区主要是助剂及部分TBAB的分解; 第二分解区是SFR100、TBAB 及ABS的分解; 第三分解区是炭化物的分解。对TGA曲线进行处理, 计算出TGA各分解区的外推起始温度T0、最大热失重速率温度Tp、外推终止温度Ts、各热分解区对应的温度范围△T (△T = Ts?T0) 及其失重率Wr和500时的残余率W500, 结果见表1。
由表1可见, 在第一热分解区内, SFR100用量为0、2%和4%的曲线对应的T0、Tp、Ts、△T 及Wr差别不大; 这表明SFR100有较好的热稳定性, 在这个热分解区没有挥发或分解。在第二热分解区内, 与不加SFR100相比, 添加4%SFR100的T0和Tp分别增加了5.1℃ 和6.6℃, 而添加2%SFR100的T0和Tp差别不大; 这是因为只有加入一定量的SFR100,在这一热分解区内Si—O 发生了断裂, 吸收热量, 与ABS 分解产物结合形成炭化隔离层, 阻止了可燃气体的放出, 从而提高了ABS的阻燃性能。在第三热分解区内, 添加2%和 4%SFR100的△T分别比不添加SFR100的增加了21.7℃和 11.8℃。这是因为反应生成的炭化层较稳定, 要在较高的温度下才能分解。此
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外, 加入SFR100 后, W500也有增加。由此可见, SFR100与TBAB复配, 提高ABS的阻燃性能是SFR100的凝聚相与TBAB的气相阻燃机理共同作用的结果。
表1 不同SFR100用量阻燃ABS的TGA分析结果 STR100用量/% 分解区 To/℃ Tp/℃ Ts/℃ △T/℃ Wr/% W500/% 1 0 2 3 1 2.0 2 3 1 4.0 2 3 285.8 391.8 538.0 284.5 390.5 526.8 286.7 396.9 540.5 302.9 419.0 551.3 302.7 418.5 552.1 303.8 452.6 562.9 314.3 442.8 558.1 314.1 443.4 568.8 315.4 448.9 572.4 28.5 18.8 51.0 60.6 18.9 20.1 17.3 29.6 19.3 52.9 57.7 21.6 41.8 18.5 28.7 18.6 52.0 61.6 19．6 31.9 15.1
3.2.3 SFR100用量对阻燃ABS冲击强度的影响
SFR100用量对阻燃ABS冲击强度的影响见图3。由图3可看出, 随着SFR100用量的增加, 阻燃ABS的缺口冲击强度明显增加。当SFR100用量为4%时,阻燃ABS的冲击强度为15.1 kJ/ m2, 比不含 SFR100.的11.2 kJ/ m2提高了35%。由此可见, 有机硅树脂可有效地弥补TBAB对ABS冲击性能的损害。
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3.2.4SFR100用量对阻燃ABS电性能的影响
SFR100 用量对阻燃ABS 电性能的影响见表2。由表2可见, SFR100的用量对TBAB阻燃ABS的表面及体积电阻率的影响较小; 阻燃ABS的电气强度随着SFR100的用量增加而缓慢增加, 这是因为SFR100包裹在阻燃剂的表面, 使阻燃剂与ABS 的之间的空隙减少, 使发生局部放电击穿的几率减少, 从而提高了阻燃ABS 的电气强度。在阻燃ABS 中, 加入少量SFR100后, 介电常数与介电损耗因数均有所下降。当SFR100用量为2%时, 阻燃ABS的介电常数与介电损耗因数分别为 26.5和0.012, 比不添加 SFR100的2.77和0.017分别下降了4.3%与29.4% ; 但SFR100用量再增加时, 介电常数及介电损耗因数变化不大。这可能是有机硅树脂具有良好的电绝缘性能及低的介电常数及介电损耗因数, SFR100 的加入对极性基团及极性分子有屏蔽和稀释作用, 使总的偶极矩与极化率减少, 松弛时间下降, 从而使阻燃ABS的介电常数和介电损耗因数下降。
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表2 SRF100用量对阻燃ABS电性能的影响
STR100用量/% 表面电阻率/10?140.0 1.9 6.6 28.6 2.77 0.017 2.0 6.0 2.8 29.1 2.65 0.012 4.0 5.0 2.6 29.4 2.65 0.013 6.0 3.7 3.9 30.2 2.65 0.012 8.0 4.8 6.8 30.5 2.64 0.012 Ω ?14体积电阻率/10Ω·cm 电气强度/MV/m 介电常数 介电耗损因数 3.2.5 结论
(1) SFR100 与TBAB 对ABS 的阻燃有协同作用,在TBAB用量为14%的阻燃ABS中, 添加4%的SFR100, 氧指数从29.2% 提高到 31.8%, 而且抑制了熔滴现象的发生。SFR100 可有效提高阻ABS 的分解温度和炭化率。
(2) SFR100可有效提高阻燃ABS的冲击强度, 当SFR100用量为4%时,冲击强度为15.1 kJ/m2, 比不含SFR100的提高了35%。SEM分析表明: SFR100主要以微小的液滴均匀分散在ABS基材中, 产生了蜂窝状结构, 有利于冲击强度的提高。
(3) SFR100可改善TBAB阻燃ABS的电性能, 使其电气强度增加, 但介电常数及介电损耗因数下降。[6] 3.3磷、硅阻燃协同效应的研究及应用 3.3.1磷硅阻燃剂协同效应
在阻燃剂的生产和应用中，人们在探索合成新型高效阻燃剂的同时，也对阻燃效果较好的阻燃剂进行复配。所谓复配，主要是利用阻燃剂之间的相互作用，以期提高阻燃效能，即通常所称的阻燃剂“协同效应”。具有协同效应的阻燃体系阻燃效果好，阻燃性能增强，既
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可阻燃又可抑烟，还具有一些特殊功能；其应用范围广，成本低，能提高经济效益，是实现阻燃剂低卤无卤化有效途径之一。 大多数含磷阻燃剂与含氮或卤素的化合物共同使用时，能大幅度提高阻燃效果。前人对磷/氮协同体系及磷/卤素协同体系的作用机理及应用都已作了不少综述。但对磷/硅的协同阻燃效应及应用却鲜有 报道。有机硅系阻燃剂是一种新型的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂，还是一种良好的分散剂，能增加材料间的相容性。它作为一类高分子阻燃剂，具有高效、无毒、低烟、防滴落、无污染等特点。有机磷阻燃剂具有高热稳定性，耐析出性好，高效低毒，不挥发等特点。将两者结合起来，通过复配，可以获 得阻燃效果更佳的复合型阻燃剂。[7]
3.3.2硅协同阻燃机理
磷硅协同阻燃机理为：当磷硅阻燃剂使用时，在高温下，磷会催化促成炭的形成，而硅则增加这些炭层的热稳定性，从而发挥磷硅协同阻燃效果，并且，用硅氧烷代替硅烷时，磷硅的阻燃协同作用得到 进一步加强，因为硅氧烷降解形成的层状二氧化硅阻止了炭层的氧化，从而提高了炭层的稳定性。 3.3.3磷/硅协同阻燃体系的运用
磷硅协同阻燃体系包括两个方面的内容，一方面是将磷系阻燃剂与硅系阻燃剂进行复配，通过阻燃剂之间的相互作用，产生协同阻燃效果，另一方面是将磷硅两种元素引入同一分子结构中，通过元素之间的相互作用，产生协同阻燃效果。
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