阻燃PC_ABS的热降解动力研究学
第25卷第5期 2009年5月
高分子材料科学与工程
POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING
Vol.25,No.5May2009
阻燃PC/ABS的热降解动力学
疏 引,韦 平,闵 峰,王 晨,刘 青
(上海交通大学化学化工学院,上海200240)
摘要:将自合成的一种新型含磷阻燃剂DPWDF与PC/ABS共混;利用热重分析(TGA)法研究了PC/ABS和阻燃PC/ABS在空气氛围中的热稳定性,利用Flynn-Wal-lOzawa方法研究了PC/ABS及阻燃PC/ABS的热降解动力学。结果表明,阻燃剂降低了PC/ABS初始分解温度(IDT)而提高了它的高温残炭量;在转化率70%以前,阻燃PC/ABS的活化能低于PC/ABS,而在转化率70%以后,阻燃PC/ABS的活化能高于PC/ABS。此实验结果体现了该含磷阻燃剂的凝聚相阻燃机理。
关键词:9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物;阻燃;聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物;热重分析;动力学中图分类号:TQ323.4+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2009)05-0122-03
以聚碳酸酯(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为主要原料的PC/ABS合金是一种重要的工程塑料合金,广泛应用于汽车、电子、办公设备等制造业。由于应用领域的特殊要求,其阻燃性能日益受到人们的关注。而聚合物的阻燃性能和它的热行为有着密切的关系。近年来,PC和ABS的热稳定性及热行为是人们研究的重要课题之一。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)是一种新型阻燃剂中间体,DOPO及其衍生物合成的阻燃剂具有无卤、无烟、无毒、不迁移、阻燃性能持久等优点,可用于线性聚酯、聚酰胺、环氧树脂、聚氨酯等多种高分子材料以提高其阻燃性能和热性能。
本文利用DOPO为原料通过自合成的一种新型含磷阻燃剂DPWDF和PC/ABS共混,利用热重分析(TGA)法,研究了空气气氛中不同升温速率下PC/ABS及阻燃PC/ABS的热降解行为,利用Flynn-Wal-lOzawa方法研究了PC/ABS及阻燃PC/ABS的热降解动力学。1 实验部分
1.1 主要原料
DPWDF:自合成阻燃剂;聚碳酸酯(PC):美国陶氏化学;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS):美国陶氏化学。
[1,2]
1.2 主要设备与仪器
热重分析仪:德国NetzschTG209,空气氛围,升温速率为5 /min,10 /min,15 /min,20 /min。
1.3 阻燃PC/ABS的制备
在80 ,将原料PC,ABS,DPWDF于真空烘箱中80 恒温24h,以除去水分。将原料按阻燃剂DP-WDF PC ABS为1 6 3 2 7的比例和60r/min的转速在哈克流变仪中进行熔融共混5min。1.4 Flynn-Wal-lOzawa方法
动力学信息可以通过动力学实验及各种不同的计算方法来获取。FlynnWallOzawa方法是一种相对比较简单的计算活化能的方法,该方法的优点为不需要知道详细的反应过程。已有不少文献对此方法进行了理论推导[3],其计算公式可表示为:
=-0.457(1)
d(1/T)R
式中: 升温速率;E 表观活化能;R 气体常数;T 对应某一转化率( )时的温度, 可用下式计算:
=(m0-mt)/(m0-m )(2)式中:m0,mt和m 研究对象的初始质量,温度T时的质量以及最后的残余质量。
所以对于给定的 ,由(1)式的斜率可以计算活化
收稿日期:2008-04-10
基金项目:上海市高分子重点学科建设项目资助(B202)通讯联系人:韦 平,主要从事阻燃新材料研究, E-mail:pingwei@http://www.wendangwang.com