扁平玻纤增强无卤阻燃PC性能的研究

田征宇，董相茂，刘贤文

(上海金发科技发展有限公司上海市工程塑料功能化工程技术研究中心， 上海 201714)



扁平玻纤增强无卤阻燃PC性能的研究

田征宇，董相茂，刘贤文

(上海金发科技发展有限公司上海市工程塑料功能化工程技术研究中心， 上海 201714)

研究了扁平玻纤对PC材料的力学性能、加工性能、阻燃性能及外貌的影响，并与非扁平玻纤比较，考察其性能和外貌上的差异。

无卤阻燃； 增强PC； 扁平玻纤

0　前言

聚碳酸酯(PC)是一种无臭、无味、无色、无毒、透明的非结晶型热塑性工程塑料，具有综合均衡的力学性能、热性能及电性能，尤其是抗冲击韧性优异，蠕变性又相当小，尺寸稳定性好[1]。PC的耐热性较好，可在-60～120 ℃下长期使用，热变形温度130～140 ℃，热分解温度大于310 ℃。PC属自熄性树脂[2]。

增强PC具有优异的刚性，良好的尺寸稳定性，广泛应用于低压电器，办公设备等领域[3]。随着终端用户对电子产品轻薄化的需求，需要对其外壳材料轻量化，使用薄壁的塑胶外壳[4]。这对塑胶材料提出更高的要求：高刚性、高阻燃性及高流动性[5-6]。笔者研究了扁平玻纤和普通玻纤对无卤阻燃PC材料性能的影响，并根据需要将玻纤的质量分数最高达50%。

1　实验

1.1原料

普通玻纤T 422，泰山玻璃纤维有限公司；

扁平玻纤T 346，泰山玻璃纤维有限公司；

丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(MBS)M-711，钟渊化学工业株式会社；

双酚A-双二苯基磷酸酯江苏雅克化工股份有限公司；

聚乙烯蜡A-C 316A霍尼韦尔；

其他助剂进口。

通过对4k网络优点的分析，对市场上的相关设备进行了充分的调查和了解。在进行设备的选择过程中，应当以市场上的设备类型和电视台的实际需要进行选择。电视台对4k背包的选择采取了横向评价的方法以及系统的评价进行设计和开发，经过不断的筛选和测试，并且经过不断的论证，最终确定以色列生产的LiveU4k采访专用背包，这种背包具有极强的抗干扰能力，能有效应对恶劣的环境，保证视频信号传输的质量不受到环境的影响。

1.2仪器与设备

双螺杆挤出机TSE-35A，南京科亚橡塑机械有限公司；

注塑机CJ 83M3V，震德塑料有限公司。

2　结果与讨论

采用无卤阻燃体系，以扁平玻纤为增强材料，综合评价该体系的各项性能。

扁平玻纤和普通玻纤的主要差异在玻纤直径的异形比，如表1所示。

表1　扁平玻纤和普通玻纤的性能参数

扁平玻纤和普通玻纤的形貌,如图1所示。

扁平玻纤

普通玻纤

2.1玻纤的质量分数对PC力学性能的影响

首先研究无卤阻燃增强PC体系中扁平玻纤的质量分数对材料力学性能的影响。增加玻纤的质量分数对缺口冲击强度影响较小，数据比较接近，主要反映在对无缺口冲击强度和刚性的影响。图2为玻纤的质量分数对冲击强度的影响；图3为玻纤的质量分数对弯曲模量的影响。当玻纤的质量分数由10%增加到50%时，无缺口冲击强度下降约40%；同时由于玻纤的质量分数增加，材料的弯曲强度和弯曲模量逐渐提高，材料的弯曲模量最高接近14 000 MPa。

图2　玻纤的质量分数对冲击强度的影响

图3　玻纤的质量分数对弯曲模量的影响

2.2玻纤的质量分数对PC阻燃性能的影响

评估了1.6 mm状态下材料的阻燃性能：使用扁平玻纤和普通玻纤增强的材料，在相同的阻燃体系下都可以达到UL 94 V-0等级。为了比较普通玻纤和扁平玻纤对阻燃性能的影响，对比了燃烧时间的差异，如图4所示。由图4可知：使用扁平玻纤增强的PC可以缩短PC样条的燃烧时间，阻燃性能更好，并随着玻纤的质量分数升高，阻燃效果更明显。

图4　玻纤的质量分数对阻燃性能的影响

2.3玻纤的质量分数对PC尺寸稳定性的影响

通过测试材料在流动方向的收缩率，以评价材料的尺寸稳定性。样条的尺寸为2 mm×50 mm×200 mm，其中200 mm为流动方向,其收缩率的测试结果如图5所示。 由图5可知：扁平玻纤增强的PC在流动方向的收缩率相对较小，可以保持较好的尺寸稳定性。

图5　玻纤的质量分数对尺寸稳定性的影响

2.4玻纤的质量分数对PC加工性能的影响

为了对比不同玻纤对材料流动性能的影响，按照表2中配方制作样条，并测试其熔融指数。

表2　不同玻纤对PC流动性的影响

从熔融指数来看，不管非阻燃体系或阻燃体系，使用扁平玻纤增强PC的熔融指数都稍高。由于熔融指数是在压力较低的情况下测试的，为了进一步表征材料的加工性能，在相同工艺下制作0.8 mm的样条，模拟其在注塑时的真实状态，其结果如表3所示。由表3可知：在注塑过程中扁平玻纤增强的PC材料具有较好的加工性能，在成型大型制件或薄壁制件时更具优势。

表3　两种注塑工艺下流动长度的对比

注：注塑工艺Ⅰ压力65%，速率65%；注塑工艺Ⅱ压力45%，速率45%

3　结语

对比了扁平玻纤和普通玻纤对无卤阻燃PC材料性能的影响。

(1) 扁平玻纤增强无卤阻燃PC的模量接近15 000 MPa，而普通玻纤增强无卤阻燃PC的模量约13 000 MPa，扁平玻纤对PC材料冲击强度的保持率相对较好，因此，成型薄壁制件时可保持较高的刚性和韧性。

(2) 在相同的阻燃体系下，扁平玻纤可以提高PC材料的阻燃性能，减少样条的燃烧时间。

(3) 扁平玻纤增强PC材料的加工性能和外貌比普通玻纤增强PC材料的好，尺寸稳定性也较好，适合成型薄壁产品。

[1]李复生, 殷金柱, 魏东炜, 等. 聚碳酸酯应用与合成工艺进展[J]. 化工进展, 2002, 21(6): 395-398.

[2]徐晶晶,郭红革．聚碳酸酯树脂的改性研究[J]．现代塑料加工应用，2015，27(3)：26-29．

[3]曾晓强, 曹长林, 陈昌禧, 等. 强韧化 PBT/PC 共混物的制备与性能[J]. 中国塑料, 2015, 29(4): 82-86.

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Study on the Properties of Flat Glass Fiber Reinforced Halogen-Free Flame Retardant Polycarbonate

TIAN Zheng-yu, DONG Xiang-mao, LIU Xian-wen

(Shanghai Engineering Research Center for Functionalization of Engineering Plastics,Shanghai Kingfa Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 201714, China)

The effect of flat glass on the mechanical properties, processing performance, flame retardant properties and morphology of polycarbonate was investigated, and compared with normal fiber to observe the difference in properties and morphology.

halogen free flame retardant; reinforced polycarbonate; flat glass fiber

田征宇(1979—)，男,工程师,硕士,研究高性能改性PC及PC/ABS合金。

TQ 320.6

A

1009-5993(2016)01-0039-03

2015-11-03)