Исследование фотодеградации пламени-возвращаемого ABS: какая пламени-ретаративная и антивозрастная система более эффективна?

Исследование фотодеградации пламени-возвращаемого ABS: какая пламени-ретаративная и антивозрастная система более эффективна?

I. Введение

Акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) смола имеет относительно низкий индекс кислорода (LOI), составляющий только 18,3-20, что делает его очень легковоспламеняющимся полимером. При воспламенении он производит большое количество черного дыма и продолжает гореть даже после удаления источника пламени. Материал смягчает, увлекается и капает, когда он тает. Электрические и электронные компоненты, изготовленные из ABS, подвержены риску зажигания из -за коротких замыканий, что ограничивает его применение в этих областях. Следовательно, Flame-Retardant ABS был разработан для удовлетворения этих потребностей.

В этом исследовании исследуется влияние огнестойкостей, ультрафиолетовых стабилизаторов и диоксида титана на сопротивление фотодеградации ABS-пламени, изучая изменения разности цвета до и после старения, обеспечивая руководство и поддержку для применения материала.

II Запада о пламени и вынимание пресса

Существует три основных подхода к пламену-ретативной модификации ABS:

1. Смешивание с пламенными полимерами с образованием сплавов.

2. Химическая модификация через добавление четвертого мономера.

3. Включение огнестойкостей.

Среди них третий метод достигает баланса между стоимостью и производительностью и является наиболее широко используемым. Галогенированные огнестойковые замедления, особенно бромированные огненные замедления, обеспечивают самую высокую эффективность. В сочетании с синергистами, такими как триоксид сурьмы (SB₂O₃) и огнестойковые добавки, такие как политетрафторээтилен (PTFE), LOI может достигать выше 27, а вертикальные сжигающие характеристики могут достичь рейтинга UL94 V-0.

Полибутадиенная резина в ABS смола содержит ненасыщенные углеродные двойные связи, которые подвержены реакциям со светом, теплом, кислородом и влаги в атмосфере. Это приводит к образованию хромофорических групп C = O, что приводит к обесцвечиванию, порошке, растрескиванию и деградации механических свойств. Кроме того, присутствие бромированных огненных замедлителей в огнезащитных ABS генерирует кислые вещества, такие как HBR и свободные радикалы (R •, Br •) во время обработки. Эти вещества дополнительно инициируют и способствуют реакциям в смоле ABS, усугубляя его ивитичность.

Iii. Сравнение фотодеградации между пламенем-возобновляемым и обычным АБС

Обычно используемые брумированные огненные мерацветы в материалах на основе стирола включают depabromodiphenylethane (DBDPE), тетрабромобисфенол A (TBBA), эпоксидный олигомер бромизированного (BER), трис-триазин (TBM) и бромированный полистирий (BPS). Среди них система, способствующие пламени ABS (FRABS), основанные на TBM, BER и TBBA, демонстрируют наиболее сбалансированные характеристики и наиболее широко применяются. В этом исследовании сравнивалось изменение цвета из -за фотодеградации между этими широко используемыми фрафф и обычным ABS (ABS) при старении ксеноновой лампы с результатами, показанными на рисунке 1.

Как видно на рисунке 1, добавление бромированных огненных замедлителей значительно влияет на изменение разности цвета при старении ксеноновой лампы. Разница в цвете резко увеличилась с 3,5 для обычного пресса до более чем 40 для кадров после 336 часов старения. Более того, цветная диаграмма кадров показала заметные трещины около 500 часов. Это подтверждает предыдущий анализ того, что кислотные вещества и свободные радикалы, генерируемые при обработке бромированных огненных загрязнений, могут ускорить реакцию и обесцвечивание ABS под воздействием света. Среди них TBBA имеет самую плохую тепловую стабильность (с температурой разложения 2% только 285 ° C в воздухе), что делает ее более подверженным деградации во время обработки и приводя к худшей погоре.

Принимая во внимание комплексные факторы производительности и стоимости, фраб, основанные на системе TBM, предлагают большую рыночную стоимость. Следовательно, последующие исследования на пламени-возвращаемом ABS будут использовать эти FRAS на основе TBM в качестве эталонного материала для сравнительных исследований, без дальнейшего объяснения.

IV Влияние выветривающих агентов на фотодеградацию огнестойкого пресса

Для повышения вынимания ABS обычно добавляются световые стабилизаторы, чтобы ингибировать или замедлить скорость фотодеградации материала. Основные типы веществ, используемые для улучшения фотостабильности материалов, включают:

Световые скрининговые агенты, такие как углеродный черный, диоксид титана и оксид цинка. Их механизм стабилизации включает в себя поглощение или отражение ультрафиолетового (ультрафиолетового) света, тем самым снижая вероятность поглощения полимерных материалов.

УФ -поглотители, в том числе салицилатные эфиры, бензофеноны и бензотриазолы. Эти УФ -поглотители обладают гораздо более сильной способностью поглощения ультрафиолета, чем хромофоры в полимерах. Они могут подавить раннюю стадию деградации полимеров путем поглощения энергии ультрафиолетового излучения и немедленно преобразовать ее в безвредные формы, такие как теплотизированная инфракрасная энергия, или фосфоресценция и флуоресценция, тем самым высвобождая поглощенную энергию ультрафиолета таким образом, который не распределяется в полимер.

Гасители, в первую очередь никелевые комплексы в двухвалентной форме. Их механизм стабилизации включает перенос электрона с помощью молекул возбужденного состояния в полимерном материале. Молекулы возбужденного состояния теряют свою активность и возвращаются в основное состояние, что предотвращает продолжение фотохимических реакций.

Затруднены стабилизаторы света амина (HALS), которые работают, захватывая свободные радикалы в материале и разлагая гидропероксиды. Это сохраняет концентрацию гидропероксидов в материале низкой, тем самым замедляя скорости реакции инициации цепи, распространения цепи и разветвления цепи. В результате скорость фотодеградации материала снижается.

В этом исследовании наиболее широко используемый бензотриазол УФ-поглотитель (выветрительный агент A) и затрудненные стабилизатора света амина (агент выветривания B) были выбраны для изучения их индивидуального и комбинированного воздействия на фотодеградацию ABS-пламени. Результаты показаны на рисунках 2–4.

Как показано на рисунке 2, добавление УФ-поглотителей может значительно повысить фотостабильность пламени-возвращаемого ABS. Добавление 3 ‰ –5 ‰ УФ -поглотитель может снизить значение разности цвета примерно на 50% после 300 часов экспозиции. Кроме того, в то время как цветовая диаграмма без выветривающих средств начала треснуть через 300 часов, тот с ультрафиолетовым поглотителем не показал значительного растрескивания даже через 672 часа.

Результаты, показанные на рисунке 3, указывают на то, что добавление HALS (затрудненное стабилизатор света амин) мало влияет на фотодеградацию пламени-возвращаемого ABS. На рисунке 4 представлены результаты фотодеградации ABS-пламени, когда бензотриазол и Hals используются в комбинации. Результаты по существу аналогичны результатам, полученным, когда бензотриазол используется отдельно, также указывает на то, что HALS неэффективен в этом случае.

HALS, как правило, оснащены NH-структурами и N-метилзамещенными производными. Его механизм фотостабилизации довольно сложный. Обычно считается, что затрудненные аминовые нитроксильные радикалы являются активными видами, непосредственно ответственными за фотостабилизацию полимеров. Сам Hals действует как предшественник активных фотостабилизирующих структур. В фотоокистных условиях полимер неизбежно содержит или генерирует реактивные окислительные виды, такие как озон, синглет-кислород, перекись водорода, перокси и алкилпероксиды. NH и N-метильные структуры в рамке Piperidine Hals легко окисляются этими реактивными видами в нитроксильные радикальные структуры. Нитроксильные радикалы Hals могут захватывать свободные радикалы, генерируемые во время фотодеградации, тем самым прерывая дальнейшие вредные реакции, как показано на рисунке 5.

Однако из -за его характеристик амин HALS демонстрирует определенную степень щелочности. При столкновении с кислотными веществами он становится протонированным, и активность полученных нитроксильных радикалов снижается. Это также может быть основной причиной неэффективности выветривающего агента B в пламене-отдаленном ABS.

N-алкилированные амины (N-CH₃) немного менее простые, чем затрудненные амины с вторичными структурами амина (NH). Гидроксиламиновые структуры, O-алкилированные гидроксиламиновые структуры и амилированные амины даже демонстрируют определенную степень слабой кислотности. С практической точки зрения, затрудненные стабилизаторы света амина с более слабой щелочностью, такой как O-алкилированные гидроксиламиновые структуры и ацетилированные производные амин, обычно предпочтительнее. Эти типы HALS могут быть более подходящими для пламенных систем ABS, которые являются слегка кислотными, и в этом направлении можно провести дальнейшее исследование.

V. Влияние диоксида титана и его комбинацию с атмосферами на фотодеградации пламени-возвращаемого ABS

Диоксид титана рутила (TIO₂) известен своим стабильным характеристиком и сильным световым отражением, что делает его эффективным средством для света. Тем не менее, частицы Rutile Tio₂ также имеют некоторые фотокаталитические дефекты. При использовании в качестве ультрафиолетового света их, как правило, нужно покрывать неорганической пленкой, такой как sio₂ или al₂o₃, чтобы защитить фотокаталитические активные участки в их кристаллической структуре. В этом исследовании изучалось влияние содержания Tio₂ на фотодеградацию пламени-возвращаемого ABS, при этом результаты показаны на рисунках 6 и 7.

На рисунке 6 приведены результаты влияния различных добавлений диоксида титана на производительность светового старения пламенного противоречивого ABS. The results show that the addition of titanium dioxide can significantly reduce the color difference change of flame retardant ABS after light aging, the more titanium dioxide is added, the smaller the color difference change of flame retardant ABS after light aging, when 2% of titanium dioxide is added, after 336h xenon lamp aging, the color difference of flame retardant ABS is reduced from the original more than 40 to 17.1, and when the Количество добавленного диоксида титана дополнительно увеличивается до 4%, разность цвета уменьшается до 11,8. В связи с тем, что добавление диоксида титана приведет к увеличению плотности материала, вязкость материала уменьшится. Добавление диоксида титана приведет к повышению плотности материала, прочности материала уменьшается, общее рассмотрение, для более высоких требований к атмосферу огнестойкости ABS, добавление диоксида титана около 2% может достичь баланса между выветрительным управлением и производительностью.

В системе ABS с замедлителем ABS с помощью комплексного выветривающего агента добавление диоксида титана также может эффективно улучшить сопротивление выветривания светового выветривания материала. Разница в цвете после старения под ксеноновой лампой в течение примерно 300 часов была также исследована, и разность цветовой разницы в пламени-пламене-противоположном агенте, а также, не добавив диоксид титана 17,3, а значения разности цвета были снижены до 13,2, 11,0 и 8,0, добавив диоксид титана при 1%, 2%и 4%соответственно, что является сравнением.

Заключение

1. Система замедляющей пламени Бромна оказывает большее влияние на старение света материалов ABS, разность цвета становится явно больше, а растрескивание происходит через 500 часов.

2. УФ -поглотитель может эффективно улучшить сопротивление старению света огнестойкого ABS, но эффект затрудненного амина не очевиден.

3. Добавление диоксида титана также может эффективно улучшить сопротивление старению света огнестойкого ABS путем составления выветривающего агента сопротивление старению света огнестойкого ABS может достигать сравнимого с обычным ABS.