复合材料学报2024,Vol.41Issue(10) :5423-5433.DOI:10.13801/j.cnki.fhclxb.20240305.001

低烟低热薄壁阻燃聚碳酸酯材料的制备与性能

Preparation and properties of thin-wall flame-retardant polycarbonate materials with low heat release and smoke

江惠 刘杰 张璐 李三喜 唐涛 王松
复合材料学报2024,Vol.41Issue(10) :5423-5433.DOI:10.13801/j.cnki.fhclxb.20240305.001

低烟低热薄壁阻燃聚碳酸酯材料的制备与性能

Preparation and properties of thin-wall flame-retardant polycarbonate materials with low heat release and smoke

江惠 1刘杰 2张璐 1李三喜 3唐涛 2王松3
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作者信息

  • 1. 沈阳工业大学 环境与化学工程学院,沈阳 110870;中国科学院长春应用化学研究所 高分子物理与化学国家重点实验室,长春 130022
  • 2. 中国科学院长春应用化学研究所 高分子物理与化学国家重点实验室,长春 130022
  • 3. 沈阳工业大学 环境与化学工程学院,沈阳 110870
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摘要

兼具低烟低热和薄壁阻燃的无卤无氟聚碳酸酯(PC)的制备是该领域面临的一个挑战.以八甲基环四硅氧烷和硼酸为原料,通过缩聚反应制备了一种聚硼硅氧烷(PBS)阻燃剂,将其与硼酚醛树脂(LPR)复配制备了 PBS-LPR/PC复合材料.结果表明:在PBS和LPR总添加量为10wt%、质量比3∶1时,在PC中表现出最佳的协同阻燃效果,1.6mm厚的PC样品能够通过UL-94垂直燃烧测试的V-0级别.与PC相比,该样品的峰值放热率(pHRR)、峰值产烟率(pSPR)、总热释放(THR)和总烟生成(TSP)分别降低了 76%、64%、49%和65%.阻燃机制研究表明:PBS和PC的交联成炭以及LPR的原位成炭是阻燃性能提高的主要原因.7.5%PBS-2.5%LPR/PC的缺口冲击强度是PC的2.3倍,材料表现出高韧的特性.

Abstract

The preparation of halogen-free and fluorine-free thin-wall flame-retardant polycarbonate(PC)with low smoke and heat release was a challenge in the field.Polyborosiloxane(PBS)flame retardant was prepared by polycondensation reaction between octamethyl cyclotetrasiloxane and boric acid,and then compounded with boron-phenolic resin(LPR)to prepare PBS-LPR/PC composites.The results show that when the total amount of PBS and LPR is 10wt%and the mass ratio is 3∶1,the best flame-retardant effect is shown in PC,the 1.6 mm thick PC sample can pass UL-94 V-0 rating.Compared with that of pure PC,the peak heat release rate(pHRR),the peak smoke production rate(pSPR),the total heat release(THR)and the total smoke production(TSP)of sample reduces by 76%,64%,49%and 65%,respectively.The investigation on flame-retardant mechanism show that LPR decreases the viscosity of PC composites first and then increases,which confirms the generation of cross-linking reaction.The notched impact strength of 7.5%PBS-2.5%LPR/PC is 2.3 times that of PC,which makes the material show high toughness.

关键词

聚碳酸酯/聚硼硅氧烷/酚醛树脂/薄壁阻燃/低烟低热

Key words

polycarbonate/borosiloxane/phenolic resin/thin-walled flame retardant/low smoke and low heat

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基金项目

国家自然科学基金(51991353)

国家自然科学基金(51991350)

出版年

2024
复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.933
ISSN:1000-3851
参考文献量29
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