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采用酚醛环氧树脂(NE)、NE/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合物与磷酸三苯酯(TPP)、双酚A二(二苯基)磷酸酯(BDP)和硼酸锌(ZB)复配制备无卤阻燃ABS,并以ABS高胶粉对阻燃ABS进行增韧改性,得到阻燃性能优异、力学性能良好的无卤阻燃ABS。采用TGA、FTIR、SEM和XRD等方法对NE/OMMT纳米复合物和阻燃ABS进行表征,主要研究内容和成果包括:
第一,研究了环氧树脂种类、NE与TPP质量比和总用量对ABS阻燃性能及力学性能的影响。发现NE和TPP对ABS具有良好的协同阻燃作用。当NE与TPP质量比为1:1,总用量20wt%时,阻燃ABS的冲击强度为5.25KJ/m<2>、拉伸强度为35.26Mpa、氧指数高达41.5、pHRR为500kw/m<2>,比纯ABS降低了近33%。TGA结果显示:NE可以抑制TPP挥发,NE和TPP复配可以延缓ABS的分解。FTIR结果表明:TPP高温分解产生的磷酸或聚磷酸与NE高温热氧化生成的羧酸发生酯化反应脱水形成致密炭层。
第二,研究了NE和BDP质量比和总用量、OMMT用量、偶联剂种类和用量等对阻燃ABS性能的影响。当NE与BDP质量比为2:3,总用量为20wt%时,阻燃ABS的氧指数高达48.0,比NE-TPP阻燃ABS体系提高了15%。NE/OMMT与BDP对ABS具有良好的协效阻燃作用。当NE和OMMT用量分别为6wt%和0.5wt%、BDP用量为9wt%时,阻燃ABS的LOI、pHRR和mHRR分别是39.0、508kw/m<2>和220.4kw/m<2>,与未添加OMMT的阻燃ABS相比,LOI提高10%,pHRR和mHRR分别降低11%和8.7%。XRD显示:OMMT经NE插层后,层间距从2.14nm增大到3.77nm,阻燃ABS中部分0MMT层间距达到7.2nm。TGA显示:BDP的起始失重温度为375℃,比TPP高150℃,NE加入BDP后虽然起始失重温度降低,但混合物在400℃以上,失重速率明显下降。
第三,研究了ZB用量对NE/OMMT-BDP阻燃ABS性能的影响。随着ZB用量增加,LOI先增大后减少。当用量为4wt%时,阻燃ABS的LOI、pHRR和mHRR分别是43.5、350kw/m<2>平口215.0kW/m<2>。与不力口ZB相比,LOI提高12%,pHRR和mHRR分别降低36%和17.0%。
第四,采用SBS、ABS高胶粉对阻燃ABS进行增韧改性,发现ABS高胶粉增韧效果更好,且对氧指数和拉伸强度影响较小。当高胶粉用量10wt时,得到氧指数达到42.5,冲击强度为9.60KJ/m<2>、拉伸强度为35.62MPa的无卤阻燃ABS。