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導語：隨著近些年對無鹵阻燃工程塑料的開發，尤其是以往習慣含鹵阻燃體系的加工生產的廠家，往往會出現一些問題。這主要是對無鹵阻燃劑在工程塑料材料中的影響因素考慮不到位。有人為了研究擠出加工工藝對阻燃工程塑料到底有什么影響，特地做了以下幾組對比實驗，以供大家參考。
圖片來源于中廣核俊爾官網，無鹵阻燃尼龍在工業電器中的應用
目錄
一、加工溫度對性能的影響
二、主機轉速對性能的影響
三、預分散母粒對性能的影響
四、總結
——加工溫度對于其熱穩定影響大于含鹵的阻燃劑
加工溫度對改性塑料的影響比較復雜，但對于無鹵阻燃劑而言，由于加工溫度對于其熱穩定影響大于含鹵的阻燃劑，因此，對加工溫度的設定要有明確的規定。
表1 PA66+GF30%無鹵阻燃料各區溫度設置對比表
|
1區 |
2區 |
3區 |
4區 |
5區 |
6區 |
7區 |
8區 |
機頭 |
|
|
PA66-1# |
215 |
265 |
270 |
270 |
265 |
265 |
265 |
260 |
255 |
|
PA66-2# |
215 |
265 |
270 |
260 |
250 |
240 |
240 |
245 |
255 |
|
PA66-3# |
215 |
240 |
240 |
240 |
240 |
240 |
240 |
240 |
250 |
表2 PA66+GF30%無鹵阻燃料加工過程現象對比
|
擠出現象 |
顆粒外觀 |
主機電流 |
|
|
PA66-1# |
有斷條現象，料條有輕微發泡現象，偶見毛刺附于其表面； |
淡黃色顆粒，斷面發泡，有孔洞 |
9.3 |
|
PA66-2# |
無斷條，無發泡，擠出料條表面光滑； |
淡黃色顆粒，斷面密實、均勻 |
10.6 |
|
PA66-3# |
無斷條，無發泡，表面正常，無毛刺。 |
淡黃色顆粒，斷面密實、均勻 |
10.7 |
表3 不同加工溫度下的PA66+GF30%無鹵阻燃料性能對比
|
HDT（1.82MPa） ℃ |
拉伸強度(MPa) |
斷裂伸長率(%) |
彎曲強度(MPa) |
彎曲模量(MPa) |
缺口沖擊強度(J/m) |
UL94 （1.5mm） |
|
|
PA66-1# |
234 |
130 |
11 |
185 |
9881 |
77 |
V-0 |
|
PA66-2# |
243 |
139 |
12 |
186 |
9295 |
80 |
V-0 |
|
PA66-3# |
241 |
121 |
11 |
169 |
9965 |
69 |
V-0 |
備注：使用Ф35雙螺桿（L/D=36/1），主機轉速30Hz(對應240RPM)。為對比溫度設定對性能的影響，分別采取：1# 正常設置；2# 雙峰設置；3#低溫設置。
結論：
① 溫度設定過高導致阻燃劑的降解
所采用的無鹵阻燃劑熱分解溫度僅有320度，在PA66加工設置時，內部由于剪切熱形成的熱疊加，實際溫度估計會達到320度以上，因此會導致阻燃劑的降解。
② 溫度設定過低導致前期塑化不夠
3#盡管在外觀上看和2#相差不大，但實際性能還是差距比較大，尤其是拉伸和彎曲，由于前期塑化不夠，靠外來增塑作用和螺塊剪切強制PA66樹脂塑化，對復合體系的性能不利。
這對于我們在生產中常常為避免產品熱降解，整體下調加工溫度的工藝習慣是一個警示。
——提高主機轉速可以提高無鹵阻燃增強體系產品的力學性能
在確定的加工溫度范圍下，調整主機轉速，綜合考察剪切混煉效果與剪切熱同時提高情況下，材料的性能變化，這對實際生產的工藝控制有著指導意義。現用PBT和PA66為例：
表4 PBT+GF30%無鹵阻燃料不同轉速的加工現象對比
|
主機轉速 Hz |
喂料轉速Hz |
主機電流 |
造粒外觀 |
|
|
PBT-1# |
28 (224rpm) |
7 |
9.3 |
料條順利，顆粒白，斷面密實 |
|
PBT-2# |
32 (256rpm) |
10 |
9.3 |
料條順利，顆粒白，斷面密實 |
|
PBT-3# |
36 (288rpm) |
10.8 |
9.3 |
料條順利，顆粒白，斷面密實 |
表5 不同轉速下對應PBT+GF30%無鹵阻燃料性能對比
|
拉伸強度(MPa) |
斷裂伸長率(%) |
彎曲強度(MPa) |
彎曲模量(MPa) |
缺口沖擊強度(J/m) |
UL94（1.5mm） |
|
|
PBT-1# |
100 |
13 |
139 |
8356 |
79 |
V-0 |
|
PBT-2# |
99 |
13 |
145 |
9183 |
82 |
V-0 |
|
PBT-3# |
105 |
13 |
148 |
9837 |
85 |
V-0 |
備注：使用Ф35雙螺桿（L/D=36/1），溫度設定按常規設置：215-230℃。
表6 PA66+GF30%無鹵阻燃料不同轉速的加工現象對比
|
主機轉速 Hz |
喂料轉速Hz |
主機電流 |
造粒外觀 |
|
|
PA66-4# |
25 (200rpm) |
9 |
10.8 |
料條順利，顆粒均勻淡黃色，斷面密實 |
|
PA66-5# |
28 (224rpm) |
10.5 |
10.8 |
料條順利，顆粒均勻淡黃色，斷面密實 |
|
PA66-6# |
32 (256rpm) |
11.5 |
10.9 |
料條順利，顆粒均勻淡黃色，斷面密實 |
表7 不同轉速下對應PA66+GF30%無鹵阻燃料性能對比表
|
拉伸強度(MPa) |
斷裂伸長率(%) |
彎曲強度(MPa) |
彎曲模量(MPa) |
缺口沖擊強度(J/m) |
UL94（1.5mm） |
|
|
PA66-4# |
126 |
11 |
161 |
9737 |
73 |
V-0 |
|
PA66-5# |
133 |
12 |
169 |
9857 |
74 |
V-0 |
|
PA66-6# |
136 |
12 |
176 |
10397 |
76 |
V-0 |
備注：設備：Ф35雙螺桿（L/D=36/1）；溫度設定：按低溫設置（215-240℃）。
結論：
① 提高主機轉速，提高產品的力學性能
在保證體系熱穩定的前提下，可通過提高主機轉速來提高混煉和剪切效果，從而提高無鹵阻燃增強體系產品的力學性能。
② 主機轉速提高，分散和混煉效果變好，效率提高
固定主機溫度和其它設備參數，隨著主機轉速的提高，產品的力學性能也有所提高。這主要與分散和混煉隨主機轉速的提高，效率提高有關。
——阻燃劑的不同加料方式加入對產品影響不大
為考察將無鹵阻燃劑預先分散在增韌劑基體中，制成母粒而后加入，對改性產品的性能影響。結果如下表。
表8 PBT+GF30%無鹵阻燃料不同加料方式對比
|
阻燃劑加料方式 |
造粒外觀 |
|
|
PBT-1# |
直接添加 |
料條順利，顆粒白，斷面密實 |
|
PBT-4# |
將增韌劑與EPFR-300先制成母粒,再添加 |
料條順利，顆粒白，斷面密實 |
表9 不同加料方式下對應PBT產品性能表
|
拉伸強度(MPa) |
斷裂伸長率(%) |
彎曲強度(MPa) |
彎曲模量(MPa) |
缺口沖擊強度(J/m) |
UL94（1.5mm） |
|
|
PBT-1# |
100 |
13 |
139 |
8356 |
79 |
V-0 |
|
PBT-4# |
101 |
13 |
146 |
8555 |
78 |
V-0 |
【1】對于無鹵阻燃工程塑料而言，需要針對性調整加工工藝，重點應考慮加工溫度和主機轉速的調整，使其滿足此類體系的特殊要求，做出較好的產品，來滿足市場的需求。
【2】阻燃劑的不同加料方式加入對產品影響不大
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來源：寧波七諾新材料科技有限公司 作者：莊嚴 艾邦高分子整理，轉載請注明來源
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