第43卷 第1期 2004年1月
厦门大学学报(自然科学版)
Journal of Xiamen University (Natural Science )
Vol.43 No.1
Jan.2004
文章编号:043820479(2004)0120089204
收稿日期:2002212205
作者简介：林国良(1952-)，男，副教授.
林国良，李航昱，郑钦健，陈 耕
(厦门大学材料科学与工程系，福建厦门361005)
摘要：研究了十溴联苯醚/三氧化二锑(DBDPO/Sb 2O 3)、有机硅橡胶/含氟聚合物、有机硅橡胶/硬脂酸镁、二盐基亚 磷酸铅、滑石粉对ABS 燃烧性能的影响.研究结果表明:DBDPO/Sb 2O 3阻燃体系配合含氟聚合物对ABS/硅橡胶共混物的阻燃是有效的.当硅橡胶2PHR 、含氟聚合物1PHR 、添加剂DBDPO/Sb 2O 320PHR 时,ABS 的氧指数达27；二盐基亚磷酸铅对硅橡胶/硬脂酸镁阻燃ABS 有较强的助阻燃作用. 关键词:ABS ；硅橡胶;DBDPO ；阻燃；氧指数中图分类号:TQ 33
文献标识码:A ABS 树脂由丙烯腈(A )、丁二烯(B )、苯乙烯(S )三元共聚而成.它兼具了聚丙烯腈的刚性和耐药性、
聚丁二烯的抗冲性、聚苯乙烯的光泽和加工流动性，成为综合性能优异的塑料品种.但ABS 的氧指数(O I )仅为17.8，离火后仍能继续燃烧，且在燃烧中释放出大量有毒有害的气体，如HCN 、CO 等，并产生黑烟，其应用受到了很大限制.
ABS/有机硅橡胶混合物是通过物理共混方法将硅橡胶混入ABS 树脂中，以改变ABS 的聚集状态，大幅提高ABS 树脂的耐热性、耐候性、耐磨性、流动性、脱模性、内应力、缓冲性和润滑性等性能[1～4]
.目前国外已研究开发出一些硅橡胶改性ABS 的产品[5～7]，并已应用于汽车、电子电器、办公器具、建筑材料等领域.关于ABS/硅橡胶的阻燃研究未见报道.本文研究了硅橡胶/硬脂酸镁复合物对ABS 的阻燃作用，含氟聚合物协同十溴联苯醚/三氧化二锑阻燃体系对ABS/硅橡胶共混物的阻燃作用，以及滑石粉、二盐亚磷酸铅对ABS/硅橡胶/硬脂酸镁体系的助阻燃作用.
1 实验部分
1.1 原料与试剂
ABS
台湾奇美石化公司有机硅橡胶本实验室硬脂酸镁温州市化学用料厂十溴联苯醚美国Dow 化学公司三氧化二锑湖南益阳锑制品厂含氟聚合物本实验室
二盐基亚磷酸铅工业级，厦门联合化工厂滑石粉
1000目，梅立泰化工
1.2 仪器与设备
双辊筒炼塑机(SK 2160×320B ，福建永春轻工机械厂)
塑料制品液压机(G531245D ，福建宁化通用机器厂)
氧指数测定仪(Hc 22型，江宁县分析仪器厂)
1.3 制样及测试
样品制备:
共混在双辊混炼机上进行.在170℃下,ABS 先塑炼成片，再加入混合好的各类添加剂，混匀后再拉片出料.
混炼的片料在热压机上压制成型.
热压条件：温度:170℃，压力:2.0×107Pa ，热压时间:5～10
min.
测试方法:
氧指数(O I )按G B 2406280测试
2 结果与讨论
2.1 有机硅橡胶添加量对ABS 的O I 的影
响
表1 硅橡胶添加量对ABS 氧指数的影响
Tab.1 The effect of the amount of silicone rubber on the
flame retardant property of ABS
硅橡胶(PHR )0510
15氧指数(OI )
17.8
19.9
21.0
22.0
ABS 本身不阻燃，其氧指数仅为17.8.而有机
硅橡胶中含有难燃的硅，同时硅橡胶中Si -O 键键能要比由碳氢化合物所组成的高分子化合物的C -C 键键能要大得多，因而具有较好的耐燃性.将硅橡胶加入到ABS 树脂中，制成的ABS/硅橡胶共混物表2 DBDPO/Sb 2O 33添加量对ABS/硅橡胶共混物阻燃性的影响
Tab.2 The effect of the amount of DBDPO/Sb 2O 3on the flame retardant property of ABS/silicone rubber blends
氧指数(OI )
DBDPO/Sb 2O 3(PHR )
7
10121520122.122.923.224.926.0221.322.122.923.526.03
21.0
22.1
23.2
23.9
27.0
1.纯ABS ,
2.硅橡胶2PHR
3.硅橡胶2PHR 、含氟聚合物1PHR. 3m (DBDPO )∶m (Sb 2O 3)=3∶1.
表3 硅橡胶/硬脂酸镁复合物3对ABS 阻燃性的影响
Tab.3 The effect of silicone rubber/magnesium stearate complex on the flame retardant property of ABS
硅橡胶/硬脂酸镁(PHR )510152025氧指数(OI )20.6
无菌检测系统
23.9
24.2
24.6
26.3
不溶滴
不溶滴
阻燃橡胶不溶滴
不溶滴
不溶滴
3m (硅橡胶)∶m (硬脂酸镁)=3∶1.
可使耐燃性得到提高.由表1可以看到，随着硅橡胶添加量的增加,ABS/硅橡胶共混物的氧指数逐步增加，但是增幅不大，当硅橡胶添加量为15PHR 时，共混物的氧指数为22.0，无法达到难燃标准.
2.2 DBDPO/Sb 2O 3添加量对ABS/硅橡胶
共混物O I 的影响
十溴联苯醚/三氧化二锑体系是常用的阻燃体系.由表2的1#数据可见，当十溴联苯醚/三氧化二锑的添加量为20PHR 时,ABS 的氧指数可达26，达到阻燃效果.
但是十溴联苯醚/三氧化二锑体系对ABS/硅橡胶混合体系未呈现增效阻燃作用.由表2的2#数据可见，添加硅橡胶组分的比不添加硅橡胶组分的氧指数基本上均下降了0.3～1.2.其原因是溴/锑
协同体系的阻燃主要在气相进行[8]，生成的溴代化合物是难燃气体.这种难燃气体外逸，冲稀并隔绝氧气，达到阻燃的目的.有机硅橡胶阻燃则是形成碳化硅(Si 2C )隔离层，可以阻止燃烧生成的挥发物外逸，隔绝氧气，达到阻燃目的[9].二者无法协同增效.
研究发现在ABS/硅橡胶共混物中添加少量的含氟化合物可以改变这种状况.由表2的3#数据可见，当体系中含硅橡胶2PHR ，含氟聚合物1PHR 时，十溴联苯醚/三氧化二锑的阻燃性能明显提高，在十溴联苯醚/三氧化二锑总添加量为20PHR 时，氧指数达27.0，达到了难燃的标准.
2.3 硅橡胶/硬脂酸镁复合物对ABS 的O I
的影响
・09・厦门大学学报(自然科学版) 2004年
表3表明，硅橡胶/硬脂酸镁复合物提高了ABS 的耐燃性.当硅橡胶/硬脂酸镁复合物的添加量增至10PHR时,ABS的氧指数增量为6.1，增幅大，继续增加硅橡胶/硬脂酸镁复合物的量,ABS的氧指数增幅逐渐减小.这可能是由于有机硅橡胶阻燃作用主要是通过生成SiC焦化隔离层而产生的，硬脂酸镁的加入有利于SiC的形成，从而达到提高混合物耐燃性的目的.
由于ABS结构中含有苯环，碳含量较高，燃烧过程冒烟严重，溶滴严重.有机硅橡胶/硬脂酸镁复合阻燃剂对ABS的燃烧溶滴性有较明显的改善.当硅橡胶/硬脂酸镁添加5PHR时，即可达到燃烧不溶滴.但是，有机硅橡胶/硬脂酸镁复合阻燃剂对ABS的冒烟性无明显的改进作用.当硅橡胶/硬脂酸镁添加25PHR时，燃烧仍然冒浓烟.
2.4 硅橡胶/二盐亚磷酸铅复合物对ABS
的O I的影响
表4 硅橡胶/二盐亚磷酸铅复合物3对ABS阻燃性的影响
Tab.4 The effect of silicone rubber/dibasic lead phosphite complex on the flame retardant property of ABS
硅橡胶/二盐亚磷酸铅(PHR)5101520
氧指数(OI)20.621.322.123.2冒烟性浓烟浓烟轻烟轻烟 3m(硅橡胶)∶m(二盐亚磷酸铅)=3∶1.
表4可见，二盐亚磷酸铅同有机硅橡胶有协同作用，硅橡胶/二盐亚磷酸铅复合物对ABS氧指数的贡献值比单独用硅橡胶提高了0.5，增效不明显.但是二盐亚磷酸铅的加入可以降低ABS的发烟量.
2.5 滑石粉对硅橡胶/硬脂酸镁及硅橡胶/
二盐基亚磷酸铅的助阻燃作用
表5 滑石粉对硅橡胶/硬脂酸镁复合物3的助阻燃作用 Tab.5 The flame retardant aid of talcum powder to silicone rubber/magnesium stearate complex
滑石粉(PHR)5101520
氧指数(OI)23.521.320.621.3
冒烟性浓烟浓烟浓烟浓烟
3m(硅橡胶)∶m(硬脂酸镁)=3∶1，两者总量为10PHR.
表6 滑石粉对硅橡胶/二盐基亚磷酸铅复合物3的助阻燃作用
Tab.6 The flame retardant aid of talcum powder to silicone rubber/dibasic lead phosphite complex
滑石粉(PHR)5101520
氧指数(OI)21.721.320.620.6
冒烟性浓烟浓烟浓烟浓烟
3m(硅橡胶)∶m(二盐基亚磷酸铅)=3∶1，两者总量为10PHR.
由表5、6可见，无论是硅橡胶/硬脂酸镁体系，还是硅橡胶/二盐基亚磷酸铅体系，添加滑石粉并不能使ABS的阻燃性有所上升，反而是使O I值下降.对于ABS燃烧时放出的大量浓烟，滑石粉也不能起到有效的遏制作用.可见滑石粉对硅橡胶/硬脂酸镁、硅橡胶/二盐基亚磷酸铅体系均无助阻燃作用.
2.6 二盐亚磷酸铅对硅橡胶/硬脂酸镁的助
阻燃作用
二盐亚磷酸铅添加量/(PHR)
图1 二盐亚磷酸铅对硅橡胶/硬脂酸镁/ABS3的OI 的影响
3m(硅橡胶)∶m(硬脂酸镁)=3∶1，两者总量
为10PHR
Fig.1 The effect of dibasic lead phosphite on the oxy2 gen index of silicone rubber/magnesium stearate/
ABS
图1可见，当添加量少于3PHR时，随着二盐亚磷酸铅添加量的增加,ABS的O I下降.而当添加量超过3PHR时，体系随二盐亚磷酸铅量增加而提高.加入12PHR的二盐亚磷酸铅可使硅橡胶/硬脂酸镁/ABS燃烧时的冒烟性得到很好的改进，同时氧指数达到26.7.这表明，二盐亚磷酸铅对硅橡胶/
・
揉棉机1
9
・
第1期 林国良等:ABS/硅橡胶共混物的阻燃性能研究
硬脂酸镁有较强的助阻燃作用.
3 结 论
1)DBDPO/Sb 2O 3阻燃体系配合含氟聚合物对ABS/硅橡胶共混物的阻燃是有效的.硅橡胶2PHR 、含氟聚合物1PHR 、DBDPO/Sb 2O 320PHR
时,ABS 的氧指数为27.0.
2)二盐亚磷酸铅、硬脂酸镁与硅橡胶的配合有助阻燃作用.硅橡胶/硬脂酸镁(3∶1)10PHR 、二盐亚磷酸铅12PHR 时,ABS 的氧指数为26.7.
3)滑石粉对硅橡胶/硬脂酸镁及硅橡胶/二盐基亚磷酸铅体系无助阻燃作用.
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出版社,2000.
The Flame Retardant Property of ABS/Silicone Rubber Blends
L IN Guo 2liang ,L I Hang 2yu ,ZHEN G Qin 2jian ,CHEN G eng
(Dept.of Material Sci.and Eng.,Xiamen Univ.,Xiamen 361005,China )
Abstract :In this paper ,the effects of DBDPO/Sb 2O 3,silicone rubber/fluorine 2containing polymer ,silicone
rubber/magnesium stearate ,dibasic lead phosphite and talcum powder on the flame retardance of ABS plastics were studied.The results demonstrated that DBDPO/Sb 2O 3fire resistant system comb
ined with fluorine 2con 2taining polymer was effective in improving the flame retardant property of ABS/silicone rubber blends.By adding silicone rubber 2PHR ,fluorine 2containing polymer 1PHR ,additive ,DBDPO/Sb 2O 3,20PHR ,the O I value of ABS could reach 27.Dibasic lead phosphite was good flame retardant aid to ABS fire retarded with sili 2cone rubber/magnesium stearate.
K ey w ords :ABS ;silicone rubber ;DBDPO ;flame retardant ;oxygen index
・29・厦门大学学报(自然科学版) 2004年
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