ABS 樹脂是一種由丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三種單體共聚而成的熱塑性聚合物,性能介于通用塑料與工程塑料之間。它具備耐沖擊、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)品、易加工成型以及表面光澤性好等諸多優(yōu)勢,目前已在汽車、電子、電器、紡織、器具和建材等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴大,市場對 ABS 樹脂的阻燃性能提出了越來越高的要求。下面,我們將詳細探討 ABS 阻燃劑的重要性、改善 ABS 阻燃性能的方法以及主要阻燃劑類型。
一、ABS阻燃的重要性
在現(xiàn)代社會,高分子材料在生活及各行業(yè)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛,人們對材料的阻燃性能及其他相關(guān)性能的要求也隨之提高,我國對高分子材料阻燃化的需求也日益迫切。?
與多數(shù)高分子材料相同,ABS 樹脂屬于可燃性材料,其氧指數(shù)僅為 22%。這種材料著火時燃燒速度快,且會產(chǎn)生大量煙霧,因此,提升 ABS 樹脂的阻燃性能成為一項重要的科研課題。?
單獨使用 ABS 樹脂時,其阻燃性能較差,實際應(yīng)用中往往需要添加阻燃劑來改善阻燃效果。然而,添加阻燃劑會降低 ABS 樹脂的物理力學(xué)性能,尤其是制品的沖擊性能會大幅下降。此外,阻燃劑的價格通常是 ABS 樹脂的 2-3 倍,這無疑會增加制品的生產(chǎn)成本。?
目前,國內(nèi)大部分廠家所使用的阻燃劑是十溴二苯醚(DEBDE)。該阻燃劑具有溴含量高、熱穩(wěn)定性能優(yōu)異、添加量小、阻燃效果好等特點。但隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的不斷應(yīng)用,傳統(tǒng)阻燃劑已遠遠無法滿足市場對其性能的要求,未來的新型阻燃劑必然是無鹵、高效、低煙、低毒且多功能的復(fù)合型阻燃劑。
二、改善ABS阻燃性能的主要方法及類型
(1)改變ABS共聚物的組分,如加入反丁烯二酸酯或三溴苯乙烯作為第四單體與苯乙烯、丁二烯、丙烯腈進行共聚合,得到四組分阻燃共聚物。 該方法阻燃持久性好,但需要在ABS聚合過程中加入,其工藝復(fù)雜,成本高,因此較少采用。
(2)混合高阻燃性樹脂(如PVC 、CPE等)。該方法需加入大量高阻燃性樹脂才能有效,進而會極大影響ABS的固有性能。
(3)添加無機阻燃劑(如Al(OH)3、Mg(OH)2、 MoO3等)。該方法所用阻燃劑需大量添加(通常需要60份以上)才能有明顯的阻燃效果,因此會導(dǎo)致聚合物的力學(xué)性能和加工性能顯著下降,失去使用價值。
(4)添加有機阻燃劑(如鹵素化合物、磷類阻燃劑等)。該方法阻燃劑添加量雖然較少,阻燃效果好, 但存在耐候性差、價格昂貴、燃燒時冒黑煙的問題。
目前,大多采用綜合后三項添加型阻燃方法,來制備各項性能都較佳的低煙阻燃ABS體系。
三、ABS阻燃劑的發(fā)展趨勢
縱觀近年來阻燃劑的研究開發(fā)與發(fā)展?fàn)顩r,其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
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首先是環(huán)?;?、低毒化。雖然鹵系阻燃劑仍將是阻燃劑的主要品種,但由于該類阻燃劑在燃燒時會生成有毒及腐蝕性物質(zhì),因此對無鹵阻燃劑及環(huán)境友好型阻燃劑的需求將會不斷增長。?
其次是高效化、多功能化。開發(fā)高效、具備多種功能的阻燃劑,不僅能夠減少阻燃劑對基材物理力學(xué)性能的影響,同時對于減少污染、降低成本也具有積極意義。?
再次是納米化、微膠囊化。隨著納米和微膠囊技術(shù)的不斷發(fā)展,對無機阻燃劑進行表面改性和超細化成為其重要的發(fā)展方向。由于無機阻燃劑的阻燃效果較差,且需要大量添加,因此必須采用超細化、表面改性、大分子鍵合等新技術(shù)對其進行改進。?
最后是復(fù)配技術(shù)的應(yīng)用。有些產(chǎn)品利用磷元素替代原來的鹵素,通過體積膨脹來達到阻燃效果。當(dāng)復(fù)合材料中添加了該產(chǎn)品后,其中的阻燃劑會發(fā)泡交聯(lián),并在材料表面形成一層穩(wěn)定的炭化層。這層炭化層能夠起到阻熱作用,減少氧氣的進入,防止熔融聚合物下滴,降低煙的濃度及有機物的排放,從而對材料起到很好的保護作用。此外,該母料還具有較好的高溫穩(wěn)定性,易于加工,且有較好的著色性能。?
隨著家電工業(yè)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,我國 ABS 樹脂的消費量增長迅速,這也對 ABS 樹脂的環(huán)保性和阻燃性提出了更高的要求。因此,選擇性能優(yōu)異的新型阻燃劑,不僅是阻燃材料研究的重要課題,同時也是 ABS 樹脂未來的發(fā)展方向。