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导语：随着近些年对无卤阻燃工程塑料的开发，尤其是以往习惯含卤阻燃体系的加工生产的厂家，往往会出现一些问题。这主要是对无卤阻燃剂在工程塑料材料中的影响因素考虑不到位。有人为了研究挤出加工工艺对阻燃工程塑料到底有什么影响，特地做了以下几组对比实验，以供大家参考。
图片来源于中广核俊尔官网，无卤阻燃尼龙在工业电器中的应用
目录
一、加工温度对性能的影响
二、主机转速对性能的影响
三、预分散母粒对性能的影响
四、总结
——加工温度对于其热稳定影响大于含卤的阻燃剂
加工温度对改性塑料的影响比较复杂，但对于无卤阻燃剂而言，由于加工温度对于其热稳定影响大于含卤的阻燃剂，因此，对加工温度的设定要有明确的规定。
表1 PA66+GF30%无卤阻燃料各区温度设置对比表
|
1区 |
2区 |
3区 |
4区 |
5区 |
6区 |
7区 |
8区 |
机头 |
|
|
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%无卤阻燃料加工过程现象对比
|
挤出现象 |
颗粒外观 |
主机电流 |
|
|
PA66-1# |
有断条现象，料条有轻微发泡现象，偶见毛刺附于其表面； |
淡黄色颗粒，断面发泡，有孔洞 |
9.3 |
|
PA66-2# |
无断条，无发泡，挤出料条表面光滑； |
淡黄色颗粒，断面密实、均匀 |
10.6 |
|
PA66-3# |
无断条，无发泡，表面正常，无毛刺。 |
淡黄色颗粒，断面密实、均匀 |
10.7 |
表3 不同加工温度下的PA66+GF30%无卤阻燃料性能对比
|
HDT（1.82MPa） ℃ |
拉伸强度(MPa) |
断裂伸长率(%) |
弯曲强度(MPa) |
弯曲模量(MPa) |
缺口冲击强度(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 |
备注：使用Ф35双螺杆（L/D=36/1），主机转速30Hz(对应240RPM)。为对比温度设定对性能的影响，分别采取：1# 正常设置；2# 双峰设置；3#低温设置。
结论：
① 温度设定过高导致阻燃剂的降解
所采用的无卤阻燃剂热分解温度仅有320度，在PA66加工设置时，内部由于剪切热形成的热叠加，实际温度估计会达到320度以上，因此会导致阻燃剂的降解。
② 温度设定过低导致前期塑化不够
3#尽管在外观上看和2#相差不大，但实际性能还是差距比较大，尤其是拉伸和弯曲，由于前期塑化不够，靠外来增塑作用和螺块剪切强制PA66树脂塑化，对复合体系的性能不利。
这对于我们在生产中常常为避免产品热降解，整体下调加工温度的工艺习惯是一个警示。
——提高主机转速可以提高无卤阻燃增强体系产品的力学性能
在确定的加工温度范围下，调整主机转速，综合考察剪切混炼效果与剪切热同时提高情况下，材料的性能变化，这对实际生产的工艺控制有着指导意义。现用PBT和PA66为例：
表4 PBT+GF30%无卤阻燃料不同转速的加工现象对比
|
主机转速 Hz |
喂料转速Hz |
主机电流 |
造粒外观 |
|
|
PBT-1# |
28 (224rpm) |
7 |
9.3 |
料条顺利，颗粒白，断面密实 |
|
PBT-2# |
32 (256rpm) |
10 |
9.3 |
料条顺利，颗粒白，断面密实 |
|
PBT-3# |
36 (288rpm) |
10.8 |
9.3 |
料条顺利，颗粒白，断面密实 |
表5 不同转速下对应PBT+GF30%无卤阻燃料性能对比
|
拉伸强度(MPa) |
断裂伸长率(%) |
弯曲强度(MPa) |
弯曲模量(MPa) |
缺口冲击强度(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 |
备注：使用Ф35双螺杆（L/D=36/1），温度设定按常规设置：215-230℃。
表6 PA66+GF30%无卤阻燃料不同转速的加工现象对比
|
主机转速 Hz |
喂料转速Hz |
主机电流 |
造粒外观 |
|
|
PA66-4# |
25 (200rpm) |
9 |
10.8 |
料条顺利，颗粒均匀淡黄色，断面密实 |
|
PA66-5# |
28 (224rpm) |
10.5 |
10.8 |
料条顺利，颗粒均匀淡黄色，断面密实 |
|
PA66-6# |
32 (256rpm) |
11.5 |
10.9 |
料条顺利，颗粒均匀淡黄色，断面密实 |
表7 不同转速下对应PA66+GF30%无卤阻燃料性能对比表
|
拉伸强度(MPa) |
断裂伸长率(%) |
弯曲强度(MPa) |
弯曲模量(MPa) |
缺口冲击强度(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 |
备注：设备：Ф35双螺杆（L/D=36/1）；温度设定：按低温设置（215-240℃）。
结论：
① 提高主机转速，提高产品的力学性能
在保证体系热稳定的前提下，可通过提高主机转速来提高混炼和剪切效果，从而提高无卤阻燃增强体系产品的力学性能。
② 主机转速提高，分散和混炼效果变好，效率提高
固定主机温度和其它设备参数，随着主机转速的提高，产品的力学性能也有所提高。这主要与分散和混炼随主机转速的提高，效率提高有关。
——阻燃剂的不同加料方式加入对产品影响不大
为考察将无卤阻燃剂预先分散在增韧剂基体中，制成母粒而后加入，对改性产品的性能影响。结果如下表。
表8 PBT+GF30%无卤阻燃料不同加料方式对比
|
阻燃剂加料方式 |
造粒外观 |
|
|
PBT-1# |
直接添加 |
料条顺利，颗粒白，断面密实 |
|
PBT-4# |
将增韧剂与EPFR-300先制成母粒,再添加 |
料条顺利，颗粒白，断面密实 |
表9 不同加料方式下对应PBT产品性能表
|
拉伸强度(MPa) |
断裂伸长率(%) |
弯曲强度(MPa) |
弯曲模量(MPa) |
缺口冲击强度(J/m) |
UL94（1.5mm） |
|
|
PBT-1# |
100 |
13 |
139 |
8356 |
79 |
V-0 |
|
PBT-4# |
101 |
13 |
146 |
8555 |
78 |
V-0 |
【1】对于无卤阻燃工程塑料而言，需要针对性调整加工工艺，重点应考虑加工温度和主机转速的调整，使其满足此类体系的特殊要求，做出较好的产品，来满足市场的需求。
【2】阻燃剂的不同加料方式加入对产品影响不大
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来源：宁波七诺新材料科技有限公司 作者：庄严 艾邦高分子整理，转载请注明来源
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