阻燃ABS塑料配方设计综述

1、河南城建学院聚合物配方设计课程设计综述专 业：高分子材料与工程班 级：1024101学 号：102410104姓 名：郭盼盼指导教师：雷佑安张艳花化学与材料工程学院2013摘要本文介绍了 ABS树脂的阻夕机理，ABS阻燃技术主要包括：添加型阻燃体 系、反应型阻燃体系、难燃聚物混合体系，添加型阻燃体系被广范的应用于 ABS树脂阻燃领域。本文对 ABS树脂添加型阻燃体系所包括卤化阻燃体系和 非卤化阻燃体系进行了介绍，并阐述了不同阻燃体系的优势及所存在的问题， 展望了阻燃ABSfi料的发展趋势。关键词：ABSM脂、添加型阻燃体系、发展趋势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树脂是由丙烯月青（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S） 3种单体共 聚，介于通用塑料和工程塑料之间的一种热塑性聚合物，其微观结构是聚丁二烯（PB）橡胶微粒分散在苯乙烯-丙烯月青共聚物（SAN树脂连续相 中“海岛”型两相结构1。ABS树脂兼具PB的韧性和低温抗冲击性，聚丙 烯月青（PAN的耐热和化学稳定Tt以及聚苯乙烯（PS）的刚性和光泽性2 , 因而具有较好的耐化学药品性、尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温特性、 着色性能和加工流动性等性能，被广泛地应用于电子电器工业、轻工业、 汽

5、车工业以及管材管件等方面。但是， ABS树脂的氧指数仅为18%3,在空 气中容易燃烧并且产生大量的浓烟和有毒气体，具发烟量是各种塑料中最 大的，这不仅会造成严重的财产损失，还会给人们的生命安全和生存环境 带来极大威胁。因此，随着人们生活质量的不断提高以及安全环保意识的 增强，国内外对在汽车、建筑、家用电器、办公用品等方面使用的ABS树脂材料提出了严格的防火阻燃和环保要求，因此，研究和开发ABS树脂阻燃技术对于其应用发展具有十分重要的意义。目前，改善 ABS树脂阻燃性 能的方法主要有4 : （1）改变ABS树脂共聚物的组分，如加入反丁烯二酸 酯或三澳苯乙烯作为第四单体与苯乙烯、丁二烯、丙烯月青进

6、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树脂聚合过程中加入，具工艺复杂，成本高，因此较少使用。（2）混合高阻燃性树脂如聚氯乙烯（PVC和氯化聚乙烯（CPE等。该方法需要加入大量高阻燃性 树脂才能有效，但这样会影响 ABS树脂的固有性能。（3）加入阻燃剂该 方法使用方便，应用广泛，通用性强，是目前ABS树脂阻燃技术最常用的。目录1 . ABS树脂的燃烧机理 12 .国内外研究现状 23 . ABS树脂添加型阻燃技术 33.1 卤化阻燃体系 33.2 非卤化阻燃体系 44 .阻燃ABS塑料的发展趋势 55 .结束语 66 .参考文献 71 . ABS树脂的燃烧机理ABS

7、树脂的组成千差万别，其燃烧性能也各具差异。一般随丁二烯成分的 增加，树脂透明性降低，可燃性增加，这是由于取代的叔碳原子存在于聚丁二烯 相中，有利于氧从丁二烯中夺取氢并引发氧化，加速了 ABS树脂的降解。有人 认为ABS树脂热氧老化可从丙烯月青-丁二烯和丁二烯-苯乙烯共聚物的热降 解来说明，在丙烯月青-丁二烯共聚物的热解产物里没有发现丙烯月青的特有产物 HCN这是因为丁二烯部分的热解产生不饱和成分，很快与HCN反应所致1，3。ABSW脂本质上和其它高聚物一样，燃烧过程中产生特别话泼的HO自由基，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，在氧存在的情况下，又产生出

8、HO自由基，使反应继续进行，最后生 成CQ和H2O4 o为了阻止塑料燃烧，其基本方法是抑制可燃气体的发生和隔绝 空气中的氧气。一般说来燃烧过程包括加热、熔融、解聚、分解、氧化和着火 等步骤。在燃烧过程的各个步骤中，其进行速度将受到许多因素的制约，除外 界因素外，高分子材料燃烧的难易主要取决于自身的燃烧特性。2 .国内外研究现状1955年美国人Phreaner等人用硅氧烷作阻燃剂，制备了阻燃 ABS开启 了阻燃ABSW究的大门5。20世纪60年代H工NDERSH NN等人成功的用卤化 物对ABS阻燃改性，极大地推动了阻燃 ABS的发展。20世纪80年代至90年代 阻燃ABS的应用发展达到鼎盛时期

9、，在该阶段申请了大量阻燃ABS的专利6。当今，阻燃ABS已走向性能化方向发展的新阶段，其应用越来越广泛，对 ABS 性能的要求也越来越高。目前国内外ABSM脂的阻燃方法主要分为使用反应型阻燃剂、使用阻燃型 聚合物和使用添加型阻燃剂三类"川。(1)反应型阻燃剂：优点是不易发生迁移，阻燃性持久且对材料的物理力学性能 和电性能影响较小，但其缺点是工艺复杂，成本高且不易控制，因此较少应 用。 使用阻燃型聚合物：可以降低小分子阻燃剂对 ABS的力学损失，但具有热 稳定性差的缺点；(3)使用添加型阻燃剂是指将阻燃剂物理性的掺混到 ABS树脂中，它是目前使 用最多应用最广的阻燃方法。占阻燃剂的 8

10、0%90%3 .ABS树脂添加型阻燃技术3.1 卤化阻燃体系卤化阻燃剂作为ABS重要的阻燃体系，具有阻燃效率高、价格适宜、品种 多等优点，但是卤化阻燃剂在对 ABS树脂进行阻燃作用时，会放出大量的黑烟 和有毒气体。而为了提高阻燃效率，通常需要氧化睇作为协同剂。卤化阻燃体 系主要包括氯系阻燃体系剂和澳系阻燃剂，浪系阻燃剂比氯系阻燃剂阻燃效率 高。澳系阻燃剂占卤化阻燃体系的大部分。氯系阻燃体系：氯系阻燃剂（CFRs）包括氯化石蜡、五氯硬脂酸甲酯等， 主要是以含氯量较高的氯化石蜡为主1 ,其价格低廉，但是热稳定差。通常与 氧化睇配合使用来提高热稳定性，如氯化脂环姓和四氯邻苯二甲酸酊。目前， 氯系阻燃

11、剂组要以氯蜡-70为主，由于氯蜡-70无污染、纯度高、热稳定性好 等优点，但是生产此产品规模较小、具有污染性的试剂合成。澳系阻燃剂阻燃效率高，应用广泛、稳定性好、价格适中，能满足 ABS 树脂阻燃的要求，而且具有生产澳系阻燃剂的原料充足，生产工艺成熟等优 点。但是澳系阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟、有毒及具有腐蚀性的气 体，当有氧化睇作为协同剂时，会产生更多的烟。我国生产的澳系阻燃剂主要 是多澳二苯醴（PBDPO） PBDPOft高温下分解成剧毒、致癌的多澳代二苯并二嗯 英（PBDD和多澳代二苯并吠喃（PBDF）,导致澳系阻燃齐用发展受到了制约 冏。3.2 非卤化阻燃体系卤化阻燃体系虽然以性

12、价比较高为优势在ABS阻燃技术中占据重要的地位，但是卤化阻燃体系在热分解时会产生有毒、具有腐蚀性的烟，给人们的 生存环境及生命安全带来严重的危害。ABS树脂阻燃剂已经向无污染、无毒、热稳定性好，烟量少、无卤的新型无卤阻燃剂。通过研究者的不断探索研究， 已经开发研究出无机阻燃剂、有机含磷、氮阻燃剂、有机含硅阻燃剂、新型纳 米阻燃剂等。无机阻燃剂：产品主要有氢氧化铝、氧化睇、氧化锌、氢氧化镁等60无机阻燃剂具有极性强、亲水性好、热稳定性好、高效、无污染、安全等特 点，在无卤阻燃体系中得到了广泛的应用，但是，无机阻燃剂与非极性聚合材 料间相容性差，不能很好的粘结。有机含磷、氮阻燃剂：有机含磷阻燃剂具

13、有阻燃增塑的双重作用，包 括磷酸酯、亚磷酸酯等，但是单独使用有机含磷阻燃剂的阻燃效果不好，通常 与有机含氮阻燃剂协同作用来达到阻燃的目的7。目前，已开发出一些主要以磷、氮为组成成分的膨胀型阻燃体系，膨胀型阻燃系不含卤素、隔氧、抑烟、 低毒等特点，符合当今阻燃剂的要求，是实现无卤化阻燃剂的途径之一。有机含硅阻燃剂：具具有成碳、抑烟，改善ABS树脂的物理机械及加工性能，是一种新型的友好型阻燃剂，具有很大的发展空间。有机含硅阻燃剂 主要有硅油、硅橡胶及硅树脂等。通过硅油改性后的ABS树脂具有更好的耐热性、流动性、耐燃性等但是，硅油与 ABS树脂复配后的耐燃性还达不到 UL94V -0级的要求&quo

14、t;I。新兴的纳米阻燃体系：聚合物/无机物纳米复合材料开辟了阻燃高分子 材料的新途径8,它不仅有可能达到很多使用场所要求的阻燃等级，而且能够 保持甚至改善聚合物原有的性能，使得这类材料具有广阔的发展前景。4 .阻燃ABS塑料的发展趋势纵观近年来阻燃 ABS塑料的研究开发与发展状况，可以看出其发展趋势是：(1)环保化、低毒化90卤系阻燃剂虽然仍将是阻燃剂的主要品种，但由 于该类阻燃剂燃烧时会生成有毒及腐蚀性物质，因此无卤阻燃剂及对环境友 好型阻燃剂的需求会增长。(2)高效化、多功能化。开发高效、多种功能的阻燃剂，不仅能减少阻燃剂 对基材物理力学性能的影响，同时对于减少污染、降低成本将是有益的。(

15、3)纳米化、微胶囊化4。随着纳米和微胶囊技术的不断发展，对无机阻燃 剂的表面改性和超细化是其发展方向。由于无机阻燃剂的阻燃效果差，添加量大，须采用新技术，如超细化、表面改性、大分子键合等进行改进，以扩大其 使用范围。(4)复配技术的应用10o由于大多数单一阻燃剂均各具具优缺点，将其中两种 或者多种阻燃剂复合使用，不仅可以提高阻燃效果，而且还可以减少用量，节 约成本，具有很好的发展前景。5 .结束语目前，我国是ABS树脂最大的消费市场，随着人们环保意识及对生活环境 要求的增强，开发无烟、低毒、无污染、无卤化及不影响ABS树脂热力学与物理机械性能的ABS阻燃体系技术已成为世界各国研究的热点话题，单

16、一阻燃剂 用量大、阻燃效果不是很好，可以多种阻燃剂协同作用来提高阻燃效果。也可 以考虑研究添加成炭剂来提高成碳率，抑制烟雾的生成。1柳乐仙，唐宇航，柳志学，崔秀国.ABS树脂阻燃技术的研究进展J.广 东化工，2011,5 (38) : 9-10.2郝建澄，贾润礼，刘志伟 .ABS改性的研究进展J.塑料助剂，2013, (1) : 1-3.3廖华.ABS树脂添加型阻燃的研究进展J.广州化工，2012, 40(11) :24-26.4李玉芳，李明.ABS树脂阻燃剂白研发进展J.国外塑料,2012, 30(2):36-40.5李庆蛟.阻燃ABS的制备、性能、及热降解机理研究D.中北大学，2013.6王晓楠.ABS阻