résumés

Le 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phospha-phenanthrene-10-oxyde (DOPO) a été utilisé comme ignifugeant pour la préparation d'une fraction massique de 20 % de polyuréthane/polybutylène thermoplastique renforcé de fibres de verre longues (LGF). Des composites ignifuges téréphtalate/DOPO (20 % LGF/TPU/PBT/DOPO) ont été préparés, et les propriétés ignifuges, rhéologiques et mécaniques de la flamme des composites retardateurs ont été étudiés. Les résultats ont montré que les propriétés ignifuges des composites ignifuges étaient progressivement améliorées avec l'augmentation du dosage de DOPO, et que le grade ignifuge des composites ignifuges était V-0 et que 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. Les propriétés mécaniques des composites ignifuges diminuent avec l'augmentation du niveau de DOPO.

mots clés

Polyuréthane
Téréphtalate de polybutylène
Fibre de verre longue
Propriétés ignifuges
comportement rhéologique

Introduction

Le polybutylène téréphtalate (PBT) possède d'excellentes propriétés mécaniques, une stabilité thermique et une stabilité dimensionnelle et est largement utilisé dans l'électronique, l'automobile et les transports. Cependant, la résine de base PBT est facile à brûler, et il est plus difficile de former une couche de charbon de bois sur la surface pendant la combustion, ce qui s'accompagne d'un grave phénomène de fusion-goutte et d'une propagation facile 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 ignifugeant au phosphore 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 par des 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 ignifuge, qui est un halogène très efficace. -ignifugeant sans phosphore. Dans ce qui suit, des composites ignifuges élastomère/PBT de polyuréthane thermoplastique renforcé (TPU) à 20 % de LGF sont préparés en utilisant du DOPO comme ignifugeant, ainsi que les propriétés ignifuges, le comportement rhéologique et les propriétés mécaniques de 20 % de LGF/TPU/PBT. Les composites ignifuges /DOPO sont étudiés.

tester

1.1 Principales matières premières et instruments

PBT ; LGF; TPU ; DOPO ; Terpolymère d'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 verticale ; testeur d'indice limite d'oxygène (LOI).

1.2 Préparation des échantillons

(1) PBT, TPU, compatibilisant PTW à 80 â 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% de DOPO et 20% de la qualité du LGF pour le mélange, la préparation de composites ignifuges, respectivement, enregistré 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.
Par la méthode d'imprégnation à l'état fondu, après extrusion, imprégnation (250 â), refroidissement et tirage, le mélange maître composite LGF/TPU/PBT/DOPO est découpé en longueur de 12 mm.
(2) Mélange et extrusion selon le rapport 50:50 de résine matricielle et de DOPO pour préparer un mélange maître ignifuge.

1.3 Test et caractérisation des performances

Propriétés rhéologiques : Les composites ignifuges LGF/TPU/PBT/DOPO ont été numérisés en mode plaques parallèles à 235 °C et la fréquence (Ï) était de 0,1 à 650,0 s-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 GBï¼T 9341-2008 ;
La résistance aux chocs crantés est testée selon GBï¼T1843-2008 ;
Les performances ignifuges sont testées selon la norme ISO5660-1-2015 ;
Les performances de combustion verticale sont testées conformément à GB/T2408-2008, et au moins 5 échantillons sont requis pour chaque groupe ;
LOI conformément au test GB/T2406.2-2009, taille d'échantillon de 80 mm × 10 mm × 4 mm.

Résultats et discussion

1. Performances de combustion des composites ignifuges
Avec l'augmentation du DOPO, les AV-HRR, PHRR et THR des composites ignifuges ont montré une tendance à la baisse, par rapport aux 20 % LGF/TPU/PBT sans ignifuge, les AV-HRR, PHRR et THR de 20. Le % LGF/TPU/PBT/12 % DOPO a diminué respectivement de 19,37 %, 41,28 % et 23,03 %. Les AV-HRR, PHRR et THR de 20 % LGF/TPU/PBT/12 % DOPO ont diminué respectivement de 19,37 %, 41,28 % et 23,03 %. 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 l'AV-EHC et le 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 denses et ne peuvent pas jouer le rôle d'isolation contre l'oxygène et une 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 traverser la couche de charbon de bois très facilement, ce qui indique que le caractère ignifuge des composites ignifuges provient principalement de la phase vapeur, et que la phase condensée provient de 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 ignifuges sans DOPO, car l'ajout de DOPO réduit le degré d'enchevêtrement des chaînes moléculaires des masses fondues de 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 chaîne, augmentant ainsi la résistance à l'écoulement. de la fonte.
Avec l'augmentation de 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 de DOPO, le point d'enchevêtrement des molécules fondues 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 de coulure lors de la combustion verticale. De plus, lorsque la fraction massique de DOPO est inférieure à 9 %, les composites ignifuges 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 transversale des composites ignifuges
Toutes les sections d'impact des composites ignifuges présentaient des trous là où le GF avait été 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 entraîne une réduction de l'adhésion interfaciale et de la résistance interfaciale des composites ignifuges, ce qui entraîne à son tour une réduction de leurs propriétés mécaniques.

6. Propriétés mécaniques des composites ignifuges
Les propriétés mécaniques des composites ignifuges avec DOPO ajouté sont inférieures à celles des composites sans DOPO, et les propriétés mécaniques des composites ignifuges diminuent progressivement avec l'augmentation du dosage de DOPO.

Résultats

(a) Les 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 présentait des trous, ce qui indiquait que le mécanisme ignifuge des composites ignifuges était dominé par le gaz. ignifuge en phase, complété par un ignifuge en phase cohésive.

(c) Dans la région des hautes fréquences, les propriétés rhéologiques des composites ignifuges 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.

Xiamen LFT composite plastic Co., Ltd.