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高抗沖聚苯乙烯樹脂(PS-HI)具有優(yōu)良的流動(dòng)性、韌性和尺寸穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公用品和電子電氣等領(lǐng)域。PS-HI屬于典型的易燃聚合物，與丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)一樣，極限氧指數(shù)只有18%，為確保產(chǎn)品具有一定防火安全性，傳統(tǒng)方法是通過(guò)使用溴系阻燃劑和三氧化二銻來(lái)達(dá)到一定阻燃效果。但在這種純溴銻體系下，阻燃PS-HI材料密度大、熱穩(wěn)定性差、模具腐蝕性嚴(yán)重，具有較多應(yīng)用缺點(diǎn)。

金發(fā)科技股份有限公司通過(guò)使用溴銻阻燃體系及自制有機(jī)成炭劑，并使用SBS進(jìn)行增韌，制備了新型阻燃PS-HI材料，對(duì)其綜合力學(xué)性能進(jìn)行了分析研究，采用垂直燃燒法和錐形量熱法對(duì)其燃燒行為進(jìn)行了分析。

●阻燃PS-HI材料的制備

采用PS-HI作為樹脂基體，溴銻阻燃體系，使用SBS進(jìn)行增韌及自制有機(jī)成炭劑，制備阻燃PS-HI，其配方組成見下表。

●物理和力學(xué)性能分析

下表是三種材料的物理和力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果，阻燃PS-HI相對(duì)PS-HI樹脂，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率下降，彎曲強(qiáng)度提升，這主要與材料體系中的阻燃劑填充有關(guān)，阻燃性能均達(dá)到了1.6?mm V–0等級(jí)，具有優(yōu)異的物理綜合性能。

下圖是三種材料的Izod缺口沖擊強(qiáng)度、密度和熔體流動(dòng)速率的測(cè)試結(jié)果，與傳統(tǒng)阻燃PS-HI相比，新型阻燃PS-HI具有較高的韌性、較低的密度、較好的流動(dòng)性、綜合性能較好，韌性提高了16%，密度降低了0.6%，流動(dòng)性提高了6%。

儀器化沖擊結(jié)果

材料的韌性越好，斷裂需要的加速度越大，材料的加速度依次增大，擺錘與試樣發(fā)生作用力后，由圖可知，PS-HI樹脂的加速度最大，新型阻燃PS-HI的加速度高于傳統(tǒng)阻燃PS-HI，加速度越低說(shuō)明裂紋越容易形成，材料的韌性越差。傳統(tǒng)阻燃PS-HI受力后容易產(chǎn)生大裂紋，導(dǎo)致快速開裂，并在較短的時(shí)間內(nèi)加速度出現(xiàn)最大值，而新型阻燃PS-HI在多次受力后加速度達(dá)到最大值，出現(xiàn)最大加速度的時(shí)間也較晚，說(shuō)明新型阻燃PS-HI具有較好的韌性。

●熱分析

阻燃PS-HI的TG曲線出現(xiàn)兩個(gè)失重階段，第一個(gè)階段是阻燃劑的分解，第二個(gè)階段是樹脂的分解，新型阻燃PS-HI質(zhì)量損失2%的分解溫度(T2%)高于傳統(tǒng)阻燃PS-HI，兩個(gè)失重階段的最大分解溫度(T1，T2)較高，具有較好的熱穩(wěn)定性。

●錐形量熱測(cè)試

左下圖是三種材料熱釋放速率(HRR)曲線，PS-HI樹脂具有最大熱釋放速率，傳統(tǒng)阻燃PS-HI與新型阻燃PS-HI的最大熱釋放速率接近，但新型阻燃PS-HI最大熱釋放速率出現(xiàn)時(shí)間較早、持續(xù)時(shí)間較短、燃燒過(guò)程較緩和，未出現(xiàn)劇烈燃燒現(xiàn)象。

右下圖是三種材料的THR曲線，PS-HI樹脂具有最大的THR，新型阻燃PS-HI比傳統(tǒng)型阻燃PS-HI的熱釋放總量低，在新型成炭劑的作用下，PS-HI樹脂的燃燒不劇烈，在較低的含量下，燃燒行為的差異性非常明顯，具有較高的阻燃協(xié)效性，主要與新型阻燃體系的阻燃機(jī)理有關(guān)。

左下圖是三種材料的煙生成速率(SPR)結(jié)果，PS-HI樹脂屬于易燃性聚合物，燃燒過(guò)程較快較充分，最大煙釋放速率出現(xiàn)時(shí)間較晚，持續(xù)時(shí)間較短。由圖可知，傳統(tǒng)阻燃PS-HI的SPR最大，最大煙成速率持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，這與溴銻阻燃機(jī)理有關(guān)。新型阻燃PS-HI煙生成速率最低，出現(xiàn)最大煙生成速率的時(shí)間較快，持續(xù)時(shí)間最短，達(dá)到最大值后燃燒反應(yīng)很快得到抑制，煙生成速率急速下降，這與其熱釋放特點(diǎn)呈現(xiàn)了較好相關(guān)性，在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)最大熱釋放，但在此溫度下，阻燃劑的阻燃效率得到高效發(fā)揮，使得燃燒反應(yīng)得到快速遏制，煙釋放和熱釋放快速下降，燃燒過(guò)程也較緩和。

右下圖是三種材料的煙生成總量(TSP)結(jié)果，PS-HI樹脂不含阻燃劑，燃燒過(guò)程快速而充分，煙釋放總量較低，兩種阻燃PS-HI的煙釋放總量均較大，這主要是由于溴系阻燃PS-HI在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量溴化氫氣體，煙生成總量較大。新型阻燃PS-HI具有較低的溴含量，在成炭劑的作用下，在燃燒過(guò)程中總煙釋放量較低，火災(zāi)危害性較低，具有獨(dú)特的燃燒行為特點(diǎn)。

●結(jié) 論

(1)新型阻燃PS-HI具有較好的韌性、較低密度、較高流動(dòng)性，綜合力學(xué)性能優(yōu)異。

(2)新型阻燃PS-HI具有較好的熱穩(wěn)定性，具有促進(jìn)成炭的作用。

(3)新型阻燃PS-HI具有較低的熱釋放、較低的煙釋放、阻燃效率高，可明顯抑制PS-HI樹脂的劇烈燃燒，具有較好的阻燃性。

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