Углубленное изучение огнезащитной технологии ABS: выбор антипирена и стратегии применения

Углубленное изучение огнезащитной технологии ABS: выбор антипирена и стратегии применения

АБС-смола, полимерный материал, полученный в результате сополимеризации трех мономеров: акрилонитрила (А), бутадиена (В) и стирола (S), представляет собой термопластичный полимер, занимающий промежуточное положение между пластиками общего назначения и конструкционными пластиками. Его уникальные свойства, такие как превосходная ударопрочность, термостойкость, устойчивость к низким температурам, химическая стойкость, а также простота обработки и формования, а также превосходный блеск поверхности, делают АБС-пластик широко применяемым в автомобильной промышленности, электронике и электроприборах. , текстиль, товары для дома, строительные материалы и многие другие области. Поскольку применение АБС-смолы продолжает расширяться, требования к ее огнезащитным свойствам также возрастают.

В этом контексте углубленное обсуждение важности огнезащитной технологии АБС, чтобы понять эффективный способ улучшения огнезащитных свойств АБС, а также отбор соответствующего типа антипирена, стало в центре внимания промышленность. В этой статье вы найдете подробное объяснение основных моментов огнестойкой технологии ABS.

Острая потребность в огнестойкой технологии ABS

В современной жизни и промышленном производстве полимерные материалы отдают предпочтение своим уникальным свойствам. Однако с расширением сферы применения полимерных материалов все большее значение приобретает и значение их огнезащитных свойств. В Китае потребность в огнестойкости полимерных материалов становится все более актуальной.

АБС-смола, как горючий материал, имеет кислородный индекс всего 22%, горит быстро и с большим количеством дыма. Это не только создает угрозу безопасности персонала, но и может привести к загрязнению окружающей среды. Поэтому улучшение огнестойкости АБС-пластика стало важной исследовательской задачей. Однако, когда смола АБС используется отдельно, ее огнезащитные свойства плохие и не могут удовлетворить потребности практического применения. Чтобы улучшить огнезащитный эффект АБС-пластика, обычно необходимо добавлять антипирены. Однако стоит отметить, что добавление антипиренов имеет тенденцию отрицательно влиять на физико-механические свойства АБС, в частности, значительно снижаются ударные свойства изделий. При этом цена антипиренов обычно в два-три раза превышает цену АБС, что, несомненно, увеличивает стоимость продукции.

Стратегии улучшения огнезащитных свойств АБС-пластика

В ответ на проблемы, связанные с огнестойкостью АБС-пластика, исследователи и инженеры предложили различные стратегии по его улучшению. Эти стратегии в основном включают замену компонентов сополимера АБС, смешивание смол с высокими огнезащитными свойствами, добавление неорганических антипиренов и органических антипиренов.

1. Изменение компонентов сополимера АБС: один из методов состоит в добавлении трансбутилендиена или трибромстирола в качестве четвертого мономера и сополимеризации со стиролом, бутадиеном и акрилонитрилом с получением четырехкомпонентного огнезащитного сополимера. Преимущество этого метода заключается в хорошей огнестойкости и долговечности, но его необходимо добавлять в процесс полимеризации АБС, процесс сложен и дорог, поэтому он реже используется в практическом применении.

2. Смешивание смол с высокой огнестойкостью: Другой метод — улучшить огнезащитные свойства АБС-пластика путем смешивания смол с высокой огнестойкостью (таких как ПВХ, CPE и т. д.). Однако для эффективности этого метода требуется добавление большого количества смол с высокими огнезащитными свойствами, что окажет большее влияние на присущие АБС-пластикам свойства.

3. Добавьте неорганические антипирены: Неорганические антипирены, такие как гидроксид алюминия (Al(OH)₃), гидроксид магния (Mg(OH)₂) и триоксид молибдена (MoO₃), также являются эффективными средствами улучшения огнезащитных свойств АБС-пластика. Однако эти антипирены необходимо добавлять в больших количествах (обычно более 60 частей) для получения значительного огнезащитного эффекта, что приведет к значительному снижению механических свойств полимеров и производительности обработки, что приведет к потере их ценности.

4. Добавьте органические антипирены: Органические антипирены, такие как галогенные соединения и фосфорные антипирены, имеют то преимущество, что дают меньшее количество и хороший огнезащитный эффект. Однако эти антипирены также имеют плохую атмосферостойкость, высокую стоимость и черный дым при горении.

Чтобы сбалансировать огнезащитный эффект и стоимость, большая часть комплексного метода после трех добавок огнезащитного метода, чтобы подготовить лучшую производительность огнестойкой системы ABS с низким дымовыделением. Такой подход посредством тщательного отбора и дозирования антипиренов может одновременно обеспечить огнезащитные свойства, минимизировать влияние на физические и механические свойства АБС-пластика и контролировать затраты.

Выбор и применение антипиренов АБС

В технологии огнезащитных материалов ABS выбор антипиренов имеет решающее значение. По химическому составу и эксплуатационным характеристикам антипирены их можно разделить на две категории: галогенированные антипирены и негалогенированные антипирены.

Галогенированные антипирены

Галогенированные антипирены в основном относятся к бромным антипиренам, которые обладают преимуществами высокой огнезащитной эффективности, низкой дозировки и умеренной цены. Однако некоторые бромированные антипирены не соответствуют запрету RoHS и являются экологически чистыми продуктами, которые сейчас запрещены. Ниже приводится подробное описание нескольких распространенных бромированных антипиренов:

1. Полибромдифениловые эфиры: Антипирены на основе полибромдифенилового эфира включают октабромдифениловый эфир и декабромдифениловый эфир. Этот тип антипирена имеет высокую эффективность, низкую дозировку, а продукция имеет хорошие механические свойства. Однако теперь они запрещены, поскольку не соответствуют запрету RoHS.

2. Декабромдифенилэтан (ДБДПЭ).: ДБДПЭ является разновидностью бромистого антипирена без свободного брома и при горении не образует ПБД и ПБДЭ, которые строго запрещены запретом RoHS. Его стоимость сопоставима со стоимостью декабромдифенилового эфира, а оценка безопасности показывает, что ДБДПЭ является малотоксичным, нераздражающим антипиреном, оказывающим негативное воздействие на многочисленные гены in vivo и малотоксичным при повторных дозах. Таким образом, ДБДПЭ можно использовать в качестве альтернативы ПБДЭ при огнезащитной обработке АБС.

3. Сурьмяный антипирен: Антипирен сурьмы является важным синергистом антипирена, который можно использовать отдельно или в сочетании. Особенно при использовании в сочетании с галогенированными антипиренами он может значительно повысить эффективность галогенированных антипиренов. Основными разновидностями являются оксид сурьмы (Sb₂O₃), пятиокись сурьмы (Sb₂O₅) и антимонат натрия (NaSbO₃-1/4H₂O).

Заменитель триоксида сурьмы T3, разработанный компанией YINSU Flame Retardant Company, также может полностью заменить триоксид сурьмы и применяться в ABS. Добавленное количество в 1,2 раза превышает исходное количество триоксида сурьмы.

4. Бромированная эпоксидная смола: Бромированная эпоксидная смола представляет собой эпоксидную смолу, синтезированную из тетрабромбисфенола А. Она обладает превосходной текучестью расплава, высокой огнезащитной эффективностью, превосходной термостабильностью и светостойкостью. В то же время он также обладает хорошими физико-механическими свойствами и является идеальным антипиреном из АБС-пластика.

5. Бромотриазин: Бромотриазин — это новый тип антипирена с синергизмом брома и азота. Он в основном используется для огнестойких АБС-пластиков, ПБТ, ПК/АБС, УПП и других пластиковых изделий. Бромотриазин обладает хорошей термической стабильностью и электрическими свойствами, превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и светостойкости, хорошим огнезащитным эффектом, широко используется.

Безгалогеновый антипирен

С повышением осведомленности об окружающей среде и введением запрета RoHS, безгалогенные антипирены постепенно привлекают внимание.

1. Гидроксид алюминия и гидроксид магния: Эти два неорганических наполнителя предпочитаются в качестве антипиренов из-за их отсутствия галогенов, нетоксичности, снижения дымности и экономической эффективности.

Принцип их огнезащитного действия аналогичен, в основном за счет огнезащитного состава в конденсированной фазе (в условиях высоких температур гидроксид алюминия на поверхности материала АБС образует защитный слой, изоляцию кислорода, снижает воспламеняемость материала, уменьшает выделение горючих веществ). газы; гидроксид магния / АБС-композитный материал при сгорании, образование на поверхности плотного слоя древесного угля, изоляция тепла и продуктов разложения, диффузия тепла и изоляционный эффект, эффективно снижают скорость выделения тепла, задерживая горение. материала). Он может эффективно снизить скорость тепловыделения материала и замедлить процесс горения) и охлаждающий эффект (антипирены могут снизить температуру поверхности материала и зоны горения за счет теплопоглощающей дегидратации, фазового перехода, разложения и других теплопоглощающих свойств. реакции, предотвращают термическое разложение, уменьшают выделение горючих газов, разрушают условия устойчивого горения).

Однако при использовании отдельно он требует большого количества добавок и может существенно повлиять на механические свойства смолы, поэтому его обычно не используют в качестве основного антипирена.

2. Красный фосфорный антипирен: Этот антипирен содержит только фосфор, и его огнезащитная эффективность лучше, чем у других фосфорсодержащих антипиренов.

Его огнезащитный эффект в основном реализуется за счет огнезащитного состава в конденсированной фазе, то есть при высокой температуре на поверхности АБС образуется защитный слой, который может изолировать кислород, предотвратить теплопередачу и уменьшить выделение горючих газов. Чтобы реализовать огнезащитный эффект.

Например, маточная смесь красного фосфора АБС-П-20М, специально разработанная ИНСУ Компания Flame Retardant Company для ABS с добавлением около 20% может достичь UL94-V0, высокоэффективного безгалогенного огнезащитного эффекта. Общая стоимость антипирена значительно ниже стоимости галогенного антипирена.

3. Фосфор-азотные композитные антипирены: Азотсодержащие антипирены в основном используются для разбавления горючих газов или покрытия поверхности материала негорючими газами, такими как азот, образующимися в процессе разложения, для реализации огнезащитного эффекта. Обычные азотсодержащие антипирены включают меламин, цианурат меламина (MCA), пирофосфат меламина и так далее.

Огнезащитные средства расширяющегося типа с фосфором и азотом в качестве основных компонентов являются выдающимися среди безгалогенных антипиренов ABS. Соединения фосфора и соединения азота объединяются, образуя фосфорно-азотные антипирены, которые трудно горят из-за газов, выделяемых соединениями азота после нагревания, таких как N2, CO2, NH3, H2O и т. д., и они блокируют поступление кислорода. , чтобы реализовать огнезащитные синергетические и синергетические эффекты.

Будущее направление развития антипиренов АБС можно проанализировать со следующих точек зрения:

1. Защита окружающей среды и низкая токсичность: Хотя галогенированные антипирены по-прежнему являются основной продукцией на рынке, учитывая, что они могут выделять токсичные и коррозийные вещества при горении, рыночный спрос на безгалогенные, экологически чистые антипирены растет.

2. Высокая эффективность и многофункциональность: Важным направлением отрасли является исследование и разработка высокоэффективных и многофункциональных антипиренов. Эти антипирены могут снизить загрязнение окружающей среды и снизить затраты, не жертвуя при этом физическими и механическими свойствами основания.

3. Нанотехнологии и микроинкапсуляция: С развитием нанотехнологий и технологий микрокапсулирования стала возможной модификация поверхности и ультратонкая обработка неорганических антипиренов. Эти технологии помогают улучшить огнезащитные свойства неорганических антипиренов, уменьшить количество их добавок и повысить их эффективность за счет ультратонкой модификации поверхности, макромолекулярного связывания и других методов.

4. Технология компаундирования: В некоторых продуктах огнезащитный эффект объемного расширения реализуется за счет использования фосфорных элементов вместо галогенов. Такие композиты при добавлении специфических антипиренов способны образовывать на поверхности устойчивый карбонизированный слой, который изолирует, снижает проникновение кислорода, предотвращает стекание расплавленных полимеров и в то же время снижает выделение дыма и органических веществ. обеспечение защиты материала. Кроме того, маточная смесь обладает хорошей стабильностью при высоких температурах, простотой обработки и окрашивающими свойствами.

В условиях быстрого роста бытовой техники и автомобильной промышленности спрос на АБС-смолы в Китае продолжает расти, равно как и требования к экологически чистым и огнестойким свойствам АБС. Поэтому разработка новых антипиренов с отличными характеристиками является не только ключевой задачей в исследовании огнезащитных материалов, но и важным направлением развития индустрии АБС.