淺談阻燃PP配方及其注塑工藝

聚丙烯（PP）具有密度小、剛性好、強度高、耐化學藥品等優點，而且加工性能優異，被廣泛用于機械零件、電子電器、民用制件等諸多領域。同時，由于PP價格低廉、產品型號多、改性方法齊全，使其最有希望實現通用塑料的工程化。

但是，PP極易燃燒，極限氧指數（LOI）僅有17.8，且燃燒時熔滴嚴重，很容易傳播火焰引起火災，存在極大的安全隱患。PP的阻燃化是其應用于工程領域的重要部分，阻燃性能優異的PP材料可以很大程度上擴大使用和應用范圍。

說到不同的阻燃PP，即是按照阻燃PP所采用的不同的阻燃劑或阻燃體系來劃分的。圖1-3所示均為V-2級阻燃PP的制件，不同的是1中采用八溴醚的阻燃體系，而2,3中采用的是低鹵阻燃劑（一般Br%<4000 ppm），前者屬于添加型后者則屬于反應型。一般而言，八溴醚阻燃劑具有增塑作用，因而材料的韌性可以得到很大的提高。圖1中展示的是一組線圈骨架，其厚度為1mm，如此薄的制件既要保證韌性又要要求具備一定的阻燃性，以八溴醚為主的溴銻阻燃體系即可保證制件具備高韌性的同時滿足UL 94 V-2級。對于V-2級的材料，一般制件的厚度越薄越容易通過，而占全部重量組分6%的八溴醚阻燃劑搭配2%的三氧化二銻即可使不同聚合類型的聚丙烯樹脂達到很好的阻燃效果。該阻燃體系的材料系阻燃劑的分子量低容易出現遷移析出的現象，因而產品一般以本色和白色為主，且注塑時溫度不宜過高，螺桿的剪切速度要適中，過高的注射壓力與速度會造成強的剪切作用，使阻燃劑發生不同程度的降解以致影響最終產品的外觀與性能。

圖2,3中所示的阻燃PP材料除了要達到UL 94 V-2級外，還需要滿足尺寸穩定性和耐熱性的要求，甚至對灼熱絲可燃性指數（GWFI）也有一定的要求。因此，阻燃體系中除了添加阻燃劑外還需要添加無機礦物粒子來改善基體樹脂的耐熱性和尺寸穩定性。由于該類反應型阻燃劑的添加份數一般不超過總量的3%，那么就要求阻燃劑的阻燃效率高，這一條件的滿足即是要保證其在基體中的良好分散。因而，合適的分散潤滑體系是必要的，尤其當該阻燃PP具有多種顏色時。該體系具備了較高的耐熱性，無機粒子的添加又增加了流動性，因而其注塑時的工藝參數條件較為寬松，上下限閾值范圍大，基本上可以參照原料的注塑工藝，前提是選擇了好的分散和潤滑體系。

圖4和圖5分別代表了無鹵阻燃PP和溴-銻阻燃PP。無鹵阻燃PP是符合環保理念的綠色高分子材料，但是以磷-氮膨脹型阻燃劑為主的無鹵阻燃PP耐溫性差，其它成分（如無機填料、色粉等）的存在嚴重影響其阻燃性，尤其韌性和外觀性能較差，這些都使得無鹵阻燃PP的應用受到限制。一般而言，市場上流通的膨脹型無鹵阻燃PP的添加量在25-30%之間，如此高的添加量使材料的流動性變差，注塑的工藝條件也隨之變得苛刻。

首先，注塑溫度一般維持在200 ℃左右，過高易分解，過低塑化不良；

第二，螺桿轉速為中低速，轉速過高容易產生發泡現象；

第三，物料在炮筒中的停留時間不宜過長，否則會產生炭化現象；

最后，在保證以上參數的同時，合適的保壓與模溫能夠降低產品的尺寸偏差。

由于歐盟禁用了多溴聯苯醚的使用，溴-銻阻燃PP主要以十溴二苯乙烷和三氧化二銻為阻燃劑，這也是家電行業大量使用的PP材料。溴-銻阻燃體系以氣相阻燃機理為主，阻燃效率高且穩定，不受PP樹脂種類的影響，且無機填料的加入能提高材料的氧指數和耐熱性，并能和其它阻燃劑有良好的協同作用（如無機氫氧化物、紅磷等），材料最終的強度、韌性和顏色都可以隨意DIY！在所有的阻燃PP中，也只有該體系可以實現不同阻燃等級（包括5VA和5VB）的阻燃PP。對于該體系下材料具備較高的耐溫性其注塑工藝所需要注意的問題較少，注塑的溫度、壓力和速度等可在較大范圍內變動，關鍵在于兩方面一個是體系的相容性和流動性，一個是模具結構本身的作用。

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