概要

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) を、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/ポリブチレンの調製のための難燃剤として利用しました。テレフタレート/DOPO (20% LGF/TPU/PBT/DOPO) 難燃性複合材料を調製し、難燃性、難燃性複合材料のレオロジー特性と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が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。難燃性複合材料の機械的特性は、DOPO レベルの増加とともに低下しました。[13]。

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

はじめに

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。製品性能への要求の高まりに伴い、PBT 難燃複合材料は強化する必要があり、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。

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 サンプルの準備

(1) PBT、TPU、相溶化剤 PTW を 80°C 乾燥で 6 時間待機し、PBT と TPU の質量比 20:80 に従って均一に混合すると、0、8% になります。 、DOPOの9％、10％、12％とLGFの品質の20％を配合し、難燃性複合材料はそれぞれ、20% LGF/TPU/PBT、20% LGF/TPU/PBT/8% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/9% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/として記録されています。 10% DOPO、20% LGF/TPU/PBT/12% DOPO。
溶融含浸法を使用し、押出、含浸 (250 Å)、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の５０：５０の比率に従って混合および押出して、難燃性マスターバッチを調製する。
。
1.3 性能テストと特性評価

レオロジー特性:LGF/TPU/PBT/DOPO 難燃性複合材料は、平行プレート モードで 235 °C、周波数 (Ï) は 0.1 ～ 650.0s-1 でスキャンされました。

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 GBâT 9341-2008 に従ってテストされました。
ノッチ付き衝撃強度は GBâ€T1843-2008;
に従ってテストされます。 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.難燃性複合材料の燃焼性能
DOPO の増加に伴い、難燃剤複合材料の AV-HRR、PHRR、および THR は減少傾向を示しました。これに比べ、難燃剤を含まない 20% LGF/TPU/PBT、AV-HRR、PHRR、および THR は 20 でした。 % LGF/TPU/PBT/12% DOPO は 19.37%、41.28%、そして 12% 減少しました。それぞれ23.03%。 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、酸素遮断および断熱の役割を果たすことができません。断熱性が良好であり、穴を通して難燃性複合材の未分解領域に酸素が侵入し、難燃性複合材の可燃性揮発性成分が分解されて煙が発生する可能性があります。これは、難燃複合材料の難燃性が主に蒸気相によるものであり、凝縮相によるものであることを示しています。これは、難燃性複合材料の難燃メカニズムが気相および凝集相難燃剤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。
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、緩和時間が増加します。

４．難燃性複合材料の難燃特性
すべての難燃性複合材料は、垂直燃焼中に溶融および滴下する現象を示さなかった。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 [134]。
6．難燃性複合材料の機械的特性

ＤＯＰＯを添加した難燃性複合材料の機械的特性は、ＤＯＰＯを添加していない複合材料の機械的特性よりも小さく、難燃性複合材料の機械的特性は、ＤＯＰＯ投与量の増加とともに徐々に低下する。

調査結果

(a) 難燃性複合材料の 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 収量および 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機構がガスによって支配されていることを示しました。 α相難燃性、凝集相難燃性によって補完される
。
(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) 難燃性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た。

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