阻燃一固化物阻燃耐热性2阻燃一固化物阻燃耐热性2周子寒
发布时间:2023-01-11 14:17:42
阻燃(一)固化物阻燃耐热性2,阻燃(一)固化物阻燃耐热性2
环氧树脂具有优良的化学稳定性、尺寸稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性,可广泛应用于化工、轻工、机械、电子和宇航等各个领域。但是通用环氧树脂的氧指数仅为19.8、属易燃材料,因此开发具有阻燃性且不含卤素的,含磷环氧树脂及其固化体系,是电子化学材料领域中一个重要课题。在环氧树脂分子骨架中磷元素含量超过1%,且配合使用特定的固化剂,就能够使固化体系的阻燃性满足电器产品使用的国际标准UL94V-0级改善环氧树脂阻燃性能最常用的方法,是加入一定的阻燃剂——使环氧树脂具有难燃性和自熄性。目前阻燃环氧树脂普遍使用的是,反应型阻燃剂四溴双酚A等含卤阻燃剂。自欧盟2003年2月颁布了关于《限制有害物质指令》(RoHS)之后,含溴阻燃剂的使用受到了很大的冲击。同时目前多数无卤阻燃环氧树脂材料,使用的是燃烧时几乎不产生有害气体的磷系阻燃剂。但是磷系阻燃剂在室温下多为液态,发烟量大且本身有毒性,能从废料中泄漏出去;而且磷系阻燃剂在使用过程中,存在着污染保护电子元器件的可能性,会降低环氧塑封料的耐湿性以及可加工性等;红磷类阻燃剂在成型时还会产生红磷分解气体,它们在使用和废弃后都对生态环境和人类环境有不良影响。
(三)结果与讨论 1、2,4,6-三溴苯胺(TBA)对环氧树脂固化物阻燃性的影响 表1为添加TBA的环氧固化物的LOI测定结果。从表中可以看出,TBA对环氧树脂酸酐固化物有较好的阻燃效果,TBA用量在10%左右时固化体系可以达到自熄,随着TBA用量的增加,固化体系的LOI值持续升高,但超过30%时LOI的增幅就不明显了。测定时发现用TBA阻燃的样品燃烧时火焰黯淡,逐渐熄灭,有明显的结焦现象,产生的雾状烟云在燃烧空间能逗留较长时间,这是快速失溴引起的,产生大量的Br,HBr等能及时捕获燃烧反应的活性中间体HO,HOO,H等,完好的发挥气相阻燃作用。TBA的脱Br,HBr产物与环氧树脂脱水残留物互相作用稠合碳化,避免环氧树脂固化物失水,产物继续裂解成可燃性气体,较好的发挥了凝聚相阻燃作用。TBA在阻燃环氧树脂固化体系中同时发挥固相作用和气相作用,这也是TBA阻燃效果好的原因。
表1TBA添加量对环氧树脂固化物LOI的影响
ω(TBA)/%
0
5
10
15
20
25
30
35
LOI
17.8
20.4
22.1
23.9
27.0
28.3
32.3
33.6
2、TBA与磷酸三苯酯(TPP)配合使用时的阻燃效果 TPP是常用的增塑剂,并且具有阻燃作用。含溴与含磷阻燃剂配合使用时,由于可生成具有更大阻燃作用的PBr3,POBr3等而具有阻燃协同效应。从表2可以看出,TBA与TPP配合使用时的协同效应是很明显的,物质的量比为3时达到了最高值,在物质的量比为5左右也出现了较大的增幅,说明TBA和TPP之间生成三溴化磷和五溴化磷这样的强阻燃性物质。
表2TBA与-TPP配用时的阻燃效果
n(Br):n(P)
不含磷
6.4
5
4.1
3.5
3
2.7
LOI
20.4
22.3
23.9
24.4
24.4
25.7
25.6
注:TBA用量为5% 3、TBA与Sb2O3配合使用时的阻燃效果 Sb2O3是公认的含卤阻燃剂的协效剂,但也有研究说明Sb2O3本身在环氧树脂酸酐固化物中就具有很好的阻燃效果。Sb2O3在用量较小时,与TBA的卤锑比为3:1时的效果最佳,这是由于生成SbBr3,SbBr3比HBr的阻燃效果高得多。
表3TBA与Sb2O3配用时环氧树脂固化物的阻燃性
ω(TBA)/%
0
5
10
15
20
25
30
35
LOI
17.8
20.4
22.1
23.9
27.0
28.3
32.3
33.6
TBA用量为5%
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