE能够做到非常高的氧指数(随便都做到35以上),但是其比较难通过UL94。
2、磷氮系列膨胀阻燃用于PP如果氧指数不算太高(一般都32左右),但是其随便都通过UL94。
3、溴系阻燃产品在其他测试都不错,但是其通过无人看管电子产品标准750度灼热丝又比较困难。

所以,根据客户的标准和要求,选择合适的阻燃剂用于所需要的体系,会产生事倍功半的效果。