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第4期 纖 維 復(fù) 合 材 料 No.5
高阻燃片狀膜塑料(SMC)的研究
——結(jié)果與分析
3.1最佳配方的確定
表3是正交實(shí)驗(yàn)兩個(gè)考核指標(biāo)的極差分析表。對于極差分析來說,某列的極差最大,表示該列的數(shù)值在試驗(yàn)范圍內(nèi)變化時(shí),使試驗(yàn)指標(biāo)數(shù)值的變化最大,即該因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響最大。對于拉伸強(qiáng)度,三個(gè)因素影響的主次順序依次是:樹脂類型>低輪廓添加劑類型>阻燃劑類型,說明不同的樹脂類型對配方強(qiáng)度的影響最大,是最主要的影響因素;低輪廓添加劑類型對拉伸強(qiáng)度也有一定的影響,是次要因素;而阻燃劑類型對拉伸強(qiáng)度幾乎沒有什么影響。由分析結(jié)果可見,對于拉伸強(qiáng)度來說,其最優(yōu)方案為A2B2C2。對于氧指數(shù),三個(gè)因素影響的主次順序依次是:阻燃劑類型>低輪廓添加劑類型>樹脂類型,從表3的結(jié)果可見,最佳方案應(yīng)該為A3B3C3。
表3正交試驗(yàn)L9(34)的試驗(yàn)結(jié)果
2.2最佳配方中ATH高阻燃的實(shí)現(xiàn)
圖1不同粒徑ATH對SMC粘度的影響
氫氧化鋁(ATH)在塑料工業(yè)中作為無鹵素、低發(fā)煙量以及無毒的阻燃添加劑已有廣泛的使用。要達(dá)到較好的阻燃效果,ATH的加入量應(yīng)較高,但要實(shí)現(xiàn)ATH的高填充,ATH的粒徑大小及分布至關(guān)重要[9]。圖1是不同粒徑分布的氫氧化鋁加入250phr后對樹脂糊初始粘度影響的結(jié)果。圖中C310為國產(chǎn)ATH.A904和A906為進(jìn)口ATH,A908、A921及A935為粒徑分布通過分級優(yōu)化的ATH。由圖1可見,由于國產(chǎn)ATH填料粒徑及分布的不合理,使得樹脂糊的初始粘度達(dá)到110Pa?s,用進(jìn)口ATH的樹脂糊初始粘度略低一些,其中A904為57Pa.s,A908為45Pa?s。通過對進(jìn)口 ATH進(jìn)行分級篩選,重新確定粒徑分布后,樹脂糊的粘度進(jìn)~步降低,最小的僅為25Pa?s。粘度最小的A935的平均粒徑為21 ,粒徑分布范圍為4—35 ,由于較多細(xì)顆粒的存在阻礙了粗顆粒的沉降,使得樹脂糊的粘度降低。同時(shí),較多的細(xì)顆粒也可以增加其阻燃效果。氫氧化鋁的阻燃機(jī)理被認(rèn)為是[10-11],當(dāng)加熱到2200C以上 時(shí),氫氧化鋁吸熱分解生成氧化鋁和水,即
2Al(OH)3→Al203+3H20
氫氧化鋁分解吸收熱量,使燃燒的聚合物傳遞回凝固相,阻止了高聚物的繼續(xù)熱分解,也降低了燃燒速率,同時(shí)生成的A120,附在產(chǎn)品表面上,阻止了產(chǎn)品的繼續(xù)燃燒,分解后放出水蒸氣,一方面稀釋了可燃?xì)怏w02,另一方面也可以吸收煙塵,降低煙氣的生成。
由此可見,對于兩個(gè)考核指標(biāo)分析出的最優(yōu)方案不同。結(jié)合實(shí)際情況,綜合考慮各因素各水平的影響,樹脂對拉伸強(qiáng)度影響最大,而對氧指數(shù)影響較小,因此樹脂的水平選擇A2;低輪廓添加劑對拉伸 強(qiáng)度、氧指數(shù)的影響都不大,但考慮其實(shí)際對強(qiáng)度的影響應(yīng)該更大一些,因此選擇水平B2;對于阻燃劑類型,由于其對拉伸強(qiáng)度幾乎沒有影響,而對氧指數(shù)的影響非常顯著,因此應(yīng)該選擇C3;綜合考慮分析出的最優(yōu)方案為A2B2C3,與5#試驗(yàn)方案一致,即樹脂為S2520型樹脂,低輪廓添加劑為L3320,阻燃劑類型為添加型阻燃劑Tz。