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ABS无卤阻燃剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2016-12-5 10:52:20
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,作为五大合成树脂之一,是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚的优异力学性能。为了满足阻燃性能符合UL94 V-0(1.6mm)的要求,同时兼顾力学性能和着色性能,尤其是保持一定的韧性,使材料的缺口冲击强度不受很大影响。

在卤素阻燃领域,已经有了很多解决方案;同样在无卤阻燃领域,红磷阻燃剂作为一个阻燃效率很高的ABS无卤阻燃剂解决方案,它满足了阻燃性能和力学性能这两个要求,但其做成的ABS阻燃材料由于颜色很深,不能满足着色性能要求,只能用于黑色或深色场合;现在的情况是:在必须同时满足阻燃性能、力学性能和着色性能这三个基本条件的前提之下的ABS无卤阻燃剂,一直是全世界阻燃改性领域内公认的一个难题,国内外至今尚未发现有非常好的成熟解决方案。分析主要原因,主要在于如下两个方面:

原因之一:ABS作为三元共聚物,其本身的ABS无卤阻燃剂解决方案就非常不容易实现;实际上,其他一元聚合物(如尼龙、PBT、PP、PC、PET等)与ABS相比,因为只需要解决单纯一种聚合物的无卤阻燃,这些材料的无卤阻燃往往相对容易实现,目前很多国家都已经有了很好的解决方案;而ABS则大大地不同,它需要同时满足丙烯腈、丁二烯和苯乙烯这三种材料的无卤阻燃,并且这三种组分材料往往需要不同的阻燃机理,鉴于此,很多各国虽然做了多年的探索,到目前为止,还未形成一个添加量小于30%的无卤阻燃解决方案。

原因之二:目前世界上已经研发成功的一些无卤阻燃解决方案,主要包括:以氢氧化铝或氢氧化镁为基础的脱水降温阻燃体系、以聚磷酸胺为基础的膨胀阻燃体系、以烷基或芳基磷酸酯(或膦酸酯)类阻燃型增塑剂为基础的阻燃体系,等等,这些阻燃体系,添加量一般都要在35%以上,往往填充量过大,或者增塑效果过大,对材料的性能,尤其是缺口冲击强度影响很大,因此同样不能满足上述三个基本条件。

据国内工程塑料领域内某上市公司的技术人员讲,ABS无卤阻燃剂,目前的缺口冲击强度只能达到2.2KJ/M2左右,远远满足不了下游用户的要求。


磷酸三苯酯tpp是种含磷元素的无卤环保型阻燃剂,面上大多数产品为自色片状结晶,改产品为自色结晶性粉末,也更用于溶解于有机溶剂,TPP不溶于水,溶于苯、氯仿、醚和而酮,微溶于Z醇。微具芳香气味,微有潮解性,不易燃烧。熔点约50℃,受热时快速熔化成箍状,润精效果极佳,常作为阻燃增塑润精剂使用。它在许多塑料和树脂用作阻燃剂,如酚醛树脂,环氧树酯等。


磷系阻燃剂起阻燃作用在于促使高聚物初期分解时的脱水而碳化。这一脱水碳化步骤必须依赖高聚物本身的含氧基团,对于本身结构具有含氧基团的高聚物。它们的阻燃效果会好些。对于聚丙烯来讲,由于本身的分子结构没有含氧的基团,单独使用磷系阻燃剂时阻燃效果不佳,但是如果与(0H)3和Mg(OH)2等复配即可产生协同效应,从而得到良好的阻燃效果。

常用的有机磷系阻燃剂有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丙苯系磷酸酯、丁苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。它可使阻燃剂实现无卤化,其增塑功能可使塑料成型时流动加工性变好,可抑制燃烧后的残余物。产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少。

其主要优点是效率较高;对光稳定性或光稳定剂作用的影响较小;加工和燃烧中腐蚀性小;有阻碍复燃的作用;极少或不增加阻燃材料的质量。但大多数磷酸酯类阻燃剂也存在着一些缺点。如耐热性差、挥发性大、相容性不理想,而且在燃烧时有滴落物产生等。

含磷无机阻燃剂最主要的产品有红磷阻燃剂、磷酸铵盐、聚磷酸铵等。随着无卤阻燃剂材料用量的增加,红磷阻燃剂用量也在增加。红磷的阻燃效果比磷酸酯类的阻燃效果更好。含磷无机阻燃剂因其热稳定性好、不挥发、不产生腐蚀性气体、效果持久、毒性低等优点而获得广泛的应用。

六溴环十二烷(HBCD)是PS材料最为有效的阻燃剂,但普通的HBCD容易分解,一般只应用于EPS挤塑板设备。在XPS挤塑板生产线中由于摩擦,螺杆内实际温度会高于显示温度,另外由于回料中的杂质对分解的影响以及停留时间等因素,所使用阻燃剂的分解温度至少高于设备最高温度20℃以上。根据国内外XPS挤塑板设备生产厂家的经验来看,XPS挤塑板设备必须使用热稳定型的HBCD,一般国产设备使用阻燃剂分解温度在240℃左右比较合适,部分国外设备要达到250℃。

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