要約

9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファ-フェナントレン-10-オキシド (DOPO) は、質量分率 20% のガラス長繊維 (LGF) で強化された熱可塑性ポリウレタン/ポリブチレンテレフタレート/DOPO の調製のための難燃剤として利用されました。 (20% LGF/TPU/PBT/DOPO) 難燃性複合材料を調製し、難燃性複合材料の難燃性、レオロジー特性および機械的特性を調査しました。結果は、難燃複合材料の難燃特性はDOPO投与量の増加とともに徐々に改善され、DOPO質量分率が増加したときの難燃複合材料の難燃グレードはV-0であり、極限酸素指数は24.5%であったことを示した。 9%でした。難燃性複合材料の難燃メカニズムは主に気相難燃剤であり、凝集相難燃剤によって補完されます。

キーワード

ポリウレタン
ポリブチレンテレフタレート
ガラス長繊維
難燃性
レオロジー挙動

導入

ポリブチレンテレフタレート (PBT) は、優れた機械的特性、熱安定性、寸法安定性を備えており、エレクトロニクス、自動車、輸送分野で広く使用されています。しかし、PBT系樹脂は燃えやすく、燃焼時に表面に炭層が形成されにくく、メルトドロップ現象が深刻で火炎が広がりやすいため、用途が限定されます。したがって、PBT を難燃化する必要があります。9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファ-フェナントレン-10-オキシド (DO PO) は、効率的な非ハロゲン化リン系難燃剤であり、広く使用されています。ポリマーベースの難燃性材料の研究に使用されます。製品性能への要求が高まるにつれ、PBT 難燃複合材料の強化が必要になり、費用対効果の高い強化方法は主にガラス繊維 (GF) 強化 PBT です。短い GF と比較して、長い GF (LGF) 強化 PBT 難燃複合材料には、高強度、高弾性率、良好な寸法安定性などの利点があります。以下では、高効率ハロゲンである DOPO を難燃剤として使用します。・リン系難燃剤を含まない。以下では、20% LGF 強化熱可塑性ポリウレタン (TPU) エラストマー/PBT 難燃性複合材料を、難燃剤として DOPO を使用して調製し、20% LGF/TPU/PBT の難燃特性、レオロジー挙動および機械的特性を調べます。 /DOPO 難燃性複合材料が研究されています。以下では、高効率のハロゲンフリーのリン系難燃剤である DOPO を難燃剤として使用します。以下では、20% LGF 強化熱可塑性ポリウレタン (TPU) エラストマー/PBT 難燃性複合材料を、難燃剤として DOPO を使用して調製し、20% LGF/TPU/PBT の難燃特性、レオロジー挙動および機械的特性を調べます。 /DOPO 難燃性複合材料が研究されています。以下では、高効率のハロゲンフリーのリン系難燃剤である DOPO を難燃剤として使用します。以下では、20% LGF 強化熱可塑性ポリウレタン (TPU) エラストマー/PBT 難燃性複合材料を、難燃剤として DOPO を使用して調製し、20% LGF/TPU/PBT の難燃特性、レオロジー挙動および機械的特性を調べます。 /DOPO 難燃性複合材料が研究されています。

テスト

1.1 主な原材料と器具

PBT; LGF; TPU; ドーポ; エチレン-アクリル酸ブチル-メタクリル酸グリシジル ターポリマー (PTW)。

万能試験機; 二軸押出機。回転レオメーター; 走査型電子顕微鏡 (SEM); 垂直燃焼試験機。限界酸素指数 (LOI) テスター。

1.2 サンプル調製

(1) PBT、TPU、相溶化剤 PTW を 80 ℃ 乾燥 6 時間待機後、PBT と TPU の質量比 20:80 に従って均一に混合し、0、8%、9% とします。配合、難燃性複合材料の調製のための DOPO の %、10%、12% および LGF の品質の 20% は、それぞれ 20% LGF/TPU/PBT、20% LGF/TPU/PBT として記録されます。 /8% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/9% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/10% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO。
溶融含浸法を使用し、押出、含浸（250 ℃）、冷却および引き取りの後、LGF/TPU/PBT/DOPO 複合マスターバッチを 12 mm 長に切断します。
（２）マトリックス樹脂とＤＯＰＯを５０：５０の比率で混合し、押出して難燃性マスターバッチを調製する。

1.3 性能試験と特性評価

レオロジー特性:LGF/TPU/PBT/DOPO 難燃性複合材料を 235 ℃ で平行平板モードでスキャンし、周波数 (ω) は 0.1 ～ 650.0s-1 でした。

SEM 分析: 難燃性複合材料の断面を液体窒素で処理し、20 kV の加速電圧下で形態を観察しました。
引張強度は GB/T1040.1-2006 に従ってテストされました。
曲げ強度は GB／T 9341-2008 に従って試験されました。
ノッチ付き衝撃強度は GB／T1843-2008 に従って試験されます。
難燃性能は ISO5660-1-2015 に従ってテストされています。
垂直燃焼性能は GB/T2408-2008 に従ってテストされ、各グループに少なくとも 5 つのサンプルが必要です。
GB/T2406.2-2009 テストに準拠した LOI、サンプルサイズは 80mm × 10mm × 4mm。

結果と考察

1.難燃複合材料の燃焼性能
DOPOの増加に伴い、難燃複合材料のAV-HRR、PHRR、THRは、難燃剤を含まない20%LGF/TPU/PBT、AV-HRRと比較して低下傾向を示しました。 20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO の PHRR と THR は、それぞれ 19.37%、41.28%、23.03% 減少しました。20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO の AV-HRR、PHRR、および THR は、それぞれ 19.37%、41.28%、および 23.03% 減少しました。同時に、DOPO の量の増加に伴い、難燃性複合材料の CO 収率と TSR は徐々に増加しますが、AV-EHC と MAHRE は徐々に減少します。これは、DOPO の使用量の増加が難燃性複合材料の難燃性能の向上に役立つことを示しています。

2. 難燃性複合材料の炭素層の構造形態
難燃性複合材料のGFは骨格支持体の役割を果たし、燃焼時に形成される炭素層がGFの表面を覆います。同時に、難燃性複合材の表面の木炭層が増加しますが、難燃性複合材のすべての木炭層は構造に穴があり、緻密な木炭層ではなく、酸素遮断および酸素遮断の役割を果たすことができません。断熱性が高く、穴を通して難燃性複合材の未分解領域に酸素が侵入し、難燃性複合材の分解した可燃性揮発性成分による煙の形成につながり、炭層を非常に簡単に突き破ることができます。これは、難燃性複合材料の難燃性が主に気相によるものであることを示しています。そして凝縮相は凝縮相による。これは、難燃複合材料の難燃メカニズムが気相および凝集相難燃であることを示しています。

3. 難燃性複合材料のレオロジー挙動
高周波領域では、DOPO を添加した難燃複合材料のレオロジー挙動は、DOPO を添加しない難燃複合材料のレオロジー挙動よりも低くなります。これは、DOPO の添加により、難燃複合材料の溶融物の分子鎖の絡み合いの度合いが低下するためです。 、流れの抵抗を減らし、チェーンセグメントの動きを増やします。さらに、低周波領域では、DOPO を添加した難燃複合材料のレオロジー特性は、DOPO を添加していないものよりも高くなります。これは、DOPO の添加により、高周波せん断プロセス後の難燃性複合材料内の溶融分子の絡み合いの度合いが高まり、溶融分子が鎖セグメント内で移動する能力が低下し、その結果、流れに対する抵抗が増加するためです。溶けたもの。
DOPO の増加に伴い、難燃複合材料のレオロジー特性は徐々に増加し、損失係数曲線が長くなります。これは、DOPO の増加に伴い、難燃複合材料の溶融分子の絡み合い点が増加し、鎖が長くなるという事実によるものです。溶融分子のセグメント移動度が大きくなり、緩和時間が長くなります。

4. 難燃複合材の難燃特性
いずれの難燃複合材も垂直燃焼時に溶融・滴下現象は見られなかった。さらに、DOPO 質量分率が 9% 未満の場合、難燃性複合材料は V-0 グレードに達することができません。DOPOの使用量の増加に伴い、難燃複合材料のLOIは徐々に増加しましたが、増加はあまり明らかではありません。これは、DOPOが主に難燃複合材料の主要な気相難燃剤および凝集相難燃剤として使用されていることを示しています。

5. 難燃性複合材料の断面形態
難燃複合材の衝撃部にはすべてGFが抜けた穴が見られましたが、DOPOレス難燃複合材の衝撃部には穴があり、GFの表面が樹脂で覆われていました。これは、DOPO の添加が難燃性複合材料の界面接着力と界面強度の低下につながり、ひいてはその機械的特性の低下につながることを示しています。

6. 難燃複合材料の機械的性質
DOPO を添加した難燃複合材料の機械的特性は DOPO 無添加複合材料に比べて小さく、DOPO 添加量の増加とともに難燃複合材料の機械的特性は徐々に低下します。

調査結果

(a) 難燃複合材料の PHRR、AV-HRR、AV-EHC および THR は DOPO 使用量の増加とともに減少しましたが、CO 収量と TSR は徐々に増加しました。 

(b) DOPO の使用量の増加に伴って、難燃複合材料の GF 表面を覆う炭素層が増加しましたが、炭素層構造には穴があり、難燃複合材料の難燃メカニズムがガスによって支配されていることを示しました。 -相難燃性を、凝集相難燃性で補います。

(c) 高周波領域では、難燃複合材料のレオロジー特性は、DOPO を含まないものよりも低くなります。

(d) 難燃複合材料の機械的特性は、DOPO の量の増加に伴って低下する傾向を示しました。 

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