日本稻田技術研究所的研究證明:在阻燃聚丙烯中加入 20 % 滑石粉填充,塑料的阻燃性能會下降。在用玻纖進行塑料增強時,也常常會遇到塑料更不耐燃的情況。滑石粉、玻纖都是不燃物,為什么會降低材料的阻燃性呢?
原因是增強塑料中的無機填料在一定添加量下會產生燭芯效應!

燭芯效應,顧名思義就是像蠟燭燃燒時需要燭芯才能燃燒一樣。蠟燭被點燃時,由于燭芯的存在,產生導流作用,被融化的液體順著燭芯流向溫度高的方向,而燭芯的頂端靠近火焰,溫度最高,使液體進而氣化燃燒,燃燒發出的熱量又促使液體繼續向上輸送氣化燃燒,形成循環。
除了纖維增強材料,粒狀、片狀增強材料也會產生燭芯效應。
碳酸鈣、硅石、滑石粉等無機填料在增強塑料中能影響聚合物的微觀結構。在低填充下,能對塑料阻燃起到提升作用。但當填充比例較高時,由于逾滲原理,一定粒徑下的填料會發生堵塞轉變,形成網絡結構,引起燭芯效應,從而降低增強塑料的阻燃性。

填料堵塞,形成網狀結構,起到類似“燭芯”的作用
因此,玻纖增強材料以玻璃纖維作為填充物,并不因為玻璃纖維的高阻燃特性,而提高復合材料的阻燃性,反面因為其存的“燭芯”效應,使得它比純基材更容易燃燒。
例如,在玻纖增強 PA6 復合材料中,玻纖對燃燒有促進作用。
PA6 材料含有酰胺鍵,易燃,點燃時先熔化成液滴落下,后起火燃燒,火焰呈黃色,發出類似羊毛、指甲燒焦時的糊味。PA6 玻纖增強材料被點燃后,樹脂基體先熔化,填充的玻纖纖維就像焟燭的燈芯一樣,附近熔化的 PA6 熔體沿著玻纖向火源或溫度高的方向被輸送到溫度最高的火焰處氣化,加快燃燒形成循環。所以 PA6 玻纖增強材料的阻燃性比純 PA6 還差,尤其是長玻纖增強的 PA6 更加易燃。如果沒有類似玻纖這樣起到燭芯作用的材料存在,樹脂基體整個表面要想燃燒就要困難得多。
除此之外還與 PA6 熔體較低的粘度和 PA6 熔體能浸潤玻纖表面有關。
處理方法
傳統的阻燃劑,如溴化聚苯乙烯,溴化環氧樹脂等均可用于玻纖增強材料,尤其是尼龍的阻燃處理,但是由于鹵素燃燒后的毒性問題,這類阻燃劑的應用日益受到限制。
新型的無鹵阻燃劑,氰尿酸三聚氰胺,聚磷酸三聚氰胺,有機次磷酸鹽等及其復配體系應用日益廣泛。尤其是有機次磷酸鹽中的二乙基次膦酸鋁,其磷含量高,熱穩定性高,在玻纖增強 PA6 中正在顯示日益廣闊的應用前景。
其次,有效預防此類燃燒的方法也可以是將玻纖進行處理,使其作用效果降低,或者添加硅灰石針狀粉降低燈芯效應。
轉自——鏈塑網公眾號
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