高相比耐漏電起痕指數(shù)值、高GWIT、無鹵阻燃連續(xù)長連續(xù)長玻纖增強PET的研究及應用

蘇吉英，郭建鵬，朱曉龍，周曉兵，陳超，劉志文，徐熠

（上海日之升新技術發(fā)展有限公司，上海，201109）

1 前言

近年來，我國電子電氣工業(yè)迅速發(fā)展，對高電絕緣、超高強度無鹵阻燃增強工程塑料的需求日益增長，如低壓真空接觸器、斷路器、漏電保護器、接插件、低壓開關、薄壁電子電氣元件等都需要用具有良好的綜合力學性能、阻燃性能及電絕緣性能的工程塑料材料。尤其是以往使用熱固性塑料的領域，因為熱固性塑料成型復雜且不可以回收利用，于是需要一種超高強度、高耐熱的材料對他進行替代，而連續(xù)長玻纖增強材料就是最好的替代品。在防護及電性能上能夠滿足低壓電器對塑殼的要求，同時具有超高強度，完全可以替代傳統(tǒng)的熱固性塑料。同時，隨著人們安全環(huán)保意識的提高，低煙無鹵的阻燃體系將迅速取代發(fā)煙量大、及毒性大的含鹵阻燃體系。在這一產(chǎn)品領域里，聚酰胺(PA)的用量最大，其次是聚酯（PET）。然而，由于阻燃劑的發(fā)展相對（與）行業(yè)對材料日益提高的要求來說相對滯后，很多種阻燃劑加入到材料里會大大降低了材料的力學性能、電絕緣性能。例如，相比漏電起痕指數(shù)(相比耐漏電起痕指數(shù))從600V降到200V甚至更低，此外，隨著歐盟RoHs和WEEE指令的實施，傳統(tǒng)的溴系阻燃體系已不能滿足此要求，同時某些阻燃劑的使用也會受到限制。隨著技術的進步，工程塑料國產(chǎn)化的進程也在加快。上海日之升新技術發(fā)展有限公司針對高相比耐漏電起痕指數(shù)值、低腐蝕性、無鹵阻燃連續(xù)長玻纖增強PET產(chǎn)品進行了深入的研究。所研制的高相比耐漏電起痕指數(shù)值、低腐蝕性、無鹵阻燃連續(xù)長玻纖增強PET產(chǎn)品成功地替代了安特普、沙比克、BASF等公司生產(chǎn)的同類產(chǎn)品，實現(xiàn)了該類產(chǎn)品的國產(chǎn)化，在被一些外資企業(yè)納入原料國產(chǎn)化計劃的同時，該材料也開始出口到歐美日韓地區(qū)。

2 實驗部分

2.1 原材料

PET：501C；

紅磷母粒1：廣東銀塑

十溴二苯乙烷：美國大湖；

BPS:美國大湖；

MPP：6007 道爾

OP1240B，日之升自行復配

三聚氰胺異氰尿酸鹽(MCA)：山東壽光化工有限公司

三氧化二銻：上海湖盟化工有限公司；

相容劑：SOG-02，上海日之升

玻璃纖維：PPG

其它助劑：市售。

2.2 主要儀器及設備

同向平行雙螺桿擠出機：Ks一60型，南京科銳；

注塑機：HTF150x2型，寧波海天；

高速混合機：AFR—20B型，南京科亞；

連續(xù)長玻纖增強材料模具：日之升自主研發(fā)；

萬能力學試驗機：深圳三思

相比耐漏電起痕指數(shù)測定儀：NRz—D2型，德國Kunndenblatt公司。

紅磷析出試驗儀：NRM—DR2型，德國

阻燃測試儀：I-8,深圳三思

2.3 試樣制備

2.4 性能測試

拉伸強度及延伸率按ASTM D638 M一91a測試，拉伸速率5mm／min；

彎曲強度及彎曲模量按ASTM D790—92測試，測試速率2mm/min：

缺口沖擊強度按ASTM D256—92測試；

阻燃性能按ANSI／UL 94—2003垂直燃燒法測試；

GWIT測試：IEC 60965-2-1

CTI按IEC 60112—2003測試；

耐腐蝕性能按IEC 60068—2—2—1980測試。

A、測試1，60天后，觀察電極表面的腐蝕現(xiàn)象。

B、測試2，60天后，測試樣件表面的PH值。

3 結果與討論

3.1 不同阻燃劑對35%連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響

在相同連續(xù)長玻纖含量下，不同阻燃劑對連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響，連續(xù)長玻纖含量為35%，見表l。

從表1可以看出，添加適量的MPP、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、廣東銀塑的紅磷母粒、OP1240B（日之升）對連續(xù)長玻纖增強PET起到很好的阻燃效果，阻燃性能達到UL 94 V一0級。

溴系阻燃劑雖然阻燃性能較好，同時也能夠達到環(huán)保和REACH要求，但其相比耐漏電起痕指數(shù)值相對較低，同時機械性能相對不高，對于一些要求較高的塑料部件，以及替代熱固性塑料配件時無法達到要求。日之升自行復配的OP1240B不但對材料的性能影響較小，同時具有較好的阻燃效率，尤其是由日之升自行復配的無鹵阻燃劑OP1240B能夠使材料的相比耐漏電起痕指數(shù)值達到620V，而且其他任何阻燃體系相比，具有更高的耐漏電絕緣性能，同時在相同的玻纖含量條件下，性能最高。日之升自行復配的阻燃劑OP1240B這個阻燃體系其灼熱絲起燃溫度達到960°C,遠高于其他阻燃體系，說明這個阻燃體系具有更高的防火安全性。日之升自行復配的阻燃劑OP1240B具有低析出、低腐蝕的特性，對金屬元器件的腐蝕性較小。因此，對于一些要求高強度、高相比耐漏電起痕指數(shù)、高防火安全性的電子電氣產(chǎn)品上海日之升開發(fā)的OP1240B是較合適的阻燃劑。

表1 不同阻燃劑對35%連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響

表2 不同百分含量的OP1240B用量對連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響

表3 不同的阻燃劑使材料具有不同的粒腐蝕性（用PH值表示）

3.2 OP1240B用量對連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響

對于阻燃連續(xù)長玻纖增強PET材料，不但要求具有較好的阻燃性能，同時要有良好的性價比及良好的綜合性能

如表2所示，為不同百分含量的OP1240B用量對連續(xù)長玻纖增強PET性能的影響。

從表2可以看出，隨著OP1240B用量的提高材料的拉伸強度和沖擊強度會逐漸下降，阻燃級別也會逐漸提高。

3.3 OP1240B阻燃連續(xù)長玻纖增強PET腐蝕性評價

由于這類材料用于電子電氣行業(yè)的零部件，多數(shù)會與金屬制件接觸，因此，不但要求該材料具有較高的相比耐漏電起痕指數(shù)、機械強度、阻燃級別外，還要求材料對與之接觸的金屬制件有低腐蝕性。阻燃增強PET的腐蝕性來源于，一般的阻燃劑如紅磷等會在一定條件下遷移的制品表面，形成酸性物質。我公司自主研發(fā)的OP1240B阻燃劑經(jīng)過復配中和處理同時加入了適量的防阻燃劑遷移、析出的助劑，因而達到降低阻燃連續(xù)長玻纖增強PET的腐蝕性。如表3所示，不同的阻燃劑使材料具有不同的粒腐蝕性（用PH值表示）。

由表3可以看出，由于日之升自主研發(fā)的OP1240B大大降低阻燃連續(xù)長玻纖增強PET對其所接觸的金屬制件的腐蝕性。

表4 OP1240B阻燃短纖增強PET(35%GF)OP1240B阻燃連續(xù)長纖增強PET(35%GF)

3.4 不同的玻纖狀態(tài)對材料性能的影響

目前玻纖增強阻燃PET材料，大概有兩種增強的形式：一是短纖增強（玻纖與樹脂、阻燃劑在螺桿中共混）；二是連續(xù)長纖維增強（樹脂和阻燃劑在雙螺桿中共混然后進入專用模具對經(jīng)過模具的每一束完整的玻纖進行浸潤，再切粒，所切顆粒中沒個粒子里玻纖都是完整的一束）

從表3可以看出，相同的玻纖含量，阻燃連續(xù)長玻纖增強PET的機械強度和沖擊強度要遠高于阻燃非連續(xù)的短玻纖增強PET。而防火性、耐漏電絕緣性和析出腐蝕性基本相同。阻燃連續(xù)長玻纖增強PET具有非連續(xù)短纖增強無法比擬的高強度，可以替代傳統(tǒng)的熱固性塑料用于低壓電器行業(yè)。

4 結論

（1）OP1240B制造的無鹵阻燃連續(xù)長玻纖增強PET材料與其他阻燃體系相比具有明顯高的高的力學性能、更高的耐漏電起痕指數(shù)、更高的GWIT。

（2）隨著OP1240B用量的提高材料的拉伸強度和沖擊強度會逐漸下降，剛性和阻燃級別也會逐漸提高。

（3）和其他的阻燃體系相比，由于日之升自主研發(fā)的OP1240B大大降低阻燃連續(xù)長玻纖增強PET對其所接觸的金屬制件的腐蝕性。

(4) 相同的玻纖含量，阻燃連續(xù)長玻纖增強PET的機械強度和沖擊強度要遠高于阻燃非連續(xù)的短玻纖增強PET。而防火性、耐漏電絕緣性和析出腐蝕性基本相同。

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