요약
9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파-페난트렌-10-옥사이드(DOPO)는 질량분율 20% 장유리섬유(LGF) 강화 열가소성 폴리우레탄/폴리부틸렌 제조를 위한 난연제로 활용되었습니다. 테레프탈레이트/DOPO(20% LGF/TPU/PBT/DOPO) 난연성 복합재를 제조하였고, 난연성, 유변학적 난연성 복합재료의 기계적 성질을 조사하였다. 그 결과, DOPO 투입량이 증가함에 따라 난연성 복합재료의 난연성 특성이 점차 향상되었으며, DOPO 질량분율이 증가할 때 난연 복합재료의 난연등급은 V-0, 최종산소지수는 24.5%로 나타났다. 9%였다. 난연성 복합재의 난연 메커니즘은 주로 기상 난연제이며 응집상 난연제가 보충됩니다. DOPO 함량이 증가함에 따라 난연성 복합재료의 기계적 성질은 감소하였다.<13
키워드
폴리우레탄
폴리부틸렌테레프탈레이트
장유리섬유
난연 특성
유변학적 거동
소개
폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 기계적 성질, 열안정성, 치수안정성이 뛰어나 전자제품, 자동차, 교통수단 등에 널리 사용됩니다. 그러나 PBT 베이스 수지는 타기 쉽고, 연소 시 표면에 숯층을 형성하기가 더 어려워 용융 낙하 현상이 심하고 화염이 확산되기 쉬워 적용이 제한된다. 따라서 PBT의 난연제 개질이 필요합니다. 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파-페난트렌-10-옥사이드(DO PO)는 효율적인 비할로겐화 인 난연제로서 널리 사용됩니다. 고분자 기반 난연 재료 연구에 사용됩니다. 제품 성능에 대한 수요가 증가함에 따라 PBT 난연성 복합재를 강화해야 하며 비용 효율적인 강화 방법은 주로 유리 섬유(GF) 강화 PBT입니다. 짧은 GF(LGF) 강화 PBT 난연 복합재는 짧은 GF에 비해 고강도, 고탄성률, 우수한 치수 안정성 등의 장점을 가지고 있습니다. 다음에서는 고효율 할로겐인 DOPO를 난연제로 사용합니다. - 인계 난연제를 사용하지 않았습니다. 다음은 DOPO를 난연제로 사용하여 20% LGF 강화 열가소성 폴리우레탄(TPU) 엘라스토머/PBT 난연성 복합재를 제조하고, 20% LGF/TPU/PBT의 난연성, 유변학적 거동 및 기계적 성질은 다음과 같다. /DOPO 난연성 복합재료를 연구합니다.
테스트
1.1 주요 원자재 및 기구
PBT; LGF; TPU; DOPO; 에틸렌-부틸 아크릴레이트-글리시딜 메타크릴레이트 삼원공중합체(PTW).
범용 시험기; 트윈 스크류 압출기; 회전형 레오미터; 주사전자현미경(SEM); 수직 연소 시험기; 제한산소지수(LOI) 시험기.
1.2 시료준비
(1) PBT, TPU, 상용화제 PTW 80℃ 건조 6시간 대기 후 PBT와 TPU 질량비를 20:80으로 균질하게 혼합한 후 0, 8%가 됩니다. , 9%, 10%, 12% DOPO 및 LGF 품질 20% 컴파운딩, 난연성 복합재료 제조, 각각 20% LGF/TPU/PBT, 20% L LGF/TPU/PBT/8% DOPO, 20% LGF/TPU/PBT/9% DOPO, 20% LGF/TPU/PBT/10% DOPO, 20으로 기록되었습니다. % LGF/TPU/PBT/12% DOPO.
용융 함침법을 이용하여 압출, 함침(250℃), 냉각, 홀오프(haul-off) 과정을 거쳐 LGF/TPU/PBT/DOPO 복합 마스터배치를 12mm 길이로 절단한다.
(2) 매트릭스 수지와 DOPO를 50:50 비율로 혼합 및 압출하여 난연 마스터배치를 제조한다.
1.3 성능시험 및 특성화
유변학적 특성: LGF/TPU/PBT/DOPO 난연 복합재는 235°에서 평행판 모드로 스캔되었으며 주파수(°)는 0.1-650.0s-1이었습니다.
SEM 분석: 난연성 복합재 단면을 액체질소로 처리한 후 20 kV의 가속전압에서 형태를 관찰하였다.
인장 강도는 GB/T1040.1-2006에 따라 테스트되었습니다.
굽힘 강도는 GB¼T 9341-2008에 따라 테스트되었습니다.
노치 충격 강도는 GBï¼T1843-2008;
에 따라 테스트되었습니다.
난연 성능은 ISO5660-1-2015에 따라 테스트되었습니다.
수직 연소 성능은 GB/T2408-2008에 따라 테스트되었으며 각 그룹마다 최소 5개의 샘플이 필요합니다.
GB/T2406.2-2009 테스트에 따른 LOI, 샘플 크기는 80mm à 10mm à 4mm입니다.
결과 및 토론
1.난연성 복합재료의 연소성능
DOPO의 증가에 따라 난연 복합재의 AV-HRR, PHRR 및 THR은 난연제를 첨가하지 않은 20% LGF/TPU/PBT, 20의 AV-HRR, PHRR 및 THR에 비해 감소하는 경향을 나타냈습니다. % LGF/TPU/PBT/12% DOPO는 각각 19.37%, 41.28%, 23.03% 감소했습니다. 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO의 AV-HRR, PHRR 및 THR은 각각 19.37%, 41.28% 및 23.03% 감소했습니다. 동시에 DOPO 양이 증가함에 따라 난연성 복합재의 CO 수율과 TSR은 점차 증가하는 반면 AV-EHC 및 MAHRE는 점차 감소합니다. DOPO 사용량의 증가가 난연성 복합재료의 난연성능 향상에 도움이 됨을 보여준다.
2. 난연성 복합재료의 탄소층 구조적 형태
난연성 복합재의 GF는 뼈대를 지지하는 역할을 하며, 연소 시 형성된 탄소층이 GF의 표면을 덮고 있습니다. 동시에 난연복합체 표면의 숯층은 증가하지만 난연복합체의 모든 숯층은 구조상 구멍이 있어 촘촘한 숯층이 되지 않아 산소절연 및 역할을 할 수 없다. 단열이 잘되고 구멍을 통해 난연성 복합재의 미분해 영역으로 산소가 유입되고 난연성 복합재의 분해된 가연성 휘발성 성분에 의해 연기가 형성됩니다. 숯층을 매우 쉽게 뚫을 수 있으며, 이는 난연성 복합재의 난연성이 주로 증기상에 의해 결정되고 응축상이 응축상에 의해 발생함을 나타냅니다. 이는 난연복합체의 난연 메커니즘이 기상 및 응집상 난연임을 의미한다.
3. 난연성 복합재료의 유변학적 거동
고주파수 영역에서는 DOPO를 첨가한 난연성 복합재의 유변학적 거동이 DOPO를 첨가하지 않은 복합재의 유변학적 거동보다 낮습니다. 이는 DOPO를 첨가하면 난연성 복합재 용융물의 분자 사슬 얽힘 정도가 감소하기 때문입니다. , 흐름에 대한 저항을 줄이고 체인 세그먼트의 움직임을 증가시킵니다. 또한, 저주파 영역에서는 DOPO를 첨가한 난연성 복합재료의 유변학적 특성이 DOPO를 첨가하지 않은 복합재료의 유변학적 특성보다 높습니다. 이는 DOPO를 첨가하면 고주파 전단 공정 후 난연성 복합재에서 용융 분자의 얽힘 정도가 향상되고 용융 분자가 사슬 세그먼트에서 이동하는 능력이 감소하여 흐름에 대한 저항이 증가하기 때문입니다. 용융물.
DOPO가 증가함에 따라 난연성 복합재료의 유변학적 특성이 점차 증가하고 손실계수 곡선이 길어집니다. 이는 DOPO가 증가함에 따라 난연성 복합재료의 용융 분자의 얽힘 지점이 증가하고 사슬이 길어지기 때문입니다. 용융 분자의 세그먼트 이동성이 커지고 이완 시간이 늘어납니다.
4. 난연성 복합재료의 난연성
난연복합체 모두 수직연소시 녹거나 떨어지는 현상은 나타나지 않았다. 또한, DOPO 질량분율이 9% 미만인 경우 난연성 복합재료는 V-0 등급에 도달할 수 없습니다. DOPO 사용량이 증가함에 따라 난연 복합재의 LOI는 점진적으로 증가했지만 그 증가는 그다지 뚜렷하지 않습니다. 이는 DOPO가 난연 복합재의 주요 기상 난연제 및 응집상 난연제로 주로 사용됨을 나타냅니다.
5. 난연성 복합재료의 단면 형태
난연성 복합재의 충격부는 모두 GF가 빠져나온 구멍이 있는 반면, DOPO가 없는 난연복합재의 충격부는 구멍이 있고 GF의 표면이 수지로 덮여 있다. 이는 DOPO 첨가로 인해 난연성 복합재료의 계면접착력과 계면강도가 감소하여 기계적 물성이 감소함을 보여준다.
6. 난연성 복합재료의 기계적 성질
DOPO를 첨가한 난연성 복합재료의 기계적 성질은 DOPO를 첨가하지 않은 복합재료의 기계적 성질보다 작으며, DOPO 투입량의 증가에 따라 난연성 복합재료의 기계적 성질은 점차 감소한다.
조사결과
(a) 난연복합체의 PHRR, AV-HRR, AV-EHC, THR은 DOPO 사용량이 증가함에 따라 감소하였고, CO 발생량과 TSR은 점차 증가하였다.
(b) 난연성 복합재료의 GF 표면을 덮고 있는 탄소층은 DOPO 사용량이 증가함에 따라 증가하였으나, 탄소층 구조에 구멍이 있어 난연성 복합재료의 난연성 메커니즘이 가스에 의해 지배됨을 알 수 있다. 응집상 난연성으로 보완된 상 난연성
(c) 고주파수 영역에서 난연성 복합재료의 유변학적 특성은 DOPO가 없는 복합재료에 비해 낮다.
(d) 난연성 복합재료의 기계적 성질은 DOPO 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다.
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