材料烟密度

项目 26 教学中的必要准备内容

项目 26《六种阻燃高分子塑料材料的分析、选择、改性》

具体任务

第一组：请为氧指数＜15 塑料制品的生产选择合适的高分子材料；

第二组：请为 17＜氧指数＜19塑料制品的生产选择合适的高分子材料；

第三组：请为 18.5＜氧指数＜24 塑料制品的生产选择合适的高分子材料；

第四组：请为 24.5＜氧指数＜30 塑料制品的生产选择合适的高分子材料；

第五组：请为 29＜氧指数＜36塑料制品的生产选择合适的高分子材料；

第六组：请为 40＜氧指数＜95塑料制品的生产选择合适的高分子材料。

阻燃类塑料的选用

随着人类社会的不断发展，人们对自身的安全越来越加以关注，对与人类有关的各类材料的阻燃性要 求越来越高。如护层电缆、装饰材料、建筑材料、日用品、儿童玩具、电器壳体、绝缘材料等制品都需要 由阻燃性好的塑料材料制造。

同金属、玻璃、陶瓷、水泥等材料相比，塑料材料同木材一样，都属于可燃材料，它们两者都是有机 高分子材料。因此，塑料的易燃性越来越引起人们的警惕。虽然有些塑料品种的可燃性比较低，氧指数大 于 30，但这并不是说在有火种相助时就不燃烧，而只是有火即燃烧，离火即灭罢了。因此，在要求使用绝 对不燃烧材料时，塑料材料就难以满足需要了。与不燃材料相比，塑料只能用于低阻燃要求的场合。

在具体选择阻燃塑料时，一般应注意如下三点：

①选用氧指数大于 30 的塑料。塑料的阻燃性大小可用氧指数（OI）来表示，氧指数越大，说明其阻 燃性越好。一般认为OI＞22 属易燃性塑料；O I＝22～27 属自熄性塑料；OI＞27 属难燃塑料。

我们常见到塑料品种的氧指数如下表 26­1 所示。

表 26­1 常用塑料的氧指数

塑 料 名 称 OI 塑 料 名 称 OI

聚甲醛（POM）

聚氨酯（PU）

发泡聚乙烯（PE）

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

聚乙烯（PE）

聚丙烯（PP）

聚苯乙烯（PS）

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS） 环氧树脂（EP）

对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

对苯二甲酸乙二醇酯（PET）

氯化聚醚

聚酰胺（PA66）

聚碳酸酯（PC） 14.9

17

17.1

17.3

17.4

18

18.1

18.2

19.8

20

20.6

23

24.3

24.9

聚酰胺（PA1010）

软质聚氯乙烯（SPVC）

聚酰胺（PA6）

酚醛树脂（PF）

聚苯醚（PPO）

聚酰胺（PA66 含水 8%）

聚砜（PSF）

蜜胺树脂（MF）

聚酰亚胺（PI）

聚苯硫醚（PPS）

纯聚氯乙烯（PVC）

硬质聚氯乙烯（HPVC）

聚苯并咪唑（PBI）

聚偏二氯乙烯（PVDC）

聚四氟乙烯（PTFE）

25.5

26

26.4

30

30

30.1

32

35

36

40

45

50

58

60

95

从表 26­1 中看出，氧指数大于 30 的难燃塑料品种有：PF、MPPO、PA66、MF、PI、PEEK、PPS、 HPVC、PBI、PVDC、F4、F3、F46、LCP 及聚苯酯等。在要求阻燃性不很高时，这些塑料材料可以直接 使用，它们都具有相当的阻燃性能。

②对易燃烧类塑料进行阻燃改性时。从表 26­1 中得知，大多数塑料的氧发指数OI都小于 30。而一般 阻燃场合都要求塑料的 OI值要达到 30 左右。因此，大多数塑料都需要进行阻燃改性。

塑料的阻燃改性方法是在树脂中加入阻燃材料，常用的阻燃材料有无机类和有机类两种。无机类阻燃

材料有金属的氧化物如 Sb2O3 等、金属氢氧化物 Al(OH)3 和 Mg(OH)2 等、无机磷及磷化物、硼化物如水合 硼酸锌等；有机阻燃材料有有机溴化物、氮化物及有机硅等。

下面介绍具体的阻燃配方实例。

例一：PVC 阻燃配方

PVC l00 Al(OH)3 50

增塑剂 45 CPE 5

稳定剂 5 Sb2O3 10

此配方的氧指数为 36。

例二：PP l00 Mg(OH)2 10

Al(OH)3 20～50 红磷 5

此配方的OI＝30

例三：无卤阻燃配方

LDPE l00 红磷 9

Al(OH)3 80

此配方的OI＝30

例四：ABS 阻燃配方

ABS 72% Sb2O3 4%，

TBBPA 24%

此配方的OI＝33.6

例五：POM 阻燃配方

POM 100 三聚氰胺 20

MPP/APP 30 吸醛剂(双氰胺) 适量

此配方的OI＝50

③尽可能选用无烟类塑料。塑料在燃烧时大都放出烟雾，这些烟雾一般都含有较大的毒性，这往往是 导致火灾中人类伤亡的主要元凶。为此，在塑料的阻燃性同时，还要进行抑烟。

不同聚合物的发烟性大小不同，并可用最大烟密度来表示，常见聚合物的发烟性如表 26­2 所示。

表 26­2 常见聚合物的发烟性

树脂 最大比光密度（Dm） 树脂 最大比光密度（Dm）

POM PA6 PMMA LDPE HDPE PP PTFE 0

1

2

13

39

41

55

PVDC

PET

PC

PS

ABS

PVC

98

390

427

494

720

720

对于抑烟材料而言， 一般要求塑料的最大烟密度要低于 300。 因此， 最大烟密度小于 300 的 POM、 PA6、 PMMA、LDPE、HDPE、PP、PTFE、PVDC 等塑料可直接作为无烟材料而使用。而 PET、PC、PS、M3S 及 PVC 等最大烟密度大于300 的发烟量大的树脂都需要进行消烟处理后才可使用。

塑料的抑烟改性方法为在树脂中加入金属氧化物类抑烟剂，常用的单一金属氧化物消烟剂有：Fe2O3、 MoO3、CuO 及 BiO 等，其中 MoO3 因消烟好而最常用。

常用的复合金属氧化物消烟剂有：MgO/ZnO、MoO3/CuO、MoO3/Sb2O3 及 MoO3/ZnO 等，其中以 MgO/ZnO 复合效果最好。

下面举一个 PVC 消烟参考配方:

PVC l00 份 稳定剂 2 份

DOP 20份 CaCO3 26 份