浅谈抗静电色母添加比例对阻燃塑胶原料影响

王妍丽 陈义宝 赵德和 陈星羽

格力电器(合肥)有限公司 安徽 合肥 230088

1 项目背景

随着塑料行业的快速发展,塑胶材料的应用范围也逐步拓宽,塑胶材料通过添加不同填充材料,以期达到不同的使用效果。而部分制品为了防止敏感度较高的电子元器件出现静电击穿现象,而对阻燃电器盒要求添加抗静电剂以达到防静电要求,在电器盒等成品注塑件性能测试时出现阻燃性能不合格现象,本文拟从电器盒生产所用材料物理性能、材质分析、抗静电性能、阻燃性能等方面进行分析,查找失效机理。

2 样品与原料

2.1 样品制备

对ABS+PC塑胶原料、阻燃ABS+PC 塑胶原料、抗静电色母取样,按照下表抗静电色母添加比例混匀后,在规定的条件下,对试样进行状态调节。注塑成冲击样条、色板、及阻燃测试样条：

名称 备注ABS+PC /阻燃ABS+PC /抗静电色母 /阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例4%阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例8%阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例10%阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例12%阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例16%阻燃ABS+PC+抗静电色母 色母添加比例20%

2.2 试验方案及验证结果

2.2.1 样品冲击强度对比：

1# 2# 3% 4% 5% 平均值ABS+PC(V0) 47.594 48.344 49.344 49.594 49.719 48.919 4% 50.281 49.625 51.344 50.115 50.781 50.429 8% 52.594 52.594 52.344 49.344 48.750 51.125 10% 53.535 53.486 53.258 53.869 53.654 53.560 12% 51.188 57.594 53.719 53.656 53.750 53.981 16% 52.500 53.844 55.281 52.594 52.500 53.344 20% 62.656 63.062 56.344 56.438 51.125 57.925

由于ABS+PC原料为ABS与PC 通过添加相应助剂制得的共混合金,能够有效地吸收ABS与PC 得优点,表现良好的冲击强度、挠曲性、刚性等,随着抗静电色母添加比例的增多,冲击强度能够进一步增强,说明色母的抗静电成份与原材料内部添加物质极性相近或相似,能提高ABS与PC 材料的结合强度。

2.2.2 色板表面静电强度测试对比

序号 表面静电(KV)ABS+PC(V0) +16.4添加4%色母 +13.1添加8%色母 +0.3添加10%色母 +0.00添加12%色母 +0.00添加16%色母 +0.00添加20%色母 +0.00

随着抗静电色母添加比例的增大,色板表面静电明显下降,当添加比例达到12%时,测试色板表面无静电,已达到抗静电标准。

图1 非阻燃ABS+PC红外光谱

图2 阻燃ABS+PC(V0)塑胶原料

2.2.3 红外光谱分析：对不同材料红外分析测试结果分析如下：从ABS+PC(图1)与阻燃ABS+PC(图2)对比,通过红外特征峰对比,阻燃材料位于1262cm-1处多出卤代烃吸收峰(如图2所示),判断为厂家添加卤代物阻燃助剂的特征峰;通过阻燃ABS+PC(图2)与抗静电色母(图3)红外光谱特征峰对比分析(图3),抗静电主要成分为有机硫酸酯类(-OSO3H)物质,光谱中位于1262cm-1处无吸收峰,说明该色母中无卤代烃成份,无阻燃剂成分存在;通过对阻燃ABS+PC内部添加不同比例抗静电色母,红外吸收峰无明显差别(图3),且与未加抗静电色母原料(图3)对比,红外吸收光谱各成分物质吸收峰无区别。

图3 抗静电色母红外光谱

2.4 阻燃性能测试：

对ABS+PC(V0)及添加不同比例抗静电色母的样品注塑厚度为2.0mm 的阻燃样条,进行阻燃性能测试,使用垂直燃烧法测试阻燃级别V0材料测试结果：

物料名称 是否滴落且点燃脱脂棉 t1+t2总时间≤50S t2+t3总时间≤30S 结果判定ABS+PC(V0) 否 12.2 6.7 符合V0等级添加4%色母 否 24.4 17.6 符合V0等级添加8%色母 否 30.6 14 符合V0等级添加10%色母 否 29.9 12.7 符合V0等级添加12%色母 否 171.4 44.6 不符合V0等级添加16%色母 是 268 117 不符合V0等级添加20%色母 是 399 117 不符合V0等级

当抗静电色母比例添加达到10%后,原料仍能满足V0阻燃级别,当抗静电色母添加比例达到12%后,样条续燃时间大于10s,已不符合V0阻燃级别判定标准,仅能达到GB/T 2408-2008中V1阻燃判定标准;

当色母添加比例超过12%之后,原料阻燃性急剧下降,样品点燃后出现持续燃烧,且燃烧过程中出现滴落引燃棉垫现象,已达不到阻燃效果。

3 研究总结

由于ABS+PC塑胶原料添加阻燃助剂为卤化烃阻燃剂,在燃烧状态下,塑胶原料受热分解时,含卤阻燃成份也同步分解挥发出来,此时含卤阻燃剂与原料的热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧速度下降直至终止。由于添加抗静电剂后,阻碍了卤素自由基的传播,提高原料燃烧性能,从而达到了一种助燃效果。