阻燃ABS塑料配方設(shè)計(jì)綜述

1、河南城建學(xué)院聚合物配方設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)綜述專 業(yè)：高分子材料與工程班 級(jí)：1024101學(xué) 號(hào)：102410104姓 名：郭盼盼指導(dǎo)教師：雷佑安張艷花化學(xué)與材料工程學(xué)院2013摘要本文介紹了 ABS樹脂的阻夕機(jī)理，ABS阻燃技術(shù)主要包括：添加型阻燃體 系、反應(yīng)型阻燃體系、難燃聚物混合體系，添加型阻燃體系被廣范的應(yīng)用于 ABS樹脂阻燃領(lǐng)域。本文對 ABS樹脂添加型阻燃體系所包括鹵化阻燃體系和 非鹵化阻燃體系進(jìn)行了介紹，并闡述了不同阻燃體系的優(yōu)勢及所存在的問題， 展望了阻燃ABSfi料的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：ABSM脂、添加型阻燃體系、發(fā)展趨勢AbstractThis paper introduces t

2、he mechanism of flame retardant ABS resin, ABS flame retardanttechnologymainly includes:adding flame retardant, flame retardant system, fire retardant polymer blends, additive type flame retardant system is widely applied in the field of flame retardant ABS resin. The ABS resin additive type flame r

3、etardant system comprising a halogenated flame retardant system and non halogenated flame retardant system was introduced, and the advantages of different flame retardant system and the existing problems, and looks forward to the development trend of flame retardant ABS plastic.Keywords: ABS resin,

4、additive type flame retardant system, development trend.刖百ABS樹脂是由丙烯月青（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S） 3種單體共 聚，介于通用塑料和工程塑料之間的一種熱塑性聚合物，其微觀結(jié)構(gòu)是聚丁二烯（PB）橡膠微粒分散在苯乙烯-丙烯月青共聚物（SAN樹脂連續(xù)相 中“海島”型兩相結(jié)構(gòu)1。ABS樹脂兼具PB的韌性和低溫抗沖擊性，聚丙 烯月青（PAN的耐熱和化學(xué)穩(wěn)定Tt以及聚苯乙烯（PS）的剛性和光澤性2 , 因而具有較好的耐化學(xué)藥品性、尺寸穩(wěn)定性、表面光澤度、耐低溫特性、 著色性能和加工流動(dòng)性等性能，被廣泛地應(yīng)用于電子電器工業(yè)、輕工業(yè)、 汽

5、車工業(yè)以及管材管件等方面。但是， ABS樹脂的氧指數(shù)僅為18%3,在空 氣中容易燃燒并且產(chǎn)生大量的濃煙和有毒氣體，具發(fā)煙量是各種塑料中最 大的，這不僅會(huì)造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)給人們的生命安全和生存環(huán)境 帶來極大威脅。因此，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高以及安全環(huán)保意識(shí)的 增強(qiáng)，國內(nèi)外對在汽車、建筑、家用電器、辦公用品等方面使用的ABS樹脂材料提出了嚴(yán)格的防火阻燃和環(huán)保要求，因此，研究和開發(fā)ABS樹脂阻燃技術(shù)對于其應(yīng)用發(fā)展具有十分重要的意義。目前，改善 ABS樹脂阻燃性 能的方法主要有4 : （1）改變ABS樹脂共聚物的組分，如加入反丁烯二酸 酯或三澳苯乙烯作為第四單體與苯乙烯、丁二烯、丙烯月青進(jìn)

6、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樹脂聚合過程中加入，具工藝復(fù)雜，成本高，因此較少使用。（2）混合高阻燃性樹脂如聚氯乙烯（PVC和氯化聚乙烯（CPE等。該方法需要加入大量高阻燃性 樹脂才能有效，但這樣會(huì)影響 ABS樹脂的固有性能。（3）加入阻燃劑該 方法使用方便，應(yīng)用廣泛，通用性強(qiáng)，是目前ABS樹脂阻燃技術(shù)最常用的。目錄1 . ABS樹脂的燃燒機(jī)理 12 .國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 23 . ABS樹脂添加型阻燃技術(shù) 33.1 鹵化阻燃體系 33.2 非鹵化阻燃體系 44 .阻燃ABS塑料的發(fā)展趨勢 55 .結(jié)束語 66 .參考文獻(xiàn) 71 . ABS樹脂的燃燒機(jī)理ABS

7、樹脂的組成千差萬別，其燃燒性能也各具差異。一般隨丁二烯成分的 增加，樹脂透明性降低，可燃性增加，這是由于取代的叔碳原子存在于聚丁二烯 相中，有利于氧從丁二烯中奪取氫并引發(fā)氧化，加速了 ABS樹脂的降解。有人 認(rèn)為ABS樹脂熱氧老化可從丙烯月青-丁二烯和丁二烯-苯乙烯共聚物的熱降 解來說明，在丙烯月青-丁二烯共聚物的熱解產(chǎn)物里沒有發(fā)現(xiàn)丙烯月青的特有產(chǎn)物 HCN這是因?yàn)槎《┎糠值臒峤猱a(chǎn)生不飽和成分，很快與HCN反應(yīng)所致1，3。ABSW脂本質(zhì)上和其它高聚物一樣，燃燒過程中產(chǎn)生特別話潑的HO自由基，而HO的濃度是決定燃燒速度的關(guān)鍵。當(dāng)高分子和HO相遇生成高分子自由基和水，在氧存在的情況下，又產(chǎn)生出

8、HO自由基，使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，最后生 成CQ和H2O4 o為了阻止塑料燃燒，其基本方法是抑制可燃?xì)怏w的發(fā)生和隔絕 空氣中的氧氣。一般說來燃燒過程包括加熱、熔融、解聚、分解、氧化和著火 等步驟。在燃燒過程的各個(gè)步驟中，其進(jìn)行速度將受到許多因素的制約，除外 界因素外，高分子材料燃燒的難易主要取決于自身的燃燒特性。2 .國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1955年美國人Phreaner等人用硅氧烷作阻燃劑，制備了阻燃 ABS開啟 了阻燃ABSW究的大門5。20世紀(jì)60年代H工NDERSH NN等人成功的用鹵化 物對ABS阻燃改性，極大地推動(dòng)了阻燃 ABS的發(fā)展。20世紀(jì)80年代至90年代 阻燃ABS的應(yīng)用發(fā)展達(dá)到鼎盛時(shí)期

9、，在該階段申請了大量阻燃ABS的專利6。當(dāng)今，阻燃ABS已走向性能化方向發(fā)展的新階段，其應(yīng)用越來越廣泛，對 ABS 性能的要求也越來越高。目前國內(nèi)外ABSM脂的阻燃方法主要分為使用反應(yīng)型阻燃劑、使用阻燃型 聚合物和使用添加型阻燃劑三類"川。(1)反應(yīng)型阻燃劑：優(yōu)點(diǎn)是不易發(fā)生遷移，阻燃性持久且對材料的物理力學(xué)性能 和電性能影響較小，但其缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，成本高且不易控制，因此較少應(yīng) 用。 使用阻燃型聚合物：可以降低小分子阻燃劑對 ABS的力學(xué)損失，但具有熱 穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)；(3)使用添加型阻燃劑是指將阻燃劑物理性的摻混到 ABS樹脂中，它是目前使 用最多應(yīng)用最廣的阻燃方法。占阻燃劑的 8

10、0%90%3 .ABS樹脂添加型阻燃技術(shù)3.1 鹵化阻燃體系鹵化阻燃劑作為ABS重要的阻燃體系，具有阻燃效率高、價(jià)格適宜、品種 多等優(yōu)點(diǎn)，但是鹵化阻燃劑在對 ABS樹脂進(jìn)行阻燃作用時(shí)，會(huì)放出大量的黑煙 和有毒氣體。而為了提高阻燃效率，通常需要氧化睇作為協(xié)同劑。鹵化阻燃體 系主要包括氯系阻燃體系劑和澳系阻燃劑，浪系阻燃劑比氯系阻燃劑阻燃效率 高。澳系阻燃劑占鹵化阻燃體系的大部分。氯系阻燃體系：氯系阻燃劑（CFRs）包括氯化石蠟、五氯硬脂酸甲酯等， 主要是以含氯量較高的氯化石蠟為主1 ,其價(jià)格低廉，但是熱穩(wěn)定差。通常與 氧化睇配合使用來提高熱穩(wěn)定性，如氯化脂環(huán)姓和四氯鄰苯二甲酸酊。目前， 氯系阻燃

11、劑組要以氯蠟-70為主，由于氯蠟-70無污染、純度高、熱穩(wěn)定性好 等優(yōu)點(diǎn)，但是生產(chǎn)此產(chǎn)品規(guī)模較小、具有污染性的試劑合成。澳系阻燃劑阻燃效率高，應(yīng)用廣泛、穩(wěn)定性好、價(jià)格適中，能滿足 ABS 樹脂阻燃的要求，而且具有生產(chǎn)澳系阻燃劑的原料充足，生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu) 點(diǎn)。但是澳系阻燃劑在阻燃過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙、有毒及具有腐蝕性的氣 體，當(dāng)有氧化睇作為協(xié)同劑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的煙。我國生產(chǎn)的澳系阻燃劑主要 是多澳二苯醴（PBDPO） PBDPOft高溫下分解成劇毒、致癌的多澳代二苯并二嗯 英（PBDD和多澳代二苯并吠喃（PBDF）,導(dǎo)致澳系阻燃齊用發(fā)展受到了制約 冏。3.2 非鹵化阻燃體系鹵化阻燃體系雖然以性

12、價(jià)比較高為優(yōu)勢在ABS阻燃技術(shù)中占據(jù)重要的地位，但是鹵化阻燃體系在熱分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒、具有腐蝕性的煙，給人們的 生存環(huán)境及生命安全帶來嚴(yán)重的危害。ABS樹脂阻燃劑已經(jīng)向無污染、無毒、熱穩(wěn)定性好，煙量少、無鹵的新型無鹵阻燃劑。通過研究者的不斷探索研究， 已經(jīng)開發(fā)研究出無機(jī)阻燃劑、有機(jī)含磷、氮阻燃劑、有機(jī)含硅阻燃劑、新型納 米阻燃劑等。無機(jī)阻燃劑：產(chǎn)品主要有氫氧化鋁、氧化睇、氧化鋅、氫氧化鎂等60無機(jī)阻燃劑具有極性強(qiáng)、親水性好、熱穩(wěn)定性好、高效、無污染、安全等特 點(diǎn)，在無鹵阻燃體系中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，無機(jī)阻燃劑與非極性聚合材 料間相容性差，不能很好的粘結(jié)。有機(jī)含磷、氮阻燃劑：有機(jī)含磷阻燃劑具

13、有阻燃增塑的雙重作用，包 括磷酸酯、亞磷酸酯等，但是單獨(dú)使用有機(jī)含磷阻燃劑的阻燃效果不好，通常 與有機(jī)含氮阻燃劑協(xié)同作用來達(dá)到阻燃的目的7。目前，已開發(fā)出一些主要以磷、氮為組成成分的膨脹型阻燃體系，膨脹型阻燃系不含鹵素、隔氧、抑煙、 低毒等特點(diǎn)，符合當(dāng)今阻燃劑的要求，是實(shí)現(xiàn)無鹵化阻燃劑的途徑之一。有機(jī)含硅阻燃劑：具具有成碳、抑煙，改善ABS樹脂的物理機(jī)械及加工性能，是一種新型的友好型阻燃劑，具有很大的發(fā)展空間。有機(jī)含硅阻燃劑 主要有硅油、硅橡膠及硅樹脂等。通過硅油改性后的ABS樹脂具有更好的耐熱性、流動(dòng)性、耐燃性等但是，硅油與 ABS樹脂復(fù)配后的耐燃性還達(dá)不到 UL94V -0級(jí)的要求&quo

14、t;I。新興的納米阻燃體系：聚合物/無機(jī)物納米復(fù)合材料開辟了阻燃高分子 材料的新途徑8,它不僅有可能達(dá)到很多使用場所要求的阻燃等級(jí)，而且能夠 保持甚至改善聚合物原有的性能，使得這類材料具有廣闊的發(fā)展前景。4 .阻燃ABS塑料的發(fā)展趨勢縱觀近年來阻燃 ABS塑料的研究開發(fā)與發(fā)展?fàn)顩r，可以看出其發(fā)展趨勢是：(1)環(huán)保化、低毒化90鹵系阻燃劑雖然仍將是阻燃劑的主要品種，但由 于該類阻燃劑燃燒時(shí)會(huì)生成有毒及腐蝕性物質(zhì)，因此無鹵阻燃劑及對環(huán)境友 好型阻燃劑的需求會(huì)增長。(2)高效化、多功能化。開發(fā)高效、多種功能的阻燃劑，不僅能減少阻燃劑 對基材物理力學(xué)性能的影響，同時(shí)對于減少污染、降低成本將是有益的。(

15、3)納米化、微膠囊化4。隨著納米和微膠囊技術(shù)的不斷發(fā)展，對無機(jī)阻燃 劑的表面改性和超細(xì)化是其發(fā)展方向。由于無機(jī)阻燃劑的阻燃效果差，添加量大，須采用新技術(shù)，如超細(xì)化、表面改性、大分子鍵合等進(jìn)行改進(jìn)，以擴(kuò)大其 使用范圍。(4)復(fù)配技術(shù)的應(yīng)用10o由于大多數(shù)單一阻燃劑均各具具優(yōu)缺點(diǎn)，將其中兩種 或者多種阻燃劑復(fù)合使用，不僅可以提高阻燃效果，而且還可以減少用量，節(jié) 約成本，具有很好的發(fā)展前景。5 .結(jié)束語目前，我國是ABS樹脂最大的消費(fèi)市場，隨著人們環(huán)保意識(shí)及對生活環(huán)境 要求的增強(qiáng)，開發(fā)無煙、低毒、無污染、無鹵化及不影響ABS樹脂熱力學(xué)與物理機(jī)械性能的ABS阻燃體系技術(shù)已成為世界各國研究的熱點(diǎn)話題，單

16、一阻燃劑 用量大、阻燃效果不是很好，可以多種阻燃劑協(xié)同作用來提高阻燃效果。也可 以考慮研究添加成炭劑來提高成碳率，抑制煙霧的生成。1柳樂仙，唐宇航，柳志學(xué)，崔秀國.ABS樹脂阻燃技術(shù)的研究進(jìn)展J.廣 東化工，2011,5 (38) : 9-10.2郝建澄，賈潤禮，劉志偉 .ABS改性的研究進(jìn)展J.塑料助劑，2013, (1) : 1-3.3廖華.ABS樹脂添加型阻燃的研究進(jìn)展J.廣州化工，2012, 40(11) :24-26.4李玉芳，李明.ABS樹脂阻燃劑白研發(fā)進(jìn)展J.國外塑料,2012, 30(2):36-40.5李慶蛟.阻燃ABS的制備、性能、及熱降解機(jī)理研究D.中北大學(xué)，2013.6王曉楠.ABS阻