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PC/ABS合金作为一种常用的工程塑料合金,是由聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS)共混加工制备。合金利用了PC优良的力学性能和耐热性能,同时结合了ABS加工流动性和较高的性价比,使之广泛使用在汽车内部零件、商务机器、通信器材、家电用品及照明设备上。PC的极限氧指数为25%,ABS的极限氧指数为18%,PC/ABS合金未能通过UL-94垂直燃烧V-2等级,并且随着ABS配比的增加,合金的阻燃性能进一步下降。鉴于PC/ABS合金的应用领域对其有较高的阻燃要求,未阻燃的PC/ABS合金给生命和财产安全造成巨大的威胁。因此,针对PC/ABS合金进行阻燃改性就显得迫切重要。本文选取PPSi作为阻燃剂,探究了PPSi改性PC/ABS(85:15)合金(质量比,下同)的阻燃效果。实验结果表明10wt%可以使PC/ABS(85:15)合金通过垂直燃烧UL-94 V-0等级(1.6mm),极限氧指数从21.8%提高至32.7%。TGA测试表明PPSi起到促进成炭作用,残炭率从9.1%提高到21.5%。SEM照片说明PPSi促使PC/ABS残炭内部形成峰窝状多孔结构,外表面膨胀光滑。拉曼光谱表明,经PPSi阻燃改性的PC/ABS合金残炭层的R值(R=ID/IG)从1.1升至1.5,石墨化程度高,炭层孔径小。添加12wt%PPSi,PC/ABS拉伸强度保持在51.7MPa,弯曲强度为87.8MPa,Izod缺口冲击强度为40k J/m2,熔体流动指数为16.7g/10min,热变形温度为114℃。PPSi阻燃改性PC/ABS(7:3)合金,实验结果表明18wt%PPSi可以使PC/ABS(7:3)合金通过垂直燃烧UL-94 V-0等级(1.6mm),极限氧指数从20.6%提升至31.5%。TGA表征PPSi起到很好的促进成炭作用,残炭率从1.7%提高到20.4%。锥型量热测试表明PPSi有效地降低了热释放总量,抑制了烟释放。最高热释放总量从487k W/m2下降到369 k W/m2,总热释放量从199 MJ/m2下降到142 MJ/m2,烟浓度从19.5km 2/m2下降到17.6km2/m2。经PPSi阻燃改性的PC/ABS合金残炭层的R值从1.2升至1.9,石墨化程度增大,炭层孔径更小。SEM照片说明PPSi阻燃PC/ABS残炭内部能形成蜂窝状阻燃炭层,外表面光滑细腻。PPSi阻燃改性PC/ABS在燃烧或热降解过程中Si元素向残炭表面迁移,P元素以PO·和HPO·形式挥发到气相中。PPSi阻燃PC/ABS为气相与凝聚相阻燃机理。添加20wt%PPSi,PC/ABS拉伸强度为42.8MPa,弯曲强度为66.0MPa,Izod缺口冲击强度为27.6k J/m2,熔体流动指数为19.3g/10min,热变形温度为103℃。PPSi与RDP复配阻燃PC/ABS(7:3)合金,实验结果表明8wt%RDP和6wt%PPSi可以使PC/ABS(7:3)合金通过UL-94垂直燃烧V-0等级(1.6mm),极限氧指数从20.6%提升至31.7%。PPSi与RDP复配阻燃的PC/ABS(7:3)合金残炭率PC/ABS(7:3)合金从1.7%提高到18.2%。RDP与PPSi复配阻燃还是为气相与凝聚相阻燃共同作用。锥型量热测试表明复合阻燃体系有效降低了热释放量。最高热释放总量从487k W/m2下降到326 k W/m2,总热释放量从199 MJ/m2下降到132 MJ/m2。添加6wt%PPSi和8wt%RDP,PC/ABS拉伸强度为33.2MPa,弯曲强度为48.7MPa,Izod缺口冲击强度为24.6k J/m2,熔体流动指数为23.4g/10min,热变形温度为95℃。综上所述,PPSi有效改善PC/ABS(7:3)和PC/ABS(85:15)合金的阻燃性能,提高成炭效率,PPSi和RDP复配改性PC/ABS(7:3)合金,尽管添加总量14wt%(6wt%PPSi和8wt%RDP)可使PC/ABS(7:3)达到V-0等级(1.6mm),但是力学性能和耐热性能下降颇多,其综合阻燃改性效果不如使用单一的PPSi阻燃改性。