扁平玻纖增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃PC性能的研究

田征宇，董相茂，劉賢文

(上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司上海市工程塑料功能化工程技術(shù)研究中心， 上海 201714)

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扁平玻纖增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃PC性能的研究

田征宇，董相茂，劉賢文

(上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司上海市工程塑料功能化工程技術(shù)研究中心， 上海 201714)

研究了扁平玻纖對(duì)PC材料的力學(xué)性能、加工性能、阻燃性能及外貌的影響，并與非扁平玻纖比較，考察其性能和外貌上的差異。

無(wú)鹵阻燃； 增強(qiáng)PC； 扁平玻纖

0　前言

聚碳酸酯(PC)是一種無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)色、無(wú)毒、透明的非結(jié)晶型熱塑性工程塑料，具有綜合均衡的力學(xué)性能、熱性能及電性能，尤其是抗沖擊韌性優(yōu)異，蠕變性又相當(dāng)小，尺寸穩(wěn)定性好[1]。PC的耐熱性較好，可在-60～120 ℃下長(zhǎng)期使用，熱變形溫度130～140 ℃，熱分解溫度大于310 ℃。PC屬自熄性樹(shù)脂[2]。

增強(qiáng)PC具有優(yōu)異的剛性，良好的尺寸穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于低壓電器，辦公設(shè)備等領(lǐng)域[3]。隨著終端用戶對(duì)電子產(chǎn)品輕薄化的需求，需要對(duì)其外殼材料輕量化，使用薄壁的塑膠外殼[4]。這對(duì)塑膠材料提出更高的要求：高剛性、高阻燃性及高流動(dòng)性[5-6]。筆者研究了扁平玻纖和普通玻纖對(duì)無(wú)鹵阻燃PC材料性能的影響，并根據(jù)需要將玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高達(dá)50%。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1原料

普通玻纖T 422，泰山玻璃纖維有限公司；

扁平玻纖T 346，泰山玻璃纖維有限公司；

丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(MBS)M-711，鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社；

雙酚A-雙二苯基磷酸酯江蘇雅克化工股份有限公司；

聚乙烯蠟A-C 316A霍尼韋爾；

其他助劑進(jìn)口。

通過(guò)對(duì)4k網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)的分析，對(duì)市場(chǎng)上的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了充分的調(diào)查和了解。在進(jìn)行設(shè)備的選擇過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以市場(chǎng)上的設(shè)備類型和電視臺(tái)的實(shí)際需要進(jìn)行選擇。電視臺(tái)對(duì)4k背包的選擇采取了橫向評(píng)價(jià)的方法以及系統(tǒng)的評(píng)價(jià)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)不斷的篩選和測(cè)試，并且經(jīng)過(guò)不斷的論證，最終確定以色列生產(chǎn)的LiveU4k采訪專用背包，這種背包具有極強(qiáng)的抗干擾能力，能有效應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境，保證視頻信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量不受到環(huán)境的影響。

1.2儀器與設(shè)備

雙螺桿擠出機(jī)TSE-35A，南京科亞橡塑機(jī)械有限公司；

注塑機(jī)CJ 83M3V，震德塑料有限公司。

2　結(jié)果與討論

采用無(wú)鹵阻燃體系，以扁平玻纖為增強(qiáng)材料，綜合評(píng)價(jià)該體系的各項(xiàng)性能。

扁平玻纖和普通玻纖的主要差異在玻纖直徑的異形比，如表1所示。

表1　扁平玻纖和普通玻纖的性能參數(shù)

扁平玻纖和普通玻纖的形貌,如圖1所示。

扁平玻纖

普通玻纖

2.1玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PC力學(xué)性能的影響

首先研究無(wú)鹵阻燃增強(qiáng)PC體系中扁平玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)材料力學(xué)性能的影響。增加玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)缺口沖擊強(qiáng)度影響較小，數(shù)據(jù)比較接近，主要反映在對(duì)無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度和剛性的影響。圖2為玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響；圖3為玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)彎曲模量的影響。當(dāng)玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10%增加到50%時(shí)，無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度下降約40%；同時(shí)由于玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量逐漸提高，材料的彎曲模量最高接近14 000 MPa。

圖2　玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)沖擊強(qiáng)度的影響

圖3　玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)彎曲模量的影響

2.2玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PC阻燃性能的影響

評(píng)估了1.6 mm狀態(tài)下材料的阻燃性能：使用扁平玻纖和普通玻纖增強(qiáng)的材料，在相同的阻燃體系下都可以達(dá)到UL 94 V-0等級(jí)。為了比較普通玻纖和扁平玻纖對(duì)阻燃性能的影響，對(duì)比了燃燒時(shí)間的差異，如圖4所示。由圖4可知：使用扁平玻纖增強(qiáng)的PC可以縮短PC樣條的燃燒時(shí)間，阻燃性能更好，并隨著玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，阻燃效果更明顯。

圖4　玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)阻燃性能的影響

2.3玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PC尺寸穩(wěn)定性的影響

通過(guò)測(cè)試材料在流動(dòng)方向的收縮率，以評(píng)價(jià)材料的尺寸穩(wěn)定性。樣條的尺寸為2 mm×50 mm×200 mm，其中200 mm為流動(dòng)方向,其收縮率的測(cè)試結(jié)果如圖5所示。 由圖5可知：扁平玻纖增強(qiáng)的PC在流動(dòng)方向的收縮率相對(duì)較小，可以保持較好的尺寸穩(wěn)定性。

圖5　玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)尺寸穩(wěn)定性的影響

2.4玻纖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PC加工性能的影響

為了對(duì)比不同玻纖對(duì)材料流動(dòng)性能的影響，按照表2中配方制作樣條，并測(cè)試其熔融指數(shù)。

表2　不同玻纖對(duì)PC流動(dòng)性的影響

從熔融指數(shù)來(lái)看，不管非阻燃體系或阻燃體系，使用扁平玻纖增強(qiáng)PC的熔融指數(shù)都稍高。由于熔融指數(shù)是在壓力較低的情況下測(cè)試的，為了進(jìn)一步表征材料的加工性能，在相同工藝下制作0.8 mm的樣條，模擬其在注塑時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，其結(jié)果如表3所示。由表3可知：在注塑過(guò)程中扁平玻纖增強(qiáng)的PC材料具有較好的加工性能，在成型大型制件或薄壁制件時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。

表3　兩種注塑工藝下流動(dòng)長(zhǎng)度的對(duì)比

注：注塑工藝Ⅰ壓力65%，速率65%；注塑工藝Ⅱ壓力45%，速率45%

3　結(jié)語(yǔ)

對(duì)比了扁平玻纖和普通玻纖對(duì)無(wú)鹵阻燃PC材料性能的影響。

(1) 扁平玻纖增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃PC的模量接近15 000 MPa，而普通玻纖增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃PC的模量約13 000 MPa，扁平玻纖對(duì)PC材料沖擊強(qiáng)度的保持率相對(duì)較好，因此，成型薄壁制件時(shí)可保持較高的剛性和韌性。

(2) 在相同的阻燃體系下，扁平玻纖可以提高PC材料的阻燃性能，減少樣條的燃燒時(shí)間。

(3) 扁平玻纖增強(qiáng)PC材料的加工性能和外貌比普通玻纖增強(qiáng)PC材料的好，尺寸穩(wěn)定性也較好，適合成型薄壁產(chǎn)品。

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[3]曾曉強(qiáng), 曹長(zhǎng)林, 陳昌禧, 等. 強(qiáng)韌化 PBT/PC 共混物的制備與性能[J]. 中國(guó)塑料, 2015, 29(4): 82-86.

[4]馮美斌. 汽車輕量化技術(shù)中新材料的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 汽車工程, 2006, 28(3): 213-220.

[5]于建, 馬澤仁, 凌學(xué)良, 等. 高流動(dòng)性 PC/ABS 合金形成過(guò)程中的相形態(tài)演變與性能研究[J]. 塑料, 2007, 36(6): 1-4.

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Study on the Properties of Flat Glass Fiber Reinforced Halogen-Free Flame Retardant Polycarbonate

TIAN Zheng-yu, DONG Xiang-mao, LIU Xian-wen

(Shanghai Engineering Research Center for Functionalization of Engineering Plastics,Shanghai Kingfa Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 201714, China)

The effect of flat glass on the mechanical properties, processing performance, flame retardant properties and morphology of polycarbonate was investigated, and compared with normal fiber to observe the difference in properties and morphology.

halogen free flame retardant; reinforced polycarbonate; flat glass fiber

田征宇(1979—)，男,工程師,碩士,研究高性能改性PC及PC/ABS合金。

TQ 320.6

A

1009-5993(2016)01-0039-03

2015-11-03)