ABS 树脂是一种由丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三种单体共聚而成的热塑性聚合物,性能介于通用塑料与工程塑料之间。它具备耐冲击、耐热、耐低温、耐化学品、易加工成型以及表面光泽性好等诸多优势,目前已在汽车、电子、电器、纺织、器具和建材等多个领域得到广泛应用。
随着其应用范围的不断扩大,市场对 ABS 树脂的阻燃性能提出了越来越高的要求。下面,我们将详细探讨 ABS 阻燃剂的重要性、改善 ABS 阻燃性能的方法以及主要阻燃剂类型。
一、ABS阻燃的重要性
在现代社会,高分子材料在生活及各行业中的应用愈发广泛,人们对材料的阻燃性能及其他相关性能的要求也随之提高,我国对高分子材料阻燃化的需求也日益迫切。
与多数高分子材料相同,ABS 树脂属于可燃性材料,其氧指数仅为 22%。这种材料着火时燃烧速度快,且会产生大量烟雾,因此,提升 ABS 树脂的阻燃性能成为一项重要的科研课题。
单独使用 ABS 树脂时,其阻燃性能较差,实际应用中往往需要添加阻燃剂来改善阻燃效果。然而,添加阻燃剂会降低 ABS 树脂的物理力学性能,尤其是制品的冲击性能会大幅下降。此外,阻燃剂的价格通常是 ABS 树脂的 2-3 倍,这无疑会增加制品的生产成本。
目前,国内大部分厂家所使用的阻燃剂是十溴二苯醚(DEBDE)。该阻燃剂具有溴含量高、热稳定性能优异、添加量小、阻燃效果好等特点。但随着现代高新技术的不断应用,传统阻燃剂已远远无法满足市场对其性能的要求,未来的新型阻燃剂必然是无卤、高效、低烟、低毒且多功能的复合型阻燃剂。
二、改善ABS阻燃性能的主要方法及类型
(1)改变ABS共聚物的组分,如加入反丁烯二酸酯或三溴苯乙烯作为第四单体与苯乙烯、丁二烯、丙烯腈进行共聚合,得到四组分阻燃共聚物。 该方法阻燃持久性好,但需要在ABS聚合过程中加入,其工艺复杂,成本高,因此较少采用。
(2)混合高阻燃性树脂(如PVC 、CPE等)。该方法需加入大量高阻燃性树脂才能有效,进而会极大影响ABS的固有性能。
(3)添加无机阻燃剂(如Al(OH)3、Mg(OH)2、 MoO3等)。该方法所用阻燃剂需大量添加(通常需要60份以上)才能有明显的阻燃效果,因此会导致聚合物的力学性能和加工性能显著下降,失去使用价值。
(4)添加有机阻燃剂(如卤素化合物、磷类阻燃剂等)。该方法阻燃剂添加量虽然较少,阻燃效果好, 但存在耐候性差、价格昂贵、燃烧时冒黑烟的问题。
目前,大多采用综合后三项添加型阻燃方法,来制备各项性能都较佳的低烟阻燃ABS体系。
三、ABS阻燃剂的发展趋势
纵观近年来阻燃剂的研究开发与发展状况,其发展趋势主要体现在以下几个方面:
首先是环保化、低毒化。虽然卤系阻燃剂仍将是阻燃剂的主要品种,但由于该类阻燃剂在燃烧时会生成有毒及腐蚀性物质,因此对无卤阻燃剂及环境友好型阻燃剂的需求将会不断增长。
其次是高效化、多功能化。开发高效、具备多种功能的阻燃剂,不仅能够减少阻燃剂对基材物理力学性能的影响,同时对于减少污染、降低成本也具有积极意义。
再次是纳米化、微胶囊化。随着纳米和微胶囊技术的不断发展,对无机阻燃剂进行表面改性和超细化成为其重要的发展方向。由于无机阻燃剂的阻燃效果较差,且需要大量添加,因此必须采用超细化、表面改性、大分子键合等新技术对其进行改进。
最后是复配技术的应用。有些产品利用磷元素替代原来的卤素,通过体积膨胀来达到阻燃效果。当复合材料中添加了该产品后,其中的阻燃剂会发泡交联,并在材料表面形成一层稳定的炭化层。这层炭化层能够起到阻热作用,减少氧气的进入,防止熔融聚合物下滴,降低烟的浓度及有机物的排放,从而对材料起到很好的保护作用。此外,该母料还具有较好的高温稳定性,易于加工,且有较好的着色性能。
随着家电工业和汽车工业的迅猛发展,我国 ABS 树脂的消费量增长迅速,这也对 ABS 树脂的环保性和阻燃性提出了更高的要求。因此,选择性能优异的新型阻燃剂,不仅是阻燃材料研究的重要课题,同时也是 ABS 树脂未来的发展方向。