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ABS樹脂用阻燃劑
| 來(lái)源：邵君( 先生，國(guó)內(nèi)國(guó)際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-9-8 16:30:11 |
本文介紹ABS樹脂用阻燃劑。
研究了ABS樹脂用阻燃劑加入量對(duì)ABS樹脂性能的影響，采用摻混方法將阻燃劑加入ABS樹脂使其在保證綜合性能的同時(shí)，具有較好阻燃性。結(jié)果表明，阻燃劑對(duì)熔融指數(shù)和沖擊強(qiáng)度影響較大，對(duì)熱變形溫度影響不大；當(dāng)阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于17．84%時(shí)，阻燃ABS樹脂性能最佳。
ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的樹脂之一。由于ABS樹脂具有良好的耐化學(xué)藥品性、尺寸穩(wěn)定性、耐低溫性能、著色性和加工流動(dòng)性能，因此ABS樹脂被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、家電、交通工業(yè)中。但ABS樹脂的一大缺陷是易燃燒，且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙和有毒氣體，因此限制了ABS樹脂的進(jìn)一步應(yīng)用。
采用共混方法將ABS樹脂用阻燃劑加入ABS樹脂制備阻燃ABS樹脂是目前比較通用的方法，而且簡(jiǎn)單易行。
本文通過(guò)采用ABS粉料和SAN樹脂為主要原料，使用復(fù)合阻燃劑為阻燃劑，采用共混方式生產(chǎn)阻燃級(jí)ABS樹脂，研究阻燃劑的加入量對(duì)ABS樹脂性能的影響。
實(shí)驗(yàn)主要原料與設(shè)備：ABS樹脂粉料、SAN樹脂顆粒、EBS（乙撐雙硬脂酰胺）、HGP-107（復(fù)合阻燃劑），HG-阻燃劑2；50L高速摻混器，TSE-40A雙螺桿擠出機(jī)組，TP-406型全自動(dòng)指數(shù)測(cè)定儀，TO892型懸臂梁缺口沖擊儀，H10KT型拉伸儀，603型熱變形儀。
摻混配方及工藝條件：摻混配方本實(shí)驗(yàn)的其它配比不變，只改變阻燃劑的加入量，考察阻燃劑的添加量對(duì)ABS樹脂性能的影響。
阻燃劑的反應(yīng)機(jī)理ABS樹脂的燃燒機(jī)理較為復(fù)雜，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生特別活潑的自由基HO·，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；在氧存在下，又產(chǎn)生HO·自由基，可使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，最后生成CO2和H2O。ABS燃燒的三要素是可燃物、氧氣和熱能，要想阻止燃燒就得至少除去三要素中的一個(gè)。
采用添加阻燃劑的方法制備阻燃ABS的方法可以從以下5個(gè)方面來(lái)考慮：
①由于阻燃劑或其分解產(chǎn)物的脫水作用使樹脂炭化，減少產(chǎn)生火焰的燃燒和可燃?xì)怏w的生成。
②由于含水化合物在高溫時(shí)的劇烈分解脫水而吸收大量熱量，降低環(huán)境溫度。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)
工業(yè)制法有三種：三氯氧磷與氯乙醇反應(yīng)；三氯化磷與氯乙醇反應(yīng)再氧化；三氯氧磷與環(huán)氧乙烷反應(yīng)（工業(yè)常用方法）。
1、三氯氧磷和環(huán)氧乙烷以偏釩酸鈉為催化劑，在50℃反應(yīng)，反應(yīng)物經(jīng)中和、水洗、真空脫水脫低沸物，即得成品。也可用氯乙醇做原料，與三氯氧磷或三氯化磷反應(yīng)來(lái)制造磷酸三（2-氯乙基）酯。
2、將326 kg三氯氧磷和1.0 kg偏釩酸鈉投入反應(yīng)釜中。充氮驅(qū)盡反應(yīng)釜中的空氣，在真空下通入650 kg環(huán)氧乙烷，于45～50 ℃下攪拌2～3 h。蒸出過(guò)量的環(huán)氧乙烷后加堿中和至中性，水洗，真空脫水。得成品。
3.將三氯氧磷和偏磷酸鈉投入反應(yīng)釜中。充氮驅(qū)盡空氣，在真空下通入環(huán)氧乙烷，于45～50℃下攪拌2～3h。蒸出過(guò)量的環(huán)氧乙烷后加堿中和至中性，水洗，真空脫水得成品。
磷酸三(2-氯乙基)酯(阻燃劑TCEP)用途
1.磷酸三(2-氯乙基)酯具有極佳的阻燃性，優(yōu)良的抗低溫性及抗紫外線性，其蒸氣只能在225℃以上用明火直接點(diǎn)燃方可燃燒，但移走火源則即刻自熄。以本品為阻燃劑不但可提高被阻燃材料的材料級(jí)別，而且可改善阻燃材料的耐水性、耐酸性、耐寒性及抗靜電性。常用于阻燃以硝基纖維和醋酸纖維為基材的油漆涂料，不飽和聚酯、聚氨酯、丙烯酸酯、酚醛樹脂等，也可用于軟質(zhì)聚氯乙烯的增塑阻燃劑。本品用于不飽和聚酯添加量為10%～20%，在聚氨酯硬泡沫塑料(以阻燃聚醚為原料)中可為10%左右，在軟質(zhì)聚氯乙烯中用作輔助增塑阻燃劑時(shí)為5%～10%。阻燃劑、鈾、釷、钚、锝等稀有金屬的分離溶劑或萃取劑。
2.本品廣泛用于化纖織物、醋酸纖維素作阻燃劑，除具有自熄性外，還可改善耐水性、耐寒性及抗靜電性。一般用量5～10份。本品為合成材料的優(yōu)良阻燃劑，兼具有良好的增型作用，廣泛用于醋酸纖維素、硝基纖維清漆、乙基纖維素、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯、酚醛樹脂等，所制得的產(chǎn)品除具有自熄性外，還可改善制品的物理性能，制品手感柔軟，也可稱為石油添加劑和稀有元素的萃取劑，并且還是阻燃橡膠輸送帶的主要阻燃材料，一般添加量為5%～10%。
3.用作添加型鹵代磷酸酯類阻燃劑和增塑劑。分子中同時(shí)含磷和氯，阻燃效果顯著，不易揮發(fā)及水解，對(duì)紫外線穩(wěn)定性好。適用于酚醛樹脂、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚氨酯等。也用作硝酸纖維素涂料的阻燃劑、聚氯乙烯阻燃性增塑劑、金屬萃取劑、汽油添加劑及聚酰亞胺加工助劑等。能夠改善耐水性、耐候性、耐寒性、抗靜電性。參考用量5%～20%.
③阻燃劑的分解產(chǎn)物形成了不揮發(fā)性的保護(hù)膜，包覆在樹脂表面，阻止燃燒。
④含鹵阻燃劑在高溫分解形成的鹵化氫稀釋了聚合物分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，使燃燒變得困難；同時(shí)，鹵化氫又能捕捉HO，大大降低HO濃度，中止鏈反應(yīng)而起到阻燃作用。
⑤阻燃劑的分解產(chǎn)生密度較大的氣體或高沸點(diǎn)液體，覆蓋在材料表面而斷絕氧的供給。
ABS阻燃劑的選擇。ABS阻燃劑的選擇十分重要，要考慮以下幾點(diǎn)：1）用量要少，這樣對(duì)ABS理化性能影響小；2）阻燃效果要好；3）和ABS相容性能要好；4）發(fā)煙量要小。目前，ABS樹脂常用阻燃劑為十溴聯(lián)苯醚、三氧化二銻、四溴雙酚A等藥劑，也可復(fù)合進(jìn)行使用。
單獨(dú)使用時(shí)各種阻燃劑對(duì)ABS產(chǎn)品的性能影響不同。此次實(shí)驗(yàn)采用阻燃劑為復(fù)合阻燃劑（HG-阻燃劑2），組分為三氧化二銻，氯化聚乙烯CPE，四溴雙酚A，馬來(lái)酸混合物KS-IB，丙酸脂I-245，鹵族元素FF-680復(fù)合而成。
該阻燃劑市場(chǎng)反應(yīng)較好，產(chǎn)品阻燃性能較高。阻燃劑對(duì)ABS樹脂阻燃性的影響使用ABS樹脂阻燃性的測(cè)定方法為垂直燃燒法。垂直燃燒法是在規(guī)定條件下，對(duì)垂直放置具有一定規(guī)格的試樣施加火焰作用后的燃燒進(jìn)行分類的一種方法。燃燒性能按規(guī)定為FV-0、FV-1、FV-2三級(jí)，F(xiàn)V-0＞FV-1＞FV-2。
當(dāng)阻燃劑量加入量大于17．84%時(shí)，ABS樹脂的阻燃性達(dá)到FV-0，符合阻燃ABS產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。阻燃劑對(duì)ABS樹脂物理性能的影響在ABS樹脂中添加阻燃劑可以改善ABS樹脂的阻燃性，但隨著阻燃劑的加入量增多，阻燃ABS樹脂的性能會(huì)有所變化。
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