如何提升改性工程塑料的 CTI 值？
发布时间：2024-11-30
聚碳酸酯、尼龙和 PBT 由于其优异的力学性能、热性能和加工性能，被低压电器制造商选为首选材料。
出于安全原因，用于电子电器的塑料产品均需要阻燃。
现在工程塑料的阻燃剂主要采用含卤溴系阻燃体系，无卤磷氮体系以及复配阻燃体系为主，根据不同的要求来设计。
1、溴系阻燃剂对 PA 材料 CTI 值的影响
目前在电器产品中使用最大的材料是聚酰胺（PA），纯 PA 的 CTI 值一般大于 600V 以上，但添加了溴系阻燃剂以后，CTI 值降为 250V 不到。
由于溴系阻燃剂阻燃效率高，力学性能优秀等优点，在PA 阻燃材料中仍然应用很广，因此需要提高溴系阻燃料的CTI 值进行改性措施。
阻燃塑料中加入的溴系阻燃剂其热分解温度一般都低于塑料的分解温度，因此塑料中的阻燃剂在电场作用下更易分解形成碳化，导致漏电起痕。不同的溴系阻燃剂，随热稳定性的提高，由其制备的阻燃工程塑料的 CTI 值也会增大。
研究发现，通过添加协效阻燃剂可以提高 PA 的 CTI 值。目前可供选用的有卤环保型阻燃剂有十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧、BC—58（苯氧基四溴双酚 A 碳酸酯齐聚物）等。
溴系阻燃体系最有效的协效剂是三氧化二锑，在 PA 中加入三氧化二锑，PA 的阻燃性能有明显提高，但三氧化二锑用量对 CTI 值的影响也比较大，在这一体系中需再加入适合的其它组分，可进一步提高材料的 CTI 值。
试验中发现，当选用的溴系阻燃剂是聚溴化苯乙烯，复配协效阻燃剂采用三氧化二锑、次磷酸镁和滑石粉复配组成，可有效提高复合材料的 GWIT 和 CTI 值，而且通过添加适量的增韧剂对提高 GWIT 和 CTI 值也有帮助。
2、氮系阻燃剂对 PA 材料 CTI 值的影响
氮系阻燃剂主要是指三聚氰胺及其衍生物，如三聚氰胺氰脲酸盐（MCA），其主要优点是阻燃剂本身及分解产物低毒、低腐蚀，属于环保型阻燃剂，而且对材料电绝缘性能几乎没有影响。另外因为它本身是白色粉末，可做各种颜色的产品。
在非增强PA 塑料中，MCA 是一种优良的阻燃剂，添加 8-10 份即可达 V0 级，CTI 值仍保持在 600V 以上。但在增强 PA 塑料中，MCA 的阻燃性大大降低，必须对阻燃体系进行调整。
3、磷系阻燃剂对 PA 材料 CTI 值的影响
磷系阻燃剂最有效的是红磷，它以添加量少、阻燃效果好，并且对PA 的力学性能影响小和 CTI 值高而备受欢迎。但最难以接受的其颜色只能用于红棕色或黑色的产品中，而且黑色也很难达到纯黑的效果。
目前在改性塑料中基本上都使用红磷母粒，安全性和分散性能均得到极大提升。
在阻燃增强PA66 中加入红磷母粒，可以使产品达到阻燃 V0 级，其 CTI 值一般在 350-450V 之间。要想获得 CTI 值更高的产品，还需要配以合适的金属氧化物和润滑剂，通过这种方法可以做出和国外同类产品相当的材料。
由于红磷的局限性，在很多场合都被禁用，所以在很多PA 改性料中没有办法使用红磷，而采用其它高效含磷阻燃剂已经是目前改性主流。
用在PA 中最多的磷系阻燃剂当属二乙基次磷酸铝（ADP），由于其本身是白色，可做各种颜色，因此在改性阻燃尼龙材料中广泛应用。另外聚磷酸铵（APP）和三聚氰胺多聚磷酸盐（MPP）也是一种较常见的磷系阻燃剂，但由于 CTI 值不高，且加工工艺难以控制，其用量并不大。
试验表明，在 PA 材料中使用纳米二氧化硅、纳米蒙脱土做成核剂，添加复配无卤阻燃剂 MCA、MPP、次磷酸盐等可提高 CTI 值。
4、复配阻燃体系对 PBT 材料性能的影响
在阻燃 PBT 改性料中，通过把阻燃剂溴化环氧树脂（BEO）、三氧化二锑、次磷酸盐、锡酸盐等复配共混改性，经制样测试性能，检验复配阻燃体系对材料的灼热丝、阻燃以及 CTI 的影响。
试验结果表明，锡酸盐和锑对灼热丝性能影响不大，随着次磷酸盐加入的含量越大，灼热丝性能也越优异，最高可达 850℃，这是因为溴系阻燃剂和无卤阻燃剂复配，阻燃效果多元化，隔绝氧气更彻底。复配阻燃剂溴化苯乙烯、次磷酸镁和滑石粉，对提高 CTI 值效果明显。
另外，三氧化二锑对 CTI 的影响相当大，加了该阻燃剂进去，CTI 性能都不太高；如果将锑换成锡酸盐，CTI 性能大幅度提高，最高可达 425V；同时次磷酸盐对提高 CTI 性能也有一定的帮助，添加量大的情况下对 CTI 性能提高也很明显。
这主要是因为减少锑的添加量，会明显降低材料表面成碳效果，从而导致材料表面电阻率增加。这种复配的阻燃体系适合用于高端 PBT 改性料的制备。
转自—— RIO 材料说公众号
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