résumés

Le 9,10-dihydro-9-oxa-10-phospha-phénanthrène-10-oxyde (DOPO) a été utilisé comme retardateur de flamme pour la préparation de la fraction massique 20 % de fibres de verre longues (LGF) renforcées de polyuréthane thermoplastique/polytéréphtalate de butylène/DOPO (20 % LGF/TPU/PBT/DOPO) des composites ignifuges ont été préparés et les propriétés ignifuges, rhéologiques et mécaniques des composites ignifuges ont été étudiées. Les résultats ont montré que les propriétés ignifuges des composites ignifuges étaient progressivement améliorées avec l'augmentation de la dose de DOPO, et le grade ignifuge des composites ignifuges était V-0 et l'indice d'oxygène ultime était de 24,5 % lorsque la fraction massique de DOPO était de 9 %. Le mécanisme ignifuge des composites ignifuges est principalement un ignifuge en phase gazeuse, complété par un ignifuge en phase cohésive.

mots-clés

Polyuréthane
Polytéréphtalate de butylène
Fibres de verre longues
Propriétés ignifuges
Comportement rhéologique

Introduction

Le polytéréphtalate de butylène (PBT) possède d'excellentes propriétés mécaniques, stabilité thermique, stabilité dimensionnelle et est largement utilisé dans l'électronique, l'automobile et les transports. Cependant, la résine à base de PBT est facile à brûler, et il est plus difficile de former une couche de charbon de bois sur la surface lors de la combustion, ce qui s'accompagne d'un grave phénomène de goutte de fusion et facilite la propagation de la flamme, ce qui limite son application. Par conséquent, il est nécessaire d'effectuer une modification ignifuge du PBT.9,10-Dihydro-9-oxa-10-phospha-phénanthrène-10-oxyde (DO PO) est un retardateur de flamme phosphoré non halogéné efficace, qui est largement utilisé dans la recherche de matériaux ignifuges à base de polymères. Avec la demande croissante de performances des produits, les composites ignifuges PBT doivent être renforcés, et la méthode de renforcement rentable est principalement le PBT renforcé de fibres de verre (GF). Par rapport au GF court, les composites ignifuges PBT renforcés au GF long (LGF) présentent les avantages d'une résistance élevée, d'un module élevé, d'une bonne stabilité dimensionnelle, etc. Dans ce qui suit, le DOPO est utilisé comme retardateur de flamme, qui est un halogène très efficace -retardateur de flamme sans phosphore. Dans ce qui suit, des composites ignifuges en élastomère de polyuréthane thermoplastique (TPU) renforcé de LGF à 20 % sont préparés en utilisant du DOPO comme ignifuge, et les propriétés ignifuges, le comportement rhéologique et les propriétés mécaniques de 20 % de LGF/TPU/PBT Les composites ignifuges /DOPO sont étudiés. module élevé, bonne stabilité dimensionnelle, etc. Dans ce qui suit, le DOPO est utilisé comme retardateur de flamme, qui est un retardateur de flamme à base de phosphore sans halogène très efficace. Dans ce qui suit, des composites ignifuges en élastomère de polyuréthane thermoplastique (TPU) renforcé de LGF à 20 % sont préparés en utilisant du DOPO comme ignifuge, et les propriétés ignifuges, le comportement rhéologique et les propriétés mécaniques de 20 % de LGF/TPU/PBT Les composites ignifuges /DOPO sont étudiés. module élevé, bonne stabilité dimensionnelle, etc. Dans ce qui suit, le DOPO est utilisé comme retardateur de flamme, qui est un retardateur de flamme à base de phosphore sans halogène très efficace. Dans ce qui suit, des composites ignifuges en élastomère de polyuréthane thermoplastique (TPU) renforcé de LGF à 20 % sont préparés en utilisant du DOPO comme ignifuge, et les propriétés ignifuges, le comportement rhéologique et les propriétés mécaniques de 20 % de LGF/TPU/PBT Les composites ignifuges /DOPO sont étudiés.

test

1.1 Principales matières premières et instruments

PBT ; LGF; TPU ; DOPO ; terpolymère éthylène-acrylate de butyle-méthacrylate de glycidyle (PTW).

Machine d'essai universelle ; extrudeuse à double vis ; rhéomètre rotatif; microscope électronique à balayage (MEB); testeur de combustion vertical ; testeur d'indice d'oxygène limite (LOI).

1.2 Préparation de l'échantillon

(1) PBT, TPU, compatibilisant PTW à 80 ℃ sec 6h en veille, puis conformément au rapport massique PBT et TPU de 20:80 pour le mélange homogène, puis sera de 0, 8%, 9 %, 10 %, 12 % du DOPO et 20 % de la qualité du LGF pour le compoundage, la préparation de composites ignifuges, respectivement, enregistrés comme 20 % LGF/TPU/PBT, 20 % LGF/TPU/PBT /8 % DOPO, 20 % LGF/TPU/PBT/9 % DOPO, 20 % LGF/TPU/PBT/10 % DOPO, 20 % LGF/TPU/PBT/12 % DOPO.
En utilisant la méthode d'imprégnation à l'état fondu, après extrusion, imprégnation (250 ℃), refroidissement et transport, le mélange maître composite LGF/TPU/PBT/DOPO est coupé en longueur de 12 mm.
(2) Mélange et extrusion selon le rapport 50:50 de la résine de matrice et du DOPO pour préparer le mélange maître ignifuge.

1.3 Test de performance et caractérisation

Propriétés rhéologiques : Les composites ignifuges LGF/TPU/PBT/DOPO ont été scannés en mode plaque parallèle à 235 ℃ et la fréquence (ω) était de 0,1-650,0s-1.

Analyse SEM : Les sections de composites ignifuges ont été traitées avec de l'azote liquide, et la morphologie a été observée sous la tension accélérée de 20 kV.
La résistance à la traction a été testée selon GB/T1040.1-2006 ;
La résistance à la flexion a été testée selon GB／T 9341-2008 ;
La résistance aux chocs entaillés est testée selon GB／T1843-2008 ;
Les performances ignifuges sont testées conformément à la norme ISO5660-1-2015 ;
La performance de combustion verticale est testée selon GB/T2408-2008, et au moins 5 échantillons sont requis pour chaque groupe ;
LOI conformément au test GB/T2406.2-2009, la taille de l'échantillon de 80 mm × 10 mm × 4 mm.

Résultats et discussion

1. Performances de combustion des composites ignifuges
Avec l'augmentation du DOPO, l'AV-HRR, le PHRR et le THR des composites ignifuges ont montré une tendance à la baisse, par rapport à 20 % de LGF/TPU/PBT sans ignifuge, l'AV-HRR, Le PHRR et le THR de 20 % LGF/TPU/PBT/12 % DOPO ont diminué de 19,37 %, 41,28 % et 23,03 %, respectivement. Les AV-HRR, PHRR et THR de 20 % LGF/TPU/PBT/12 % DOPO ont diminué de 19,37 %, 41,28 % et 23,03 % respectivement. Dans le même temps, avec l'augmentation de la quantité de DOPO, le rendement en CO et le TSR des composites ignifuges augmentent progressivement, tandis que AV-EHC et MAHRE diminuent progressivement. Il montre que l'augmentation de l'utilisation du DOPO contribue à améliorer les performances ignifuges des matériaux composites ignifuges.

2. Morphologie structurelle de la couche de carbone des composites ignifuges
Le GF des composites ignifuges joue le rôle de support de squelette, et la couche de carbone formée lors de la combustion recouvre la surface du GF. Dans le même temps, la couche de charbon de bois à la surface des composites ignifuges augmente, mais toutes les couches de charbon de bois des composites ignifuges ont des trous dans la structure, qui ne sont pas des couches de charbon de bois denses et ne peuvent pas jouer le rôle d'isolation à l'oxygène et bonne isolation thermique, et cela conduira à l'entrée d'oxygène dans la zone non décomposée des composites ignifuges à travers les trous et à la formation de fumée par les composants volatils combustibles décomposés des composites ignifuges qui peuvent percer très facilement la couche de charbon de bois, ce qui indique que l'ignifugation des composites ignifuges se fait principalement par la phase vapeur, et la phase condensée est par la phase condensée. Cela indique que le mécanisme ignifuge des composites ignifuges est un ignifuge en phase gazeuse et en phase cohésive.

3. Comportement rhéologique des composites ignifuges
Dans la région des hautes fréquences, le comportement rhéologique des composites ignifuges avec DOPO ajouté est inférieur à celui des composites sans DOPO, car l'ajout de DOPO réduit le degré d'enchevêtrement des chaînes moléculaires des masses fondues des composites ignifuges. , réduit la résistance à l'écoulement et augmente le mouvement des segments de chaîne. De plus, dans la région des basses fréquences, les propriétés rhéologiques des composites ignifuges avec DOPO ajouté sont supérieures à celles des composites sans DOPO. En effet, l'ajout de DOPO améliore le degré d'enchevêtrement des molécules fondues dans les composites ignifuges après le processus de cisaillement à haute fréquence et réduit la capacité des molécules fondues à se déplacer dans les segments de la chaîne, augmentant ainsi la résistance à l'écoulement. de la fonte.
Avec l'augmentation du DOPO, les propriétés rhéologiques des composites ignifuges augmentent progressivement et la courbe du facteur de perte s'allonge, ce qui est dû au fait qu'avec l'augmentation du DOPO, le point d'enchevêtrement des molécules de fusion des composites ignifuges augmente, la chaîne la mobilité des segments des molécules fondues devient plus grande et le temps de relaxation augmente.

4. Propriétés ignifuges des composites ignifuges
Tous les composites ignifuges n'ont pas présenté de phénomène de fusion et d'égouttement lors de la combustion verticale. De plus, lorsque la fraction massique de DOPO est inférieure à 9%, les composites ignifugés ne peuvent pas atteindre le grade V-0. Avec l'augmentation de l'utilisation du DOPO, la LOI des composites ignifuges a augmenté progressivement, mais l'augmentation n'est pas très évidente, ce qui indique que le DOPO est principalement utilisé comme principal ignifuge en phase gazeuse et ignifuge en phase cohésive dans les composites ignifuges.

5. Morphologie en coupe des composites ignifuges
Toutes les sections d'impact des composites ignifuges présentaient des trous où le GF était retiré, tandis que les sections d'impact des composites ignifuges sans DOPO présentaient des trous et la surface du GF était recouverte de résine. Cela montre que l'ajout de DOPO conduit à la réduction de l'adhérence interfaciale et de la résistance interfaciale des composites ignifuges, ce qui à son tour conduit à la réduction de leurs propriétés mécaniques.

6. Propriétés mécaniques des composites ignifuges
Les propriétés mécaniques des composites ignifuges DOPO ajoutés sont inférieures à celles des composites DOPO non ajoutés, et les propriétés mécaniques des composites ignifuges diminuent progressivement avec l'augmentation de la dose de DOPO.

Résultats

( a ) Le PHRR, AV-HRR, AV-EHC et THR des composites ignifuges ont diminué avec l'augmentation de l'utilisation de DOPO, tandis que le rendement en CO et le TSR ont augmenté progressivement. 

(b) La couche de carbone recouvrant la surface GF des composites ignifuges a augmenté avec l'augmentation de l'utilisation de DOPO, mais la structure de la couche de carbone avait des trous, ce qui indiquait que le mécanisme ignifuge des composites ignifuges était dominé par le gaz retardateur de flamme en phase, complété par un retardateur de flamme en phase cohésive.

(c) Dans la région des hautes fréquences, les propriétés rhéologiques des composites ignifugés sont inférieures à celles sans DOPO.

(d) Les propriétés mécaniques des composites ignifuges ont montré une tendance à la baisse avec l'augmentation de la quantité de DOPO. 

Plastique composite Xiamen LFT Co., Ltd.