1、广 东 化 工 2023 年 第 6 期 60 第 50 卷 总第 488 期 几种几种 P 系阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对系阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料的性能影响复合材料的性能影响 吕伟，杨海民，董启殿，刘鹏辉，王宏，沈旭渠(广东聚石化学股份有限公司，广东 清远 511540)摘 要研究了二乙基次磷酸铝、次磷酸铝、聚磷酸三聚氰胺 3 种 P 系阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 材料拉伸性能和阻燃性能的影响。根据实验表明，次磷酸铝阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料的拉伸性能最好。35%氧指数对比，二乙基次磷酸铝协同氰尿酸三聚氰胺阻燃 EVA/PE 复
2、合材料只需要添加 25 份，次磷酸铝需要添加 35 份，而聚磷酸三聚氰胺需要添加 45 份。二乙基次磷酸铝阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料的阻燃效率比次磷酸铝和聚磷酸三聚氰胺高，当添加量达到 30 份时就可以达到 1.6 mm V-0，同时也能够通过 UL1581 VW-1 阻燃级别；而次磷酸铝需要添加 40 份，聚磷酸三聚氰胺需要添加 45 份。另外，P系阻燃剂添加量的增加对 EVA/PE 复合材料的拉伸性能具有明显的破坏作用。关键词P 系阻燃剂；氰尿酸三聚氰胺；EVA/PE；拉伸；阻燃 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)06-0060-0
3、3 Effects of Several P-based Flame Retardants in Synergy with Melamine Cyanurate on the Properties of EVA/PE Composites Lv Wei,Yang Haimin,Dong Qidian,Liu Penghui,Wang Hong,Shen Xuqu(Polyrocks Chemical Co.,Ltd.,Qingyuan 511540,China)Abstract:The effects of three P-based flame retardants,diethyl alum
4、inum hypophosphite,aluminum hypophosphite,and melamine polyphosphate,in conjunction with melamine cyanurate,on the tensile properties and flame retardant properties of EVA/PE materials were studied.Experiments show that aluminum hypophosphite flame retardant combined with melamine cyanurate has the
5、best tensile properties of EVA/PE composites.Compared with 35%oxygen index,only 25 parts of aluminum diethyl hypophosphite and melamine cyanurate flame retardant EVA/PE composite material need to be added,35 parts of aluminum hypophosphite need to be added,and 45 parts of melamine polyphosphate need
6、 to be added.The flame retardant efficiency of diethyl aluminum hypophosphite combined with melamine cyanurate on EVA/PE composites is higher than that of aluminum hypophosphite and melamine polyphosphate.When the addition amount reaches 30 parts,it can reach 1.6 mm V-0.It can also pass the UL1581 V
7、W-1 flame retardant level;while aluminum hypophosphite needs to add 40 parts,and melamine polyphosphate needs to add 45 parts.In addition,the addition of P-based flame retardants has an obvious damaging effect on the tensile properties of EVA/PE composites.Keywords:phosphorus flame retardant；melamin
8、e cyanurate；EVA/PE；tensile；flame retardant EVA/PE 复合材料是一种由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)及加工助剂经共混捏合而成的绿色环保聚合物复合材料。由于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)具有良好的耐环境应力开裂性能、对大部分粉体的受容性大和耐低温性等显著特点，而聚乙烯(PE)是常用的通用高分子材料，它具有良好的化学稳定性和耐热氧老化性能。由于它们都具有相似的结构链段，根据相似相近原则，因此两者的相容性较好。日常生活中，EVA/PE 复合材料广泛应用于电线电缆绝缘及护套、包装材料、软质玩具等领域。由于 EVA/PE 复合材料结构中含
9、有 C、H 等化学元素组成的长分子链，本质具有可燃性，在日常环境下存在极易燃烧的严重缺陷。而且 EVA/PE 复合材料热分解温度较低，燃烧后产生的气体具有刺激性和腐蚀性，危害皮肤、眼睛等器官；燃烧产生的大量的黑烟会刺激人体呼吸系统，严重干扰视线和人员疏散的效率；燃烧时滴落严重，大量的熔融滴落物会扩大火势或烫伤人员；燃烧的同时会释放大量的热量，热量会通过热传导，热对流和热辐射等形式将火势扩大，对人员造成灼伤或对建筑物结构造成严重损坏1。以上种种危害不但给人们的生活带来极大的物质损失，更严重的是危及到人们的生命安全，必须引起社会各方面的高度重视。磷系阻燃剂大都具有无卤、无毒、低烟等显著优点，符合国
10、家环保的发展方向，具有很好的发展前景。磷系阻燃剂包括二乙基次磷酸铝、次磷酸铝、聚磷酸三聚氰胺等，阻燃剂的结构和磷含量差异，反应到材料上的阻燃效果也不一样。磷系阻燃剂的作用机理，一般分为两方面，一是阻燃剂受热时产生结构更趋稳定的交联状固体物质或脱水碳化层。碳化层的形成可以阻止聚合物接触火焰进一步热解，中断燃烧过程的链反应，进一步阻止其内部的热分解活性自由基进入空气中参与燃烧过程。另一方面是磷系阻燃剂受热或燃烧时释放出大量气体或高密度蒸气，前者可稀释空气中的氧气和气态可燃物，并降低此燃烧物的表面温度，致使燃烧中止；后者则覆盖于燃烧物表面，隔绝它与空气的接触，因而使整个燃烧窒息2。而氰尿酸三聚氰胺的
11、加入可以大大提高磷系阻燃剂的阻燃效能，其受热分解产生的大量惰性不燃气体能更大程度地稀释氧气，产生惰性气体膨胀层，这些膨胀层具有良好的隔热性，有效地阻止了热量的传递和转移，使燃烧区和未燃烧区迅速隔离3，阻隔效应非常明显。与磷系阻燃剂形成叠加增强效应，提高复合材料的阻燃性能。本文从拉伸性能和阻燃性能两方面，考察了二乙基次磷酸铝、次磷酸铝、聚磷酸三聚氰胺 3 种 P 系阻燃剂协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料的性能影响。可对 EVA/PE 材料的拓展应用中提供指导性作用。1 实验部分实验部分 1.1 原材料 EVA/PE 复合材料：自制；二乙基次磷酸铝：OP1230，科莱恩化工(中国)有限
12、公司；次磷酸铝：JZ401，清远市普塞呋磷化学有限公司；聚磷酸三聚氰胺：T400，清远市普塞呋磷化学有限公司；氰尿酸三聚氰胺：MC-10，山东寿光卫东化工有限公司；硅酮母粒：GT-300，佛山百亚化工有限公司；抗氧剂：1010，山东信越赢创化学有限公司。1.2 设备仪器 高速搅拌机：LCH-400，常州市海正药化设备有限公司；密炼挤出机：CTE-35，南京瑞亚挤出机械制造有限公司；收稿日期 2022-09-26 作者简介 吕伟(1988-)，男，广西玉林人，大学本科，主要研究方向为高分子材料改性和加工。2023 年 第 6 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 488 期 61 注塑机：EM
13、120-V，震德塑料机械厂有限公司；押线机：P50，鑫锋电线机械制造厂；万能电子拉力机：CMT4202，深圳新三思材料测试有限公司；老化箱：GT-7017，高铁检测仪器有限公司；恒温恒湿箱：GT-7005，高铁检测仪器(东莞)有限公司；水平垂直燃烧试验机：YH-8920US，东莞市越铧电子科技有限公司；ULl58l 燃烧试验机：ULl58l，东莞市越铧电子科技有限公司。1.3 试样制备 将 EVA/PE 复合材料与其他原料和助剂按配方比例称量，倒入高速搅拌机搅拌 3 分钟，转速设置为 300 转/分钟。搅拌均匀的物料倒入密炼机进行密炼，密炼的温度设置为 140。密炼成团后把密炼好的物料通过输送
14、带进入强制喂料机，通过强制喂料进入双螺杆挤出机进行造粒，挤出机各个温区的温度设置为 100150。成品粒子经注塑机注塑成型得到标准测试样条，注塑温度为 110150，将样条置于恒温恒湿箱处理 24 h 待测。以及粒子经押线机进行押出线缆，押出温度为 110150。其中线缆导体直径为 3.5 mm，线缆外径为 4.4 mm，将成品线缆放入恒温恒湿箱处理 24 h 待测。1.4 性能测试及表征 拉伸强度：按照 GB/T1040 标准进行测试；断裂伸长率：按照 GB/T1040 标准进行测试；110 168 h 老化拉伸强度保有率：按照 GB/T1040 标准进行测试；110 168 h 老化断裂伸
15、长率保有率：按照 GB/T1040 标准进行测试；阻燃性能：按照 UL 94 和 UL1581 标准进行测试。2 结果与讨论结果与讨论 2.1 阻燃剂种类及含量协同氰尿酸三聚氰胺对EVA/PE复合材料拉伸性能和阻燃性能的影响 分别考察了二乙基次磷酸铝(磷含量 23 wt%)、次磷酸铝(磷含量 42 wt%)、聚磷酸三聚氰胺(磷含量 13 wt%)及其含量协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料拉伸性能和阻燃性能的影响。参考了陈涛、何宽新等人研究1-2配方如表 1 所示。材料的拉伸性能和阻燃性能如表 2 所示。表表 1 不同阻燃剂及含量的样品配方不同阻燃剂及含量的样品配方(wt%)Tab.1
16、 Sample formula with different flame-retardant and different contain(wt%)原料 EVA/PE 二乙基次磷酸铝 次磷酸铝 聚磷酸三聚氰胺 氰尿酸三聚氰胺 硅酮母粒 抗氧剂 1#64 25 10 0.8 0.2 2#59 30 10 0.8 0.2 3#54 35 10 0.8 0.2 4#59 30 10 0.8 0.2 5#54 35 10 0.8 0.2 6#46 40 10 0.8 0.2 7#54 10 0.8 0.2 8#49 10 0.8 0.2 9#44 10 0.8 0.2 表表 2 阻燃剂种类及含量协同氰尿酸三聚氰胺对阻燃剂种类及含量协同氰尿酸三聚氰胺对 EVA/PE 复合材料拉伸性能和阻燃性能的影响复合材料拉伸性能和阻燃性能的影响 Tab.2 Effects of flame retardant types and contents in synergy with melamine cyanurate on tensile properties and flame retardant proper
