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无卤阻燃剂在三元乙丙橡胶中的探索

2017-12-14 20:39:13 点击:

近年来由于人们对消防安全及环保等问题的重视,火灾时溴系列阻燃剂产生的大量毒烟给逃生人员带来了致命的伤害,所以无卤阻燃材料的研究一直是人们研究的重要方向,其中无卤阻燃剂更是研究热点。

三元乙丙橡胶本身易燃,氧指数在18%左右。为了实现阻燃,一般都要加很多阻燃剂,这样一来做出的三元乙丙橡胶硬度会比较大。目前制备无卤阻燃三元乙丙橡胶用的比较多的办法是采用金属氢氧化物阻燃,另一个办法是采用磷氮系阻燃剂阻燃。采用氢氧化物阻燃有很多缺点,金属氢氧化物的添加量比较大,相比之下,用磷氮系的阻燃剂比较容易实现较高的垂直燃烧等级而且添加量相对较少。

本文采用的磷氮阻燃剂及氢氧化镁阻燃剂均为无卤阻燃剂,在减少烟毒方面做到了很好的环保性,将它应用于无卤阻燃三元乙丙橡胶中,主要研究其同等量的阻燃剂的阻燃效率问题   

 

试样基本配方 

基本配方(phr,质量份):

 

配方A : EPDM生胶及油 100,碳黑 30,氢氧化镁阻燃剂 60,硫化剂及助交联剂 4.0;

 

配方B EPDM生胶及油100,碳黑 30,磷氮阻燃剂(NT119)60,硫化剂及助交联剂 4.0。

 

A、B阻燃剂对三元乙丙橡胶阻燃性能的影响

 

不同阻燃剂对三元乙丙橡胶阻燃性能的影响如表1所示。从表1可以看出,在填充60份的情况下,无卤磷氮系阻燃剂FRNT119的垂直燃烧等级可以过V0级,氧指数达33%;而填充氢氧化镁的一经点燃就一直燃烧下去,氧指数才25%。分析认为,两个阻燃剂的阻燃效果不一样是和它们的作用机理有关。磷氮系阻燃剂通过在燃烧过程中膨胀发泡、成碳,阻止和终断热交换的原理来实现阻燃。B组样条被烧过后,过火部分表面有很多泡鼓出,样条体积增大。可以看出,60份阻燃剂即可达到V0级。氢氧化镁是通过分解吸收热量的原理来实现阻燃。A组氧指数样条被点燃后烧过的部分从表层向内部开裂、剥离。由于60份氢氧化镁用量太少,吸收的热量有限,这些氢氧化镁不足以阻止燃烧过程,因而A组配方的垂直燃烧及氧指数都很差。

 

 

表 1不同阻燃剂燃烧性能的比较

测试项目

A

B

垂直燃烧等级

-

V0

LOI

25

33

 

 

 

 

 

结论

和氢氧化镁阻燃剂相比,无卤磷氮系阻燃剂FRNT119具有填充量少,垂直燃烧等级和氧指数高,由于磷氮阻燃剂的阻燃性能优异,如果经过适当配方设计,完全可以用在较高硬度的阻燃三元乙丙橡胶配方中,因为高硬度的阻燃橡胶配方开发难度要比低硬度阻燃橡胶低的多;另一方面,相对于阻燃橡胶材料的开发来说,阻燃塑料的配方设计比较容易,FRNT119 完全可能应用在阻燃塑料中,如应用在PP、PE和POE,PP+SEBS+..等易燃的聚烯烃塑料的阻燃改性中。