日本稻田技术研究所的研究证明:在阻燃聚丙烯中加入 20 % 滑石粉填充,塑料的阻燃性能会下降。在用玻纤进行塑料增强时,也常常会遇到塑料更不耐燃的情况。滑石粉、玻纤都是不燃物,为什么会降低材料的阻燃性呢?
原因是增强塑料中的无机填料在一定添加量下会产生烛芯效应!
烛芯效应,顾名思义就是像蜡烛燃烧时需要烛芯才能燃烧一样。蜡烛被点燃时,由于烛芯的存在,产生导流作用,被融化的液体顺着烛芯流向温度高的方向,而烛芯的顶端靠近火焰,温度最高,使液体进而气化燃烧,燃烧发出的热量又促使液体继续向上输送气化燃烧,形成循环。
除了纤维增强材料,粒状、片状增强材料也会产生烛芯效应。
碳酸钙、硅石、滑石粉等无机填料在增强塑料中能影响聚合物的微观结构。在低填充下,能对塑料阻燃起到提升作用。但当填充比例较高时,由于逾渗原理,一定粒径下的填料会发生堵塞转变,形成网络结构,引起烛芯效应,从而降低增强塑料的阻燃性。
填料堵塞,形成网状结构,起到类似“烛芯”的作用
因此,玻纤增强材料以玻璃纤维作为填充物,并不因为玻璃纤维的高阻燃特性,而提高复合材料的阻燃性,反面因为其存的“烛芯”效应,使得它比纯基材更容易燃烧。
例如,在玻纤增强 PA6 复合材料中,玻纤对燃烧有促进作用。
PA6 材料含有酰胺键,易燃,点燃时先熔化成液滴落下,后起火燃烧,火焰呈黄色,发出类似羊毛、指甲烧焦时的糊味。PA6 玻纤增强材料被点燃后,树脂基体先熔化,填充的玻纤纤维就像焟烛的灯芯一样,附近熔化的 PA6 熔体沿着玻纤向火源或温度高的方向被输送到温度最高的火焰处气化,加快燃烧形成循环。所以 PA6 玻纤增强材料的阻燃性比纯 PA6 还差,尤其是长玻纤增强的 PA6 更加易燃。如果没有类似玻纤这样起到烛芯作用的材料存在,树脂基体整个表面要想燃烧就要困难得多。
除此之外还与 PA6 熔体较低的粘度和 PA6 熔体能浸润玻纤表面有关。
处理方法
传统的阻燃剂,如溴化聚苯乙烯,溴化环氧树脂等均可用于玻纤增强材料,尤其是尼龙的阻燃处理,但是由于卤素燃烧后的毒性问题,这类阻燃剂的应用日益受到限制。
新型的无卤阻燃剂,氰尿酸三聚氰胺,聚磷酸三聚氰胺,有机次磷酸盐等及其复配体系应用日益广泛。尤其是有机次磷酸盐中的二乙基次膦酸铝,其磷含量高,热稳定性高,在玻纤增强 PA6 中正在显示日益广阔的应用前景。
其次,有效预防此类燃烧的方法也可以是将玻纤进行处理,使其作用效果降低,或者添加硅灰石针状粉降低灯芯效应。
转自——链塑网公众号
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