Page 33 - 2018-18

研究与开发 豆高雅·PRPP 对 PC/ABS 复合材料的阻燃性能研究

合中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度。以氧所占的体 温度或时间，从左往右表示增加。DTG 曲线的特点是，
积百分数的数值来表示。 氧指数高表示材料不易燃烧， 它能精确反映出每个失重阶段的起始反应温度，最大
氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易 反应速率温度和反应终止温度 ； DTG 曲线上各峰的面
燃烧，一般认为氧指数 27 属难燃材料。它是评价塑料 积与 TG 曲线上对应的样品失重量成正比 ；当 TG 曲
和高分子材料相对燃烧性的一种表示方法，用来判断 线对某些受热过程出现的台阶不明显时，利用 DTG 曲
材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度，因此受 线能明显的区分开来。
到世界各国的重视。目前，已颁布的相应的氧指数法 Flynn-Wall-OZAWA 法 [8] 方 法 是 利 用 TG 数 据
的国家标准有 GB 2406—80( 塑 料 ) 和 GB/T 5454— 研究复杂的热降解过程材料尤其是聚合物热降解动力
1997( 纺织物 )。 学的最有用的方法。一般聚合物的热降解速率是降解
1.3.2 水平垂直燃烧 温度和转化率的函数，即 ：
水平垂直燃烧主要用于对塑料或薄膜在规定火源 da/dt=k(T)f(a) (1)
直接燃烧下测定塑料的不燃烧性能。以判断耐火材料 将 Arrhenius 公式代入式 (1) 可以得到
的耐火等级。UL94 是最重要的有关防火安全试验方 dα/dt=Aexp[-E/(RT)]f(α) (2)
法和重要标准之一。它对电气工业所用塑料是特别重 若令升温速率为 β, 且 β=dT/dt= 常量，则由式 (2)
要的，该试验方法适用于绝缘材料、工程塑料或其它 可得
固体可燃材料行业。 d(α)/dT=A/βexp[-E/(RT)]f(α) (3)
1.3.3 扫描电镜 式中 ： α 为分解度，K 为反应速率常数，T 为绝对
扫描电镜是在加速高压作用下将电子枪发射的电 温 度，E 为表观 活化能，R 为普适 气体常数，A 为指
子经过多级电磁透镜汇集成细小的电子束，在试样表 前因子，β 为升温速率，f(α) 为分解度 α 的函数，取决
面进行扫描，激发出各种信息，通过对这些信息的接 于具体的热降解机理，当 α 为常数时 f(α) 为定值。式 (3)
收、放大和显示成像，以便对试样表面进行分析。 为研究聚合物热降解动力学的基本方程。对式 (3)分
扫描电镜主要有真空系统，电子束系统以及成像 离变量、积分及近似假设，得
系统。电磁透镜 ：热发射电子需要电磁透镜来成束， lgβ=lg[AE/RF(α)]-2.315-0.4567E/RT (4)
所以在用热发射电子枪的扫描电镜上，电磁透镜必不 式中 ： F(α) 为机理函数 f(α) 的积分式，当 α 为常
可少。通常会装配两组 ：汇聚透镜、物镜 ( 物镜为真 数时 F(α) 为常数，以 lgβ 对 1/T 作图，得一直线，其
空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦 斜率为 -04567E/R，进而可求得 E 值从而的到该物质
点汇聚到样品表 )。电子经过一系列电磁透镜成束后， 的阻燃性能。
打到样品上与样品相互作用，会产生次级电子、背散 1.4 样品制备
射电子、欧革电子以及 X 射线等一系列信号。所以需 将不同配比的原料（如表 1 所示，其中 PTFE 作
要不同的探测器譬如次级电子探测器、X 射线能谱分 为防滴落剂使用）经人工共混后加入双螺杆挤出机中，
析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。 进行熔融共混挤出造粒。造粒后的粒料经干燥后用注
1.3.4 热重分析 塑机注塑出氧指数样条和垂直燃烧样条，使用平板硫
热重法，是在程序控制温度下，测量物质的质量 化机模压成测试样板。
与温度或时间的关系的方法。 进行热重分析的仪器， 表 1 改性 PC/ABS 的配方
No. FR% PC/g ABS/g PRPP/g PTFE/g
称为热重仪，主要由三部分组成，温度控制系统，检
1 4 133.7 57.3 8 1
测系统和记录系统。通过分析热重曲线，我们可以知 2 6 130.9 56.1 12 1
3 8 128.1 54.9 16 1
道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、
4 10 125.3 53.7 20 1
热分解情况及生成的产物等与质量相联系的信息。从
热重法可以派生出微商热重法，也称导数热重法，它 2 结果与讨论
是记录 TG 曲线对温度或时间的一阶导数的一种技术。 2.1 氧指数测试
实验得到的结果是微商热重曲线，即 DTG 曲线，以 改性 PC/ABS 合金中加入 PRPP 之后的极限氧指
质量变化率为纵坐标，自上而下表示减少 ；横坐标为 数随阻燃剂含量变化的趋势如图 1 所示。从图中可以

2018 第 44 卷 ·17·
年