Page 69 - 《橡塑技术与装备》2017年10期（5月塑料）
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材料与应用                                        宋科明·聚丁二酸丁二醇酯 / 氢氧化铝阻燃复合材料的性能研究


              热失重分析仪对阻燃复合材料进行测试，测试条件 ：
              在氧气气氛下，以 20℃ /min 从 40℃升温至 600℃。
                  利用济南德瑞克仪器有限公司的 DRK  304B 型
              氧指数测定仪按照 GB/T2406—93 标准，对样品进行
              极限氧指数（LOI）测试，样条尺寸为 ： 80  mm×10
              mm×4 mm。
                  利用美特斯工业系统 ( 中国 ) 有限公司的 CMT6
              104 型微机控制电子万能试验机，根据 GB/T1040.2—
              2006 进行拉伸性能测试，拉伸速率为 50.0  mm/min。
              按照 GB/T9341—2000 进行弯曲性能测试，弯曲速率
              为 2.0 mm/min。
                  利用长春智能仪器设备有限公司的 JJ-20 型记忆                         图 1 PBS 和 PBS/Al(OH) 3 复合材料的 TG 曲线
              式冲击试验机，根据 GB/T1043—93 对样品进行缺口
              冲击试验，样品尺寸 80  mm×10  mm×  4  mm，带有深               PBS 的 LOI 为 24.0，具有一定的阻燃性，这主要由
              度 2.0 mm 的 V 型缺口。                                 于纯 PBS 在燃烧过程中发生严重滴落，带走燃烧区
                                                                域的熔融基体和热量所致            [12] ，Al(OH) 3 的加入逐渐提
              2 结果与分析                                           高 PBS 的 LOI，当 Al(OH) 3 质量百分含量达到 60%，
              2.1 熔体流动性                                         LOI 达到 36.0，具有良好的阻燃性能。这主要因为燃
                  PBS/Al(OH) 3 复 合 材 料 的 溶 体 流 动 速 率（MFR）       烧过程中，Al(OH) 3 发生分解吸收大量热量，降低复
              数据见表 1。刚性 Al(OH) 3 粒子的加入提高复合材料                    合材料燃烧表面的温度，并且分解产生的大量水汽和
              的黏度    [11] ，并且随着 Al(OH) 3 的增加，复合材料的              形成大量的无机氧化物层对氧气有阻隔效果，从而提
              MFR 逐渐降低，当 Al(OH) 3 含量达到 60%（质量分                  高 PBS 的抗滴落和阻燃性能。
              数 ） 时，复合材料的 MFR 只有 2.32  g/10min，导致               2.4 力学性能
              PBS/Al(OH) 3 复合材料的加工变得困难。                         2.4.1 拉伸性能
                                                                    图 2 为 PBS/Al(OH) 3 复合材料的拉伸强度、拉伸
                      表 1 PBS 和 PBS/Al(OH) 3 复合材料的
                              MFR 和 LOI 数据                      模量和断裂伸长率随 Al(OH) 3 含量变化的曲线图。由
                     Samples         MFR          LOI/%         图 2(a) 可见，随着 Al(OH) 3 含量的增加，复合材料
                      PBS        6.82/(g . 10min )  24.0        的 拉伸强度逐渐降低，而拉伸模量几乎呈线性增加，
                                           -1
                                           -1
                  PBS/MH(90/10)  5.93/(g . 10min )  24.2
                  PBS/MH (80/20)  5.56 /(g . 10min )  26.4      在 Al(OH) 3 含量为 60%（质量分数）时，复合材料
                                           -1
                  PBS/MH (70/30)  5.28 /(g . 10min )  27.1      的拉伸强度下降到 23.13  MPa，弹性模量则提高到
                                           -1
                                           -1
                  PBS/MH (60/40)  4.73 /(g . 10min )  28.1
                  PBS/MH (50/50)  3.67 /(g . 10min )  30.3      905.43 MPa。由图 2(b) 可见， 当 Al(OH) 3 含量小 于
                                           -1
                                           -1
                  PBS/MH (40/60)  2.32 /(g . 10min )  36.0
                                                                20% 时，Al(OH) 3 的加入对 PBS 的断裂伸长率影响不
              2.2 热稳定性                                          大，Al(OH) 3 含量大于 30t% 后，复合材料的断裂伸长
                  图 1 为 PBS 及 PBS/Al(OH) 3 复合材料在 N 2 气氛         率急剧下降，Al(OH) 3 含量增加到 50% 后，断裂伸长
              下的热失重曲线。加入 Al(OH) 3 后，复合材料的初始                     率低于 10%，复合材料发生脆性断裂。
              分解温度向低温移动，这主要由于 Al(OH) 3 的分解所                         Al(OH) 3 提高 PBS 的拉伸模量主要归因于
              致，Al(OH) 3 分解的吸热作用及产生的水将有利于延                      Al(OH) 3 粉体的刚性作用，但由于粉体与 PBS 的相容
              缓 PBS 的燃烧，起到阻燃作用。纯 PBS 的最大分解                      性不好，界面强度不高，不能在粉体和基体之间有效
              温度在 400℃左右，Al(OH) 3 的加入未明显改变 PBS                  传递应力，并且粉体的应力集中作用，导致复合材料
              的最大分解温度。                                          的拉伸强度降低，高含量时，粉体的团聚使得应力集
              2.3 阻燃性能                                          中更为明显，在应力作用下，界面容易出现裂纹，裂
                  PBS/Al(OH) 3 复合材料的 LOI 数据见表 1，纯               纹沿着界面快速扩展，使复合材料产生脆性断裂。

              2017     第   43 卷                                                                      ·49·
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