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浅谈阻燃PP配方及其注塑工艺

您知道吗？不同体型阻燃PP配方及其注塑工艺都不同

为什么PP要阻燃？？——应用广而极易燃烧

聚丙烯（PP）具有密度小、刚性好、强度高、耐化学药品等优点，而且加工性能优异，被广泛用于机械零件、电子电器、民用制件等诸多领域。同时，由于PP价格低廉、产品型号多、改性方法齐全，使其最有希望实现通用塑料的工程化。

但是，PP极易燃烧，极限氧指数（LOI）仅有17.8，且燃烧时熔滴严重，很容易传播火焰引起火灾，存在极大的安全隐患。PP的阻燃化是其应用于工程领域的重要部分，阻燃性能优异的PP材料可以很大程度上扩大使用和应用范围。

二、不同阻燃PP的配方体系，以及不同配方体系下阻燃PP的注塑工艺的差异与注意事项。

为了更加形象、具体地来探讨和了解阻燃PP的性能与应用，下面给出了几张阻燃PP的制件照片，基本上涵盖了市场上流通的不同种类的阻燃PP。通常，我们按照UL 94中的规定，把PP垂直燃烧的阻燃等级划分为V-2、V-1、V-0以及5VA、5VB不同等级。关于等级的评定标准就不再这里赘述了，下面来着重分析探讨一下不同阻燃PP的配方体系，以及不同配方体系下阻燃PP的注塑工艺的差异与注意事项。

1.八溴醚为主的溴锑阻燃体系

说到不同的阻燃PP，即是按照阻燃PP所采用的不同的阻燃剂或阻燃体系来划分的。图1-3所示均为V-2级阻燃PP的制件，不同的是1中采用八溴醚的阻燃体系，而2,3中采用的是低卤阻燃剂（一般Br%<4000 ppm），前者属于添加型后者则属于反应型。一般而言，八溴醚阻燃剂具有增塑作用，因而材料的韧性可以得到很大的提高。图1中展示的是一组线圈骨架，其厚度为1mm，如此薄的制件既要保证韧性又要要求具备一定的阻燃性，以八溴醚为主的溴锑阻燃体系即可保证制件具备高韧性的同时满足UL 94 V-2级。对于V-2级的材料，一般制件的厚度越薄越容易通过，而占全部重量组分6%的八溴醚阻燃剂搭配2%的三氧化二锑即可使不同聚合类型的聚丙烯树脂达到很好的阻燃效果。该阻燃体系的材料系阻燃剂的分子量低容易出现迁移析出的现象，因而产品一般以本色和白色为主，且注塑时温度不宜过高，螺杆的剪切速度要适中，过高的注射压力与速度会造成强的剪切作用，使阻燃剂发生不同程度的降解以致影响最终产品的外观与性能。

阻燃剂外加无机矿物粒子

阻燃PP材料除了要达到UL 94 V-2级外，还需要满足尺寸稳定性和耐热性的要求，甚至对灼热丝可燃性指数（GWFI）也有一定的要求。因此，阻燃体系中除了添加阻燃剂外还需要添加无机矿物粒子来改善基体树脂的耐热性和尺寸稳定性。由于该类反应型阻燃剂的添加份数一般不超过总量的3%，那么就要求阻燃剂的阻燃效率高，这一条件的满足即是要保证其在基体中的良好分散。因而，合适的分散润滑体系是必要的，尤其当该阻燃PP具有多种颜色时。该体系具备了较高的耐热性，无机粒子的添加又增加了流动性，因而其注塑时的工艺参数条件较为宽松，上下限阈值范围大，基本上可以参照原料的注塑工艺，前提是选择了好的分散和润滑体系。

膨胀型无卤阻燃PP

无卤阻燃PP是符合环保理念的绿色高分子材料，但是以磷-氮膨胀型阻燃剂为主的无卤阻燃PP耐温性差，其它成分（如无机填料、色粉等）的存在严重影响其阻燃性，尤其韧性和外观性能较差，这些都使得无卤阻燃PP的应用受到限制。一般而言，市场上流通的膨胀型无卤阻燃PP的添加量在25-30%之间，如此高的添加量使材料的流动性变差，注塑的工艺条件也随之变得苛刻。

首先，注塑温度一般维持在200 ℃左右，过高易分解，过低塑化不良；

第二，螺杆转速为中低速，转速过高容易产生发泡现象；

第三，物料在炮筒中的停留时间不宜过长，否则会产生炭化现象；

最后，在保证以上参数的同时，合适的保压与模温能够降低产品的尺寸偏差。

十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂

由于欧盟禁用了多溴联苯醚的使用，溴-锑阻燃PP主要以十溴二苯乙烷和三氧化二锑为阻燃剂，这也是家电行业大量使用的PP材料。溴-锑阻燃体系以气相阻燃机理为主，阻燃效率高且稳定，不受PP树脂种类的影响，且无机填料的加入能提高材料的氧指数和耐热性，并能和其它阻燃剂有良好的协同作用（如无机氢氧化物、红磷等），材料最终的强度、韧性和颜色都可以随意DIY！在所有的阻燃PP中，也只有该体系可以实现不同阻燃等级（包括5VA和5VB）的阻燃PP。对于该体系下材料具备较高的耐温性其注塑工艺所需要注意的问题较少，注塑的温度、压力和速度等可在较大范围内变动，关键在于两方面一个是体系的相容性和流动性，一个是模具结构本身的作用。