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梦想照进现实---阻燃增强PBT GWIT>850℃不是梦

作为电子电器零部件的重要标准,美国UL实验室规定的UL94阻燃标准广为人知,但该评估方法主要评价试样与火焰直接接触时燃烧性能,是一种被动阻燃安全指标。近年来,电子电器设备内部塑料部件在使用过程中因接触不良、过载、短路而过热主动着火导致的火灾却频繁发生。基于该背景,国际电工技术委员会对阻燃性标准作了大幅强化,要求业界执行更为严格的灼热丝阻燃测试标准,即要求家用及类似电器安全标准中提出长期无人值守电器所使用塑料件的阻燃性能必须满足UL 94 V-0 级和750℃灼热丝接触材料30s 内不起火或燃烧时间小于5s,即灼热丝引燃温度(GWIT)大于750℃;对于连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件则还要求GWIT 温度大于850℃和灼热丝可燃指数(GWFI)950℃。业界内公认应用最有效的溴锑阻燃技术开发的阻燃增强PBT材料已经无法满足如此之高的灼热丝要求。

 

 

 

 

 

相对于UL94的阻燃标准而言,提高阻燃材料GWIT温度技术难度急剧上升,在于GWIT温度的影响因素涉及固相阻燃和气相阻燃的协同作用,单一方面的阻燃均不能满足GWIT要求。提升GWIT的关键在于使塑料与灼热丝接触的表面迅速转化成隔热、隔氧和抑烟的保护层,对易燃的塑料起包覆和保护作用,延缓甚至阻止其被高温源引燃。我们利用固相和气相阻燃机理,通过复配技术自主开发提高GWIT的阻燃协效剂,应用该协效剂成功开发出耐850℃灼热丝的超高等级阻燃增强PBT材料,下文简要分析了该协效剂对阻燃增强改性PBT性能的影响。

 

(1)该协效剂对阻燃增强PBT材料GWIT性能的影响。

 

 

 

由上图可知,阻燃增强PBT材料的GWIT温度随着协效剂含量的增加而逐渐升高,由普通阻燃的725℃提高至添加12%含量的870℃,远远高于IEC规定的长期无人值守的电器塑料件GWIT>750℃的要求,并且满足连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件GWIT>850℃的超高要求。

 

(2)该协效剂对阻燃增强PBT材料流动性的影响。

 

 

 

随着阻燃协效剂含量的增加,材料的流动性逐渐增加,由未添加的45g/10min提升至75.2g/10min,提高约65%。流动性的提高改善了材料的加工性能,降低注塑温度,提高注塑效率,节约能源消耗。

 

(3)该协效剂对阻燃增强PBT材料物理力学性能的影响。

 

 

 

 

 

该协效阻燃剂对材料机械性能的影响分为两个方面:一是,随着协效剂含量的增加材料的拉伸、弯曲强度呈现下降趋势,当添加量为5%时,其拉伸强度和弯曲强度只下降在15%以内,而此时其达到GWIT>750℃,但冲击强度上升约40%,换句话说,材料韧性更为优异,物理机械性能完全可以满足产品实际应用需求。另一个方面,其冲击性能呈现出先上升后下降趋势,当协效剂含量为10%时,其冲击强度提高约20%,但拉伸、弯曲强度有下降约20%,其GWIT可达到855℃,因此适用于GWIT要求更为严格的非承重部件。

目前为止,超高灼热丝阻燃增强改性PBT材料,已获得市场高度认可,广泛应用于定时器外壳、电机风扇、接插件以及线圈骨架等部件,并且该材料拥有自主知识产权:专利名称《高灼热丝环保型阻燃增强PBT复合材料及其制备方法》(公开号: 102040807A)。