溴系阻燃PP的加工成型

溴系阻燃聚丙烯（PP）的加工成型需兼顾阻燃剂的特性与 PP 基材的工艺适配性，重点关注阻燃剂分散性、热稳定性及对加工设备的潜在影响。以下是主要加工方法、关键工艺要点及注意事项：

一、注塑成型

应用场景：电子电器外壳、汽车内饰件、玩具等复杂结构件。

工艺要点

1. 原料预处理

• 阻燃剂（如溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯）与 PP、添加剂（如抗氧剂、润滑剂）需通过高速混合机预分散，避免团聚。

• 含水率＞0.1% 时需干燥（80-90℃，2-4 小时），防止制品气泡。

2. 设备要求

• 低熔点阻燃剂（如溴代阻燃母粒）：料筒前段 180-200℃，后段 160-180℃，避免阻燃剂分解（分解温度通常＞220℃）。

• 高熔点阻燃剂（如溴化聚苯乙烯）：料筒温度可提升至 210-230℃，但需控制停留时间＜5 分钟，防止热氧降解。

• 螺杆设计：采用渐变型螺杆（压缩比 2.5-3.0），长径比（L/D）20-25:1，增强剪切分散；阻燃剂易析出时可选用屏障型螺杆头。

• 料筒温度：

3. 模具与注塑参数

• 模具温度：40-80℃，低温可缩短冷却时间，高温改善制品表面光泽（如高光外壳）。

• 注射压力：80-150MPa，复杂结构件需提高压力（如薄壁制件 120-180MPa），避免缺料。

• 保压压力：注射压力的 60%-80%，保压时间 5-15 秒，减少缩孔。

常见问题及解决

• 阻燃剂析出（喷霜）：

• 原因：阻燃剂与 PP 相容性差、加工温度过高或冷却速度慢。

• 对策：改用马来酸酐接枝 PP（PP-g-MAH）增容，降低加工温度至阻燃剂熔点附近，提高模具冷却效率。

• 制品表面浮纤：

• 原因：玻纤分散不良或剪切不足。

• 对策：采用双螺杆挤出机预混玻纤与阻燃剂，增加螺杆转速至 300-400rpm，提高剪切强度。

二、挤出成型

应用场景：管材、板材、片材、薄膜、电缆护套等连续型材。

工艺要点

1. 挤出机选择

• 单螺杆挤出机：适用于非增强阻燃 PP（如电缆料），L/D=25-30:1，压缩比 2.8-3.2。

• 双螺杆挤出机：用于玻纤增强或填充阻燃 PP（如管材），同向旋转双螺杆可实现高效分散，L/D=32-40:1。

2. 工艺参数

• 挤出管材：加料段 160-180℃，熔融段 190-210℃，口模 200-220℃（需根据阻燃剂熔点调整）。

• 电缆护套挤出：温度较管材低 10-20℃，避免阻燃剂分解导致绝缘性能下降。

• 温度控制：

• 螺杆转速：15-30rpm（单螺杆）或 50-100rpm（双螺杆），高转速需配合强冷却系统防止过热。

3. 定型与冷却

• 管材采用真空定径套（真空度 0.03-0.06MPa），冷却水温 15-25℃，冷却长度 3-5 米，确保阻燃剂充分固化。

关键控制

• 熔体粘度调控：阻燃剂增加熔体粘度，需添加润滑剂（如硬脂酸、EBS）降低扭矩，润滑剂用量 0.3%-0.8%，过量易导致制品表面发粘。

• 抗老化性能：挤出过程中阻燃剂可能催化 PP 氧化，需复配抗氧剂（如 1010+168，总含量 0.5%-1.0%）和光稳定剂（如受阻胺 HALS，0.3%-0.5%）。

三、吹膜成型

应用场景：阻燃包装薄膜、农业覆盖膜、工业防护膜。

工艺要点

1. 原料配方

• 选用熔融指数（MI）较高的 PP（如 MI=8-15g/10min），改善成膜性；阻燃剂以溴系阻燃母粒为主（粒径＜5μm），避免堵塞模头。

2. 吹膜设备

• 模头结构：采用螺旋芯棒式模头，减少熔体滞留；模口间隙 0.8-1.2mm，适用于 20-100μm 厚度薄膜。

• 冷却系统：风环内径 80-150mm，风量 50-100m³/h，快速冷却可提高薄膜透明度和力学性能。

3. 工艺参数

• 温度分布：料筒前段 170-190℃，模头 180-200℃，避免阻燃母粒分解（如十溴二苯乙烷分解温度＞260℃，需控制熔体温度＜230℃）。

• 吹胀比：2-3:1，高吹胀比可提升薄膜横向强度，但易导致破膜（阻燃剂降低熔体强度）。

• 牵引比：10-20:1，与吹胀比配合控制薄膜厚度均匀性。

难点解决

• 薄膜力学性能下降：

• 原因：阻燃剂填充降低 PP 分子链取向。

• 对策：添加线性低密度聚乙烯（LLDPE，5%-10%）增韧，或采用双向拉伸工艺（BOPP），拉伸倍数纵向 3-5 倍、横向 6-8 倍。

• 抗静电性：薄膜易积累静电，可添加永久型抗静电剂（如季铵盐类，0.2%-0.5%），表面电阻降至 10⁹-10¹¹Ω。

四、热成型与二次加工

1. 热成型

• 适用制品：阻燃 PP 吸塑托盘、建筑装饰板、汽车内饰杯架。

• 工艺要点：

• 片材预热温度 140-160℃（低于 PP 熔点），保温时间 10-30 秒，根据厚度调整（每毫米厚度约 5 秒）。

• 采用真空吸塑（真空度≥0.07MPa）或气压成型，模具温度 50-80℃，冷却时间 10-20 秒。

2. 二次加工

• 焊接：超声波焊接适用于电子元件外壳，焊接压力 0.1-0.3MPa，时间 0.5-2 秒；热风焊接用于管材连接，温度 230-250℃。

• 印刷：需表面电晕处理（处理强度 30-50mN/m）提高附着力，使用溶剂型油墨（如聚氨酯油墨）。

五、设备维护与安全操作

1. 防腐蚀：

• 溴系阻燃剂分解可能产生 HBr 气体，腐蚀螺杆和料筒，需选用氮化钢（表面硬度≥900HV）或镀硬铬螺杆（镀层厚度 0.03-0.05mm）。

• 定期用 PP 原料（不加阻燃剂）清洗料筒，清除残留阻燃剂（清洗温度比加工温度高 10-20℃，空转 5-10 分钟）。

2. 职业防护：

• 加工过程中佩戴防护口罩（防粉尘）和护目镜，避免阻燃剂粉末接触皮肤；车间需通风良好，控制粉尘浓度＜10mg/m³（符合 GBZ 2.1-2019 标准）。

六、典型配方与性能对比

通过优化加工工艺与配方设计，溴系阻燃 PP 可在保持高效阻燃性的同时，满足不同成型工艺对流动性、稳定性和制品性能的要求。未来趋势倾向于开发低烟无卤阻燃体系与高效加工助剂，进一步提升环保性和生产效率。