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ABS树脂用阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-9-8 16:30:11
本文介绍ABS树脂用阻燃剂

研究了ABS树脂用阻燃剂加入量对ABS树脂性能的影响,采用掺混方法将阻燃剂加入ABS树脂使其在保证综合性能的同时,具有较好阻燃性。结果表明,阻燃剂对熔融指数和冲击强度影响较大,对热变形温度影响不大;当阻燃剂的质量分数大于17.84%时,阻燃ABS树脂性能最佳。

ABS树脂是目前产量最大、应用最广的树脂之一。由于ABS树脂具有良好的耐化学药品性、尺寸稳定性、耐低温性能、着色性和加工流动性能,因此ABS树脂被广泛应用于机电、家电、交通工业中。但ABS树脂的一大缺陷是易燃烧,且燃烧时会产生大量的浓烟和有毒气体,因此限制了ABS树脂的进一步应用。

采用共混方法将ABS树脂用阻燃剂加入ABS树脂制备阻燃ABS树脂是目前比较通用的方法,而且简单易行。

本文通过采用ABS粉料和SAN树脂为主要原料,使用复合阻燃剂为阻燃剂,采用共混方式生产阻燃级ABS树脂,研究阻燃剂的加入量对ABS树脂性能的影响。

实验主要原料与设备:ABS树脂粉料、SAN树脂颗粒、EBS(乙撑双硬脂酰胺)、HGP-107(复合阻燃剂),HG-阻燃剂2;50L高速掺混器,TSE-40A双螺杆挤出机组,TP-406型全自动指数测定仪,TO892型悬臂梁缺口冲击仪,H10KT型拉伸仪,603型热变形仪。

掺混配方及工艺条件:掺混配方本实验的其它配比不变,只改变阻燃剂的加入量,考察阻燃剂的添加量对ABS树脂性能的影响。

阻燃剂的反应机理ABS树脂的燃烧机理较为复杂,燃烧过程中产生特别活泼的自由基HO·,而HO·的浓度是决定燃烧速度的关键。

当高分子和HO相遇,生成高分子自由基和水;在氧存在下,又产生HO·自由基,可使反应继续进行,最后生成CO2和H2O。ABS燃烧的三要素是可燃物、氧气和热能,要想阻止燃烧就得至少除去三要素中的一个。

采用添加阻燃剂的方法制备阻燃ABS的方法可以从以下5个方面来考虑:

①由于阻燃剂或其分解产物的脱水作用使树脂炭化,减少产生火焰的燃烧和可燃气体的生成。

②由于含水化合物在高温时的剧烈分解脱水而吸收大量热量,降低环境温度。



磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)

工业制法有三种:三氯氧磷与氯乙醇反应;三氯化磷与氯乙醇反应再氧化;三氯氧磷与环氧乙烷反应(工业常用方法)。

1、三氯氧磷和环氧乙烷以偏钒酸钠为催化剂,在50℃反应,反应物经中和、水洗、真空脱水脱低沸物,即得成品。也可用氯乙醇做原料,与三氯氧磷或三氯化磷反应来制造磷酸三(2-氯乙基)酯。

2、将326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏钒酸钠投入反应釜中。充氮驱尽反应釜中的空气,在真空下通入650 kg环氧乙烷,于45~50 ℃下搅拌2~3 h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水。得成品。

3.将三氯氧磷和偏磷酸钠投入反应釜中。充氮驱尽空气,在真空下通入环氧乙烷,于45~50℃下搅拌2~3h。蒸出过量的环氧乙烷后加碱中和至中性,水洗,真空脱水得成品。

磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃剂TCEP)用途

1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有极佳的阻燃性,优良的抗低温性及抗紫外线性,其蒸气只能在225℃以上用明火直接点燃方可燃烧,但移走火源则即刻自熄。以本品为阻燃剂不但可提高被阻燃材料的材料级别,而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗静电性。常用于阻燃以硝基纤维和醋酸纤维为基材的油漆涂料,不饱和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛树脂等,也可用于软质聚氯乙烯的增塑阻燃剂。本品用于不饱和聚酯添加量为10%~20%,在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚为原料)中可为10%左右,在软质聚氯乙烯中用作辅助增塑阻燃剂时为5%~10%。阻燃剂、铀、钍、钚、锝等稀有金属的分离溶剂或萃取剂。

2.本品广泛用于化纤织物、醋酸纤维素作阻燃剂,除具有自熄性外,还可改善耐水性、耐寒性及抗静电性。一般用量5~10份。本品为合成材料的优良阻燃剂,兼具有良好的增型作用,广泛用于醋酸纤维素、硝基纤维清漆、乙基纤维素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛树脂等,所制得的产品除具有自熄性外,还可改善制品的物理性能,制品手感柔软,也可称为石油添加剂和稀有元素的萃取剂,并且还是阻燃橡胶输送带的主要阻燃材料,一般添加量为5%~10%。

3.用作添加型卤代磷酸酯类阻燃剂和增塑剂。分子中同时含磷和氯,阻燃效果显著,不易挥发及水解,对紫外线稳定性好。适用于酚醛树脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纤维素涂料的阻燃剂、聚氯乙烯阻燃性增塑剂、金属萃取剂、汽油添加剂及聚酰亚胺加工助剂等。能够改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗静电性。参考用量5%~20%.


③阻燃剂的分解产物形成了不挥发性的保护膜,包覆在树脂表面,阻止燃烧。

④含卤阻燃剂在高温分解形成的卤化氢稀释了聚合物分解产生的可燃气体,使燃烧变得困难;同时,卤化氢又能捕捉HO,大大降低HO浓度,中止链反应而起到阻燃作用。

⑤阻燃剂的分解产生密度较大的气体或高沸点液体,覆盖在材料表面而断绝氧的供给。

ABS阻燃剂的选择。ABS阻燃剂的选择十分重要,要考虑以下几点:1)用量要少,这样对ABS理化性能影响小;2)阻燃效果要好;3)和ABS相容性能要好;4)发烟量要小。目前,ABS树脂常用阻燃剂为十溴联苯醚、三氧化二锑、四溴双酚A等药剂,也可复合进行使用。

单独使用时各种阻燃剂对ABS产品的性能影响不同。此次实验采用阻燃剂为复合阻燃剂(HG-阻燃剂2),组分为三氧化二锑,氯化聚乙烯CPE,四溴双酚A,马来酸混合物KS-IB,丙酸脂I-245,卤族元素FF-680复合而成。

该阻燃剂市场反应较好,产品阻燃性能较高。阻燃剂对ABS树脂阻燃性的影响使用ABS树脂阻燃性的测定方法为垂直燃烧法。垂直燃烧法是在规定条件下,对垂直放置具有一定规格的试样施加火焰作用后的燃烧进行分类的一种方法。燃烧性能按规定为FV-0、FV-1、FV-2三级,FV-0>FV-1>FV-2。

当阻燃剂量加入量大于17.84%时,ABS树脂的阻燃性达到FV-0,符合阻燃ABS产品的质量标准。阻燃剂对ABS树脂物理性能的影响在ABS树脂中添加阻燃剂可以改善ABS树脂的阻燃性,但随着阻燃剂的加入量增多,阻燃ABS树脂的性能会有所变化。

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