随着科学技术的发展,高分子材料的应用日益广泛、用量迅速增加,由此带来的火灾危险性增大。因此关于阻燃高分子材料的研究在近20年来引起了人们的广泛关注,并且在许多国家已经以立法的形式,强制在某些领域必须采用阻燃材料与阻燃技术。过去常采用卤/锑阻燃体系来提高高分子材料的阻燃性,但由于该体系在燃烧时产生大量的烟雾,及含卤的有毒有害气体造成二次灾害、危及人们的生命安全。为此低烟无卤阻燃材料的研究和开发倍受人们的重视,并有逐渐取代含卤阻燃材料的趋势。在低烟无卤环保型阻燃材料的开发中,为了克服无机添加型阻燃剂添加量较大,而引起的材料本来具有的优良机械性能和加工性能降低的缺点,复配高效阻燃化已成为低烟无卤阻燃剂开发应用研究领域的前沿课题。据国家树脂网专家介绍,酚醛树脂在燃烧时有促进炭化形成的特点,故可与含磷化合物、含氮化合物、含硼化合物、含硅化合物、有机金属络合物、金属化合物中的两种,或两种以上复配成低烟无卤复配阻燃剂。然而目前国内多家企业生产市售的酚醛树脂相对分子质量(mw)偏低,多在50000以下、有的甚至仅数千。这种较低相对分子质量的酚醛树脂熔融粘度低,与作为基体树脂的热塑性树脂的熔融粘度相差较大,所以不可能均匀分散在基体树脂中,从而引起阻燃材料的阻燃性能不佳,特别是引起阻燃材料的机械性能大幅度降低、没有实用价值。为了解决这个问题选用高相对分子质量的热塑性酚醛树脂,与无卤素阻燃剂按比例复配成低烟无卤高效复配阻燃剂,用此复配阻燃剂对聚烯烃及苯乙烯系树脂进行应用实验。
2、酚醛树脂的MW对复配阻燃剂阻燃的材料性能的影响,从上面的测试结果可知,用高相对分子质量(MW=80000~120000)热塑性酚醛树脂,复配的阻燃剂FR-1~FR-3的阻燃材料,不仅燃烧性能优异,达UL94V-0级(3mm)、无熔滴,特别难能可贵的是拉伸强度有所提高,延伸率和冲击强度也保持基本不变。据国家树脂网专家介绍,而用低相对分子质量(mw=4000)酚醛树脂,复配的阻燃剂FR-4的阻燃材料,比较例1和比较例2不仅阻燃性不好,而且拉伸强度和伸长率都有大幅度降低。
分析其差异的原因可以认为,高相对分子质量的热塑性酚醛树脂的熔融粘度,与基体树脂的粘度接近,所以能较均匀地分散在基体树脂中,从而阻燃性能优异、拉伸强度提高,同时延伸率和冲击强度也保持基本与未阻燃的树脂材料相同。据国家树脂网专家介绍,而较低相对分子质量的酚醛树脂熔融粘度低,与基体树脂的熔融粘度相差很大,所以不可能均匀分散在基体树脂中,从而引起阻燃材料的阻燃性能不佳,机械性能大幅度降低。
本试验还对未用酚醛树脂复配的阻燃剂FR-5,进行了比较(比较例3)试验,FR-5对HIPS虽然也有很好的阻燃效果,但阻燃材料的机械性能却大幅度降低。据国家树脂网专家介绍,这说明加入酚醛树脂后,可以改善制品的机械强度。
四、结语
由高相对分子质量的热塑性酚醛树脂,与两种无卤阻燃剂复配的高效阻燃剂,用于聚烯烃和苯乙烯系树脂不仅阻燃性优异,无熔滴、低发烟,还可以提高阻燃材料的拉伸强度,据国家树脂网专家介绍,并保持延伸率和缺口冲击强度基本不降低。