周雨力　孙宇　韦晨　马林泉

【摘 要】研究了目前市场上各种典型型号不饱和聚酯团状模塑料UP-BMC的阻燃性能，了解目前国产BMC的阻燃性能的发展现状，阐述了BMC燃烧性、氧指数、炽热棒燃烧试验及灼热丝可燃性指数（GWFI）之间的关系，分析了影响BMC阻燃性能的关键因素。研究表明：阻燃型BMC的阻燃性能要明显优于非阻燃型BMC，同时各个阻燃性能之间存在一定的关联性，BMC中添加的阻燃剂是影响材料阻燃性能的关键因素。

【关键词】BMC；模塑料；阻燃

中图分类号： TM215.1；TQ323.4+2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0093-002

Study on Flame Retardancy of Unsaturated Polyester Dies （UP-BMC）

ZHOU Yu-li* SUN Yu WEI Chen MA Lin-quan

（Guilin Electric Apparatus Research Institute Co.， Ltd.， Guilin 541004， China）

【Abstract】The flame retardancy of UP-BMC， a typical model unsaturated polyester slug molding compound， was studied in this paper. The current situation of flame retardancy of BMC in China was studied. The flammability， oxygen index， Burning test and glow wire flammability index （GWFI）， the key factors influencing the flame retardancy of BMC were analyzed. The results show that the flame retardancy of flame retardant BMC is obviously better than that of non-flame retardant BMC， and there is a certain correlation between the flame retardant properties. The flame retardant added in BMC is the key factor that affects the flame retardancy of the material.

【Key words】BMC； Molding compound； Flame retardant

0 引言

不饱和聚酯团状模塑料（BMC）是一种以玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂（UP）的热固性复合材料[1]。由于其拥有优良的机械性能、电气性能和耐化学腐蚀性，同时该材料耐热好、收缩率小并具有具有良好的加工性能，因此被广泛地应用于电气、汽车、机械、建筑等行业[2]。

由于不饱和聚酯树脂为可燃性材料，在燃烧过程中会放出大量的热，并且会伴随浓烟释放出有毒气体，成为火灾隐患。所以，阻燃性能性能成为BMC材料性能的一个重要指标[3]。目前用于BMC阻燃剂的种类主要有卤系、磷系、氮系和无机阻燃剂。无机阻燃剂由于热稳定性好，无毒，无害，无腐蚀性，不易挥发，价格低廉，使无机阻燃剂氢氧化铝成为目前使用量最大和应用最广的阻燃剂[4]。

文章通过研究目前市场上各种典型型号BMC的燃燒性、氧指数、炽热棒燃烧试验及灼热丝可燃性指数（GWFI），了解目前国产BMC的阻燃性能的发展现状。

1 实验部分

1.1 测试样品

国内5家BMC生产厂商（代号A、B、C、D、E）提供的不同型号的BMC试样，如表1所示，阻燃型BMC中添加有氢氧化铝阻燃剂。

1.2 仪器和设备

HVUL2型水平垂直火焰燃烧仪，ATLAS； ON-1D型氧指数测定仪，SUGA；CRB-2型炽热棒试验仪，桂林电器科学研究院；ZRS-JT型灼热丝试验仪，上海竟田测试设备有限公司。

1.3 测试及表征

按国家标准GB/T 5169.16—2008测试燃烧性（垂直法），使用50W火焰于试样底部垂直燃烧，试样规格为125mm×13mm×2mm；

按国家标准GB/T 2406.2—2008测试氧指数，使用丙烷燃烧火焰于试样顶部点燃试样，试样规格为80mm×10mm×4mm；

按国家标准GB/T 2407—2008测试炽热棒燃烧试验，使用955℃的炽热棒接触试样端部，试样规格为120mm×10mm×4mm；

按国家标准GB/T 5169.12—2013测试灼热丝可燃性指数（GWFI），使用960℃灼热丝接触试样中心，试样规格为60mm×60mm×4mm。

2 结果与讨论

2.1 燃烧性

所有试样的燃烧性（垂直法）试验结果如表2所示。可以看出，无论玻璃纤维的含量为多少，阻燃型的BMC均可达到V-0级的标准，阻燃性能优异；而非阻燃型的BMC均燃至夹具，除了样品6和样品12是第二次施加火焰后样品燃至夹具外，其余非阻燃型BMC均在第一次施加火焰后即燃至夹具，非阻燃型的BMC阻燃性能均劣于V-2级，阻燃性能较差。

燃烧性能的差异主要是由于阻燃型的BMC中添加有阻燃剂氢氧化铝，其在245～320℃温度范围内可完成脱水反应，反应方程式为2Al（OH）3→Al2O3+3H20，此反应可释放出结晶水，吸收热量，使材料温度降低，分解产生的水蒸气稀释了可燃气体。同时，该反应生成的Al203覆盖在材料基体表面，减小了烧蚀速率，可防止火焰蔓延[5]。endprint

可见，阻燃型的BMC和非阻燃型的BMC在燃烧性上存在非常明显的差别。

2.2 氧指数

所有试样的氧指数试验结果如图1所示。可以看出，阻燃型的BMC氧指数普遍较高，除了18号样品的氧指数为38%之外，其余样品的氧指数均在40%以上，3号、9号、13号、15号样品的氧指数达到了50%以上，可见，阻燃性的BMC由于加入了阻燃剂，对氧指数的提升是十分明显的。

对于非阻燃型的BMC，其氧指数普遍偏低，除了6号和12号样品外，其余样品的氧指数均在25%左右。6号样品和12号样品的氧指数在40%以上，其燃烧性的测试结果为样品燃至夹具，可见，对于阻燃性较差的样品，其氧指数不一定很低，燃烧性和氧指数不存在绝对的对应关系，这是因为燃烧性和氧指数的样品尺寸、试验方法等均存在差异。但同时也应注意到，6号样品和12号样品燃烧性的测试结果为第二次施加火焰后样品燃至夹具，而其余非阻燃型BMC样品均在第一次施加火焰后样品燃至夹具，可见相对较好的阻燃性对于提升氧指数有一定的帮助。

2.3炽热棒燃烧试验

所有试样的炽热棒燃烧试验结果如表3所示。可以看出，阻燃型的BMC炽热棒燃烧均能达到BH2等级，火焰均在到达95mm标线前熄灭，破坏长度较短，仅（4～6）mm。对于非阻燃型的BMC，其耐炽热棒燃烧性能较差，除了6号和12号样品外，其余样品的炽热棒燃烧均为BH3等级，火焰均到达95mm标线，计算得到样品的燃烧速率为（7～12）mm/min。6号和12号样品能达到BH2等级，由3.1和3.2可知，其阻燃性和氧指数均优于其他非阻燃型的BMC，可见炽热棒燃烧性能与燃烧性和氧指数存在一定的关联性。

2.4 灼热丝可燃性指数（GWFI）

所有试样的灼热丝可燃性指数均能达到GWFI：960/4.0，可见，无论是阻燃型还是非阻燃型的BMC，对炽热的灼热丝作为起燃源的阻燃性都很优异。但是，对于灼热丝顶部移开试样后试样有焰燃烧的最长持续时间（tR），阻燃型和非阻燃型的BMC仍然存在差别。阻燃型的tR=0s，均无燃烧持续时间，非阻燃型的tR如表4所示，可见，大多非阻燃型的BMC均存在短暂的有焰燃烧，其对灼热丝的阻燃性略遜于阻燃型的BMC。

3 结论

通过研究目前市场上各种典型型号BMC的燃烧性、氧指数、炽热棒燃烧试验及灼热丝可燃性指数（GWFI）可知，阻燃型BMC的阻燃性能要明显优于非阻燃型BMC，同时各个阻燃性能之间存在一定的关联性。并且，BMC的阻燃性能与其玻璃纤维含量相关性不大，BMC中添加的阻燃剂是影响材料阻燃性能的关键因素。不过，BMC中如树脂含量、阻燃剂含量、树脂与阻燃剂的配比也可影响材料的阻燃性能，其中的规律还需要进一步的探索研究。

【参考文献】

[1]张刚，吴盾，朱小磊，王琛，刘春林.低密度BMC复合材料性能的研究[J].塑料工业，2012，40（2）：100-103.

[2]沈开猷.不饱和聚酯树脂及其应用（第三版）[M].北京：化学工业出版社，2008.

[3]齐双春，兰丽琴，张彦，等.近年来阻燃不饱和聚酯树脂的研究进展[J].热固性树脂，2011（2）：55-59.

[4]李学锋，陈绪煌，周密.氢氧化铝阻燃剂在高分子材料中的应用[J].中国塑料，1999（6）：82-87.

[5]邱天讪，卢忠远，李军钆，等.氢氧化铝粒度及掺量对不饱和聚酯树脂性能的影响[J].中国粉体技术，2014，20（2）：6-12.endprint