بررسي اثر سامانه هيبريد بازدارنده اشتعال تري فنيل فسفات- نانوخاك رس بر اشتعال پذيري و خواص مكانيكي آميزه PC/ABS

Flame Retardant Hybrid System of Triphenyl Phosphate/Nanoclay in Evaluation of Flammability and Mechanical Properties of PC/ABS Compound

آميزه پلي كربنات (PC)- آكريلونيتريل بوتادي ان استيرن (ABS) از آميزه هاي تجاري بسيار مهمي است كه كاربردهاي متنوعي به ويژه در صنايع خودروسازي، لوازم الكتريكي و الكترونيكي دارد. با توجه به موارد مصرف اين آميزه در قطعاتي كه كاهش اشتعال پذيري اهميت مي يابد، اين مسيله بايد مدنظر قرار گيرد. تركيبات فسفات دار مهم ترين دسته از افزودني هاي بازدارنده اشتعال استفاده شده در آميزه PC/ABS هستند. لزوم عملكرد بازدارنده هاي اشتعال فسفات دار، استفاده از درصدهاي زياد غلظت (15-10 درصد وزني) است. با توجه به اين كه درصدهاي زياد اين افزودني ها منجر به افت خواص فيزيكي- مكانيكي پليمر مي شود. بنابراين، استفاده از تركيبات نانو به عنوان افزودني بازدارنده اشتعال مد نظر قرار گرفت. پژوهش هاي اخير نشان مي دهد، اگرچه ساختارهاي نانوكامپوزيتي در پليمرها اغلب منجر به بهبود قابل توجهي در كاهش اشتعال پذيري مي شوند، ولي در كاهش آساني اشتعال و زمان اطفاي آتش بي اثرند. به همين منظور امروزه عمده توجه روي به كارگيري هم زمان نانوذرات با تركيبات بازدارنده اشتعال متداول است. هيبريد اين دو، افزون بر اثرگذاري بهينه در كاهش اشتعال پذيري، از مقدار مصرف افزودني هاي بازدارنده اشتعال متداول مي كاهد. از طرفي، منجر به بهبود خواص فيزيكي- مكانيكي پليمر نيز مي شود. در اين پژوهش، اختلاط آميزه PC/ABS با تري فنيل فسفات (TPP) به عنوان افزودني بازدارنده اشتعال متداول و نانوخاك رس به عنوان افزودني بازدارنده اشتعال نوين در اكسترودر دومارپيچي در محدوده دمايي°C250-200 انجام شد. اثر سامانه هاي هيبريدي نانورس/TPP بر كاهش اشتعال پذيري آميزه با استفاده از آزمون هاي متداول احتراق از قبيل آزمون گرماسنجي مخروطي، شاخص اكسيژن حدي و آزمون سوزاندن بررسي شد. افزون بر اين، خواص مكانيكي شامل استحكام كششي، مدول و استحكام ضربه ايزود نيز اندازه گيري شد. نتايج آزمون هاي احتراق و خواص مكانيكي نشان مي دهد، بهترين نتيجه مربوط به فرمول بندي هيبريدي PC/ABS+(TPP+Nano) است.

Nanoclay/triphenyl phosphate hybrid system was employed to examine the fire retardancy and mechanical properties of PC/ABS blends. Each of the polymers and their blends are widely used in the automotive, electrical and electronic industries. Because most thermoplastics are easily combustible they need to be flame retarded to reduce the burning rate especially in the initial phase of a fire incident. The effect of nanoclay on the fire resistance of nanocomposites has been the subject of many research works. Nanosize clay particles improve the fire performance of composites with no significant effect on the ignition ability and extinguishing time. The improvement in flame retardancy of composites has been observed only when nano size species are present with conventional flame retardant additives. Such combinations may result in either a desired level of flame retardancy lower than the normal conventional level with matrix property retention. In this study, the samples were prepared via a direct melt blending process in a twin-screw extruder, and the processing temperature was set at 200-250oC. The effects of nanoclay/triphenyl phosphate hybrid system on the fire retardancy of PC/ABS blend were assessed by cone calorimetry, LOI (Limited Oxygen Index) and UL94 (Underwriters Laboratories), and tensile and impact properties of the composites were determined. The synergistic effect of nanoclay on flame retardancy of TPP has been observed from the fire test and the mechanical properties were improved.