黄河毕业论文-Word-文档

湖南科技职业学院湖南科技职业学院 毕业设计 论文 题目 题目 无卤阻燃无卤阻燃 PC ABS 共混合金研制共混合金研制 学生姓名学生姓名 黄黄 河河 系系 别别 轻化系轻化系 专专 业业 高分子材料加工高分子材料加工 学学 号号 082514010015 指导教师指导教师 杨中文杨中文 职职 称称 教授教授 二二 0 一一 0 年年 十一月十一月 二十七二十七 日日 毕业设计 论文 任务书 毕业设计 论文 课题 毕业设计 论文 课题 无卤阻燃无卤阻燃 PC ABSPC ABS 共混合金研制共混合金研制 学学 生生 姓姓 名 名 黄黄 河河 学学 生生 学学 号 号 082514010015082514010015 学学 生生 班班 级 级 高分子材料加工高分子材料加工 30813081 班班 设设 计计 时时 间 间 20102010 年年 1111 月月 2 2 日日 2010 2010 年年 1111 月月 2727 日日 指指 导导 教教 师 师 杨中文杨中文 设设 计计 论文 论文 要要 求 求 一 一 研究的背景及意义 二 实验部分 三 结果及讨论 四 四 结论 五 参考文献 湖南科技职业学院轻化工程学院湖南科技职业学院轻化工程学院 毕业设计 论文 及答辨评价表毕业设计 论文 及答辨评价表 姓名学号班级 毕业设计 论文 题 目 毕业设 计 论 文 评 价 论文评阅老师 签名 评阅时间 答辩评价 答辩组成员 签名 答辩 时间 目 录 前言 1 一 概述 1 二 实验部分 2 2 1 原料和设备 2 2 2 共混合金的制备 2 2 3 性能测试 2 三 结果及讨论 2 3 1 PC ABS 配比对共混合金性能的影响 2 3 2 TPP 用量对 PC ABS 共混合金性能的影响 3 3 3 增容剂种类对 PC ABS 共混合金性能的影响 4 3 4 MBS 用量对 PC ABS 共混合金性能的影响 5 3 5 PTFE 对 PC ABS 共混合金性能的影响 6 3 6 无卤阻燃 PC ABS 共混合金的应用 7 四 结论 7 参考文献 7 无卤阻燃 PC ABS 共混合金研制 摘要摘要 研究了阻燃剂 TPP 增容剂对 PC ABS 共混合金性能的影响 结果表明 TPP 显著提高 PC ABS 合金的阻燃性能 MBS 可改善体系的力学和加工性能 当 PC ABS 3 1 时 在体系中加入 10 5 的 TPP 并配以 5 的 MBS 及适量的其他 助剂 可制得阻燃等级为 V 0 级且力学性能优良的无卤阻燃 PC ABS 合金 可满 足电子电器产品的应用需求 关键词关键词 PC ABS 共混合金 无卤阻燃 磷酸三苯脂 力学性能 甲基丙烯酸甲 酯 丁二烯 苯乙烯共聚物 Treparation of Non halogen Flame retardant PC ABS Blend AbstractAbstract The effects of triphenyl phosphate TPP and compatibilizer on the flame retardnacy and other com prehensive properties of PC ABS blends were studied The results showed the addition of TPP could improve the flmae retardnacy of PC ABS blends effectively and the mechnaical property and processability of PC ABS could be improved by the use of MBS When the proportion of PC to ABS was 3 1 the PC ABS blend system with nonhalogen flame retardnacy and good comprehensive mechnaical properties could be prepared by adding 10 5 of TPP 5 of MBS and other additives The prepared product could meet the application requirement of electronic products KeywoedsKeywoeds PC ABS Blend Non halogen Flame Retardation Triphenyl Phosphate Mechanical Properties MBS 一 一 概述概述 聚碳酸酯 PC 是一种性能优异的工程塑料 具有突出的冲击韧性 较宽的使 用温度范围 良好的电绝缘性和尺寸稳定性等优点 已经在汽车和电子电器工业 领域得到了广泛应用 但 PC 熔体粘度大 加工成型困难 特别是大型制品容易 产生应力开裂 耐化学药品性差 而且价格较高 这些不足使 PC 的应用受到了一 定限制 ABS 树脂的性能介于工程塑料和通用塑料之间 具有良好的耐冲击性能 和加工性能 价格也比较便宜 因而得到了广泛应用 但其耐热性 耐候性差 力 学性能不够理想 以 PC 和 ABS 为主要原料的 PC ABS 合金是一种重要的工程塑 料合金 具有良好的成型性和耐低温冲击性能 较高的热变形温度及光稳定性 与 PC 相比 降低了熔体粘度 改善了加工性能 并大大提高了产品耐应力开裂的 性能 与 ABS 相比 提高了耐热性和耐候性 成本介于 PC 和 ABS 之间 又兼具两者 的优点 PC ABS 合金综合性能优异 在电子 电器 通讯 汽车 化工 医药 生物等领域都有着极其广泛的应用 但和其他高分子材料一样具有易燃烧的缺 点 燃烧时会产生大量的有害气体和烟雾 由此而带来的火灾隐患已成为人们关 注的焦点 添加有效的阻燃剂 使 PC ABS 合金具有难燃性 自熄性和消烟性 是 目前阻燃技术中较普遍的方法 当前 卤素阻燃剂仍占主导地位 但其发烟量大 燃烧时释放出卤化氢气体 进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害 所以目前 PC ABS 合金材料的阻燃已趋向于无卤化 无卤阻燃剂已成为世界各国 研究的热点 无卤化已成为阻燃剂开发 应用的主要趋势 美国 德国 日本等 已经在无卤阻燃 PC ABS 合金的研究和应用方面取得了很大的进展 并已拥有相 对成熟的工业化产品 相比较而言 我国在此领域的研究还有些落后 需要加快 研究的步伐 另外阻燃剂的开发要向多功能化方向发展 提高阻燃效率 减少用 量 降低对健康和环境的危害 因此 研究开发环境型无卤阻燃材料已日渐成 为阻燃领域研究的焦点 磷系阻燃剂是无卤阻燃剂中最重要的品种之一 其中磷酸三苯脂 TPP 的 性价比高 应用广泛 1 2 但 TPP 的加入会导致合金性能的下降 需对其进行改 性 本文以 TPP 为阻燃剂 并配以适量的增容剂及其他助剂 研制出综合性能 较好且满足在电子行业应用要求的环境型阻燃 PC ABS 合金 二 二 实验部分实验部分 2 1 原料和设备 通用 PC 通用 ABS TPP MBS SMA 苯乙烯 马来酸酐共聚物 PS g MAH 马来酸酐接枝聚苯乙烯 PTFE 聚四氟乙烯 双螺杆挤出机 注射机 万 能拉力试验机 冲击试验机 熔体流动速率仪 热变形温度测试仪 2 2 共混合金的制备 试验前将 PC 和 ABS 进行干燥处理 然后按比例配料混合后 于 240 270 经双螺杆挤出机出造粒 粒料烘干后经注塑机成型至标准试样 注 塑温度 240 260 注塑压力 75MPa 左右 2 3 性能测试 拉伸性能 按 ASTM D638 测试 弯曲性能 按 ASTM D790 测试 冲击强度 按 ASTM D256 标准测试 热变形温度 按 ASTM D648 标准测试 熔体质量流动 速率 MFR 按 ASTM D1238 测试 温度 260 负荷 2 16kg 燃烧性能 按 UL 94 标准 试样厚度 1 6mm 三三 结果及讨论结果及讨论 3 1 PC ABS 配比对共混合金性能的影响 表 1 列出了不同 PC ABS 配比的合金的力学性能和 MFR 从表 1 可看出 不 同 PC ABS 配比的合金性能均介于纯 PC 和 ABS 两者之间 并且随着 PC 用量的增 加 缺口冲击强度和断裂伸长率逐渐增加 而拉伸强度和弯曲强度变化不大 MFR 逐渐减小 这是由 PC 和 ABS 各自的性能决定的 PC 冲击强度高 耐热性和 尺寸稳定性好 但流动性差 加工成型困难 ABS 则具有良好的加工性能和光 泽度等优点 将 PC 与 ABS 共混 可实现两者的性能互补 既能提高 ABS 的力学 强度和耐热性 又降低了 PC 的熔体黏度 改善加工性能 兼顾性能和成本两方 面因素 选用 PC ABS 75 25 3 1 质量比 为基体配比 在此基础上对 PC ABS 进行阻燃改性 表 1 对不同配比 PC ABS 共混合金的力学性能和 MFR Tab 1 Mechanical properties and MFR of PC ABS blends with different proportion 3 2 TPP 用量对 PC ABS 共混合金性能的影响 表 2 为当 PC ABS 3 1 时 TPP 用量对 PC ABS 合金性能的影响 由表 2 可知 TPP 的加入显著提高了合金的阻燃性能 当其质量分数为 10 5 时 合 金可达到 UL 94 V 0 级 TPP 的阻燃机理主要是在凝聚相起作用 当材料受热 引燃时 TPP 通过脱水反应以及磷酸酯键和碳酸脂键的脂交换作用改变热降解 途径 促进 PC 成炭 合金表面形成致密炭层 另一方面 TPP 受热产生 PO 自 由基 可捕获 H HO 自由基 从而起到抑制燃烧反应的作用 3 因此 TPP 是一种很有效的阻燃剂 但同时 TPP 的加入时使材料的力学性能下降 特别 是缺口冲击强度和断裂伸长率 这是由于 TPP 本身的熔点很低 在加工过程中 容易分解 与基体材料的相容性差造成的 因此必须添加增容剂来改善体形的 综合性能 表 2 TPP 用量对 PC ABS 共混合金性能的影响 Tab2 Effect of TPP content on flame retardancy and mechanical properties of PC ABS blend 从表 2 还可看出 合金的 MFR 随 TPP 用量的增加而增加 热变形温度降低 由此可见 TPP 对体系具有明显的增塑作用 使共混熔体的流动性有教大提高 但是乃热性下降 3 3 增容剂种类对 PC ABS 合金性能的影响 表 3 增容剂种类对 PC ABS 共混合金性能和 MFR 的影响 Tab3 Effect of different compatibiliizers on mechanical properties and MFR of PC ABS blend 表 3 为 PC ABS 3 1 质量比 分别添加 5 的三种增容剂后所得合金 的力学性能和 MFR 由表 3 可看出 三种增容剂中 MBS 对 PC ABS 合金的增容 增韧作用好 在基本保持其他性能的前提下可较大程度地提高合金的冲击强度 和断裂伸长率 其次是 PS g MAH 而 SMA 对体系性能的影响不大 这是因为共 聚的 MBS 是一种核壳型结构 以交联的聚 丁二烯 苯乙烯 为核 接枝的聚甲 基丙烯酸甲脂 PMMA 为壳 其与 PC 能部分相容 且具有良好的分散性 因此 能均匀地分散于 PC 和 ABS 相界间之间 提高两相相互作用 在材料在受到外界 作用力时 能有效地传递和分散应力 从而提高合金的冲击性能和断裂伸长率 起到良好的增韧增容作用 PS g MAH 为马来酸酐接枝的苯乙烯类弹性体 以此 作为 PC ABS 的增容剂 所得材料的其他物性保持良好 韧性也有一定的提高 而 SMA 对体系的增韧作用不明显 综合考虑 选用 MBS 作为 PC ABS 阻燃体系的 增容剂 3 4 MBS 用量对 PC ABS 合金性能的影响 图 1 为 MBS 用量对 PC ABS 合金缺口冲击强度和断裂伸长率的影响 从图 1 可以看出 PC ABS 合金的缺口冲击强度随着 MBS 含量的增加而增加 在 MBS 质 量分数小于 5 时 其增长趋势明显 其后则逐渐变缓 断裂伸长率则是先增 加后减小 可见 MBS 是一种优秀的 PC ABS 合金增韧剂 添加 5 的 MBS 可使 合金的冲击强度提高 8 倍 图 1 MBS 用量对 PC ABS 合金缺口冲击强度和断裂伸长率的影响 Fig1 Effect of MBS cintent on notched impact strength and elongation at break of PC ABS blend 图 2 是 MBS 用量对 PC ABS 合金拉伸强度和弯曲强度的影响 从图 2 可知 PC ABS 合金的拉伸强度和弯曲强度都随 MBS 用量的增加而略有下降 这是由于 MBS 本身的强度较小的结果 综上所述 当 MBS 质量分数为 5 得到的 PC ABS 合金的性能较好 图 2 MBS 用量对 PC ABS 合金拉伸强度和弯曲强度的影响 Fig2 Effect of MBS content on tensile strength and bending strength of PC ABS blend 表 4 是不同 MBS 用量的 PC ABS 合金阻燃体系的 MFR 和热变形温度 由表 4 可看出 共混熔体的 MFR 随 MBS 用量的增加而下降 到 7 后下降的趋势变缓 说明 MBS 使阻燃体系的熔体粘度增大 流动性下降 这是因为加入 MBS 后 增强 PC 和 ABS 两组分之间的界面粘接力 使分子链的相对运动能力降低 因而共混体 系的黏度增大 改善了合金的熔体强度 使材料的综合性能得以提高 虽仍高于纯 PC ABS 合金的 MFR 但仍能满足成型的要求 具有教好的实际生产性 同时 从表 中还可看出 随着 MBS 用量的增加 合金的热变形温度略有下降 这是由于 MBS 本 身的耐热性相对较差的结果 表 4 MBS 用量对 PC ABS 合金 MFR 和热变形温度的影响 Tab4 Effect of MBS content on MFR and HDT of PC ABS blend 3 5 PTFE 对 PC ABS 合金性能的影响 PTFE 是 PC ABS 磷系阻燃体系的一种很有效的防滴落剂 仅需添加少量 0 3 左右 就能达到促进阻燃且防止 PC ABS 合金熔体滴落的效果 这是由于 PTFE 熔点高 327 在共混剪切力的作用下具有优良的纤维化能力 在材料受 热燃烧时 PTFE 可通过附加的化学反应促进由酯交换反应而产生交联 从而增加 材料的熔体黏度 防止熔体滴落 在燃烧时可观察到有明显的收缩现象 3 6 无卤阻燃 PC ABS 共混合金的应用 目前 英济公司对阻燃 PC ABS 共混合金的需求量较大 尤以 GE 公司的 C2800 为主 其中东莞英济 C2800 的用量达 20t 月 表 5 是无卤阻燃 PC ABS 合 金与 C2800 的性能对比 从表 5 可知 自制阻燃 PC ABS 合金与进口同类产品相 比 其综合性能已达到较高水平 可以取代进口同类产品 满足电子电器产品 的应用要求 表 5 无卤阻燃 PC ABS 合金与 GE C2800 的性能对比 Tab5 Properties comparison of prepared PC ABS blends with C2800 四 四 结论结论 1 TPP 是一种 PC ABS 合金的有效