ABS-Flammschutzmittel-Methoden und Flammschutzmittelauswahl

ABS-Flammschutzmittel-Methoden und Flammschutzmittelauswahl

ABS-Harz ist ein thermoplastisches Polymer zwischen Allzweckkunststoffen und technischen Kunststoffen, bei dem es sich um eine Copolymerisation von drei Monomeren handelt: Acrylnitril (A), Butadien (B) und Styrol (S).

ABS-Harz weist Schlagfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen, chemische Beständigkeit, einfache Verarbeitung und Formgebung sowie Oberflächenglanz und andere Eigenschaften auf und wird heute häufig in der Automobil-, Elektronik-, Elektrogeräte-, Textil-, Haushaltsgeräte- und Baustoffbranche sowie in anderen Bereichen eingesetzt Auch die Flammschutzanforderungen an ABS werden immer höher.

Lassen Sie uns als Nächstes eine Bestandsaufnahme der Bedeutung der flammhemmenden Modifikation von ABS, der wichtigsten Methoden und der anwendbaren Arten von Flammschutzmitteln vornehmen.

Die Bedeutung der flammhemmenden Modifikation von ABS

Mit der breiten Anwendung von Polymeren im modernen Leben und in verschiedenen Industrien stellen die Menschen immer höhere Anforderungen an die Flammhemmung und andere Eigenschaften von Materialien. Auch Chinas Anforderungen an flammhemmende Polymermaterialien werden immer dringlicher.

Wie die meisten Polymermaterialien ist ABS ein brennbares Material (sein Sauerstoffindex beträgt nur 22 %), brennt schnell, wenn es Feuer fängt, und erzeugt viel Rauch, daher ist die Flammhemmung von ABS ein wichtiges wissenschaftliches Forschungsthema.

Die alleinige Verwendung von ABS, wenn das Flammschutzmittel schlecht ist, führt in praktischen Anwendungen zum Hinzufügen von Flammschutzmitteln zur Verbesserung der Flammschutzwirkung und zum Hinzufügen von Flammschutzmitteln zu einer Verringerung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von ABS, insbesondere hat die Schlagfestigkeit des Produkts erheblich abgenommen , und normalerweise beträgt der Preis für Flammschutzmittel das 2-3-fache des Preises für ABS, so dass die Kosten des Produkts steigen.

Das von den meisten inländischen Herstellern verwendete Flammschutzmittel ist Decabromdiphenylether (DEBDE), das einen hohen Bromgehalt, eine ausgezeichnete thermische Stabilität, eine geringe Zusatzmenge und eine gute flammhemmende Wirkung aufweist.

Durch den Einsatz moderner High-Tech-Technologie ist das traditionelle Flammschutzmittel jedoch weit davon entfernt, die Marktanforderungen an seine Leistung zu erfüllen. Die Zukunft des neuen Flammschutzmittels wird halogenfrei, hocheffizient, raucharm, wenig toxisch und vielseitig sein -funktioneller flammhemmender Verbundwerkstoff.

Die wichtigsten Methoden zur flammhemmenden Modifikation von ABS

1. Ändern Sie die Komponenten des ABS-Copolymers, wie zum Beispiel die Zugabe von Transbutylensuccinat oder Tribromstyrol als viertes Monomer und die Copolymerisation von Styrol, Butadien und Acrylnitril, um ein vierkomponentiges flammhemmendes Copolymer zu erhalten. Diese Methode hat eine gute flammhemmende Haltbarkeit, muss jedoch im Prozess der ABS-Polymerisation hinzugefügt werden, und ihr Prozess ist kompliziert und teuer, sodass sie weniger verwendet wird.

2. Mischen von schwer entflammbarem Harz (z. B. PVC, CPE usw.). Um wirksam zu sein, muss dieser Methode eine große Menge hochflammhemmender Harze zugesetzt werden, was sich stark auf die inhärenten Eigenschaften von ABS auswirkt.

3. Zugabe anorganischer Flammschutzmittel (wie Al(OH)3, Mg(OH)2, MoO3 usw.). Die bei diesem Verfahren verwendeten Flammschutzmittel müssen in großen Mengen (normalerweise mehr als 60 Teile) zugesetzt werden, um eine signifikante Flammschutzwirkung zu erzielen, was zu einer erheblichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften des Polymers führt Wertverlust.

4. Fügen Sie organische Flammschutzmittel hinzu (z. B. Halogenverbindungen, Phosphor-Flammschutzmittel usw.). Die Methode des flammhemmenden Additivs hat zwar eine geringere flammhemmende Wirkung, weist jedoch eine schlechte Witterungsbeständigkeit und teuren schwarzen Rauch beim Verbrennen auf.

Gegenwärtig werden die meisten der drei letztgenannten additiven Flammschutzmethoden verwendet, um eine bessere Leistung des raucharmen flammhemmenden ABS-Systems zu erzielen.

Klassifizierung von ABS-Flammschutzmitteln

1. Halogenflammschutzmittel

Bromierte Flammschutzmittel

Unter halogenierten Flammschutzmitteln versteht man hauptsächlich bromierte Flammschutzmittel. Bromierte Flammschutzmittel werden in die folgenden Kategorien unterteilt.

ICH. PBDEs: Zu den PBDEs gehören Octabromdiphenylether (OctaBDE) und Decabromdiphenylether (DecaBDE) usw. Diese Art von Flammschutzmitteln zeichnet sich durch eine hohe Wirksamkeit und niedrige Dosierung aus, und die Produkte weisen gute mechanische Eigenschaften und einen moderaten Preis auf. Allerdings entsprechen diese Flammschutzmittel nicht dem RoHS-Verbot, sind nicht umweltfreundliche Produkte und sind mittlerweile verboten.

II. Decabromdiphenylethan (DBDPE): Aufgrund des Vorhandenseins von unfreiem Brom gehört es nicht zur Kategorie der polybromierten Diphenylether und erzeugt beim Verbrennen keine polybromierten Biphenyle und polybromierten Diphenylether sowie andere durch das RoHS-Verbot verbotene Stoffe.

Seine Kosten sind vergleichbar mit Decabromdiphenylether, und die Sicherheitsbewertung zeigt, dass DBDPE ein Flammschutzmittel mit geringer Toxizität, nicht reizend, negativ für viele genetische Gene in vivo und mit geringer Toxizität bei wiederholter Gabe ist, so dass es anstelle von PBDEs verwendet werden kann ein Flammschutzmittel für ABS.

Darüber hinaus ist Antimon-Flammschutzmittel ein wichtiger Flammschutzsynergist und kann allein oder in Kombination verwendet werden. Insbesondere in Verbindung mit halogenierten Flammschutzmitteln kann die Wirksamkeit von halogenierten Flammschutzmitteln erheblich verbessert werden. Halogenierte Flammschutzmittel sind ein unverzichtbarer Synergist. Die Hauptsorten sind Sb₂O₃, Sb₂O₅ und Natriumantimonat (NaSbO₃-1/4H₂O) und so weiter.

III. Bromiertes Epoxidharz: Unter bromiertem Epoxidharz versteht man das aus Tetrabrombisphenol A synthetisierte Epoxidharz. Es verfügt über eine ausgezeichnete Schmelzfließfähigkeit, eine hohe Flammschutzwirkung, eine ausgezeichnete thermische Stabilität und Lichtstabilität sowie gute physikalische und mechanische Eigenschaften, was ein ideales Flammschutzmittel für ABS darstellt.

Flammhemmend aus chloriertem Polyethylen (CPE).

CPE hat das Aussehen eines weißen Pulvers, ist ungiftig, löslich in aromatischen Kohlenwasserstoffen und Halogenkohlenwasserstoffen, unlöslich in aliphatischen Kohlenwasserstoffen, zersetzt sich über 170 °C und setzt Chlorwasserstoffgas frei.

Da die Molekülstruktur von CPE keine ungesättigten Doppelbindungen und keinen Zugang zu Chlorgruppen enthält und Chloratome zufällig entlang der Polyethylenkette verteilt sind, weist es eine stabile chemische Struktur, eine ausgezeichnete Wärmealterungsbeständigkeit, Kältebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit, chemische Beständigkeit und Ozon auf Widerstand und elektrische Isolierung.

Als Elastomerpolymer weist CPE eine gute Kompatibilität mit vielen Arten von Polymeren auf und kann als Modifikator für ABS, PVC, PP, PE, PS usw. verwendet werden. Gleichzeitig enthält CPE Halogene.

Da CPE Halogene enthält, ist es flammhemmend und kann als zweites Flammschutzmittel verwendet werden. Der Preis von CPE ist niedriger als der von ABS, sodass CPE eine ideale Wahl für die Modifikation von flammhemmendem ABS ist.

Synergistische flammhemmende Wirkung von CPE und Sb₂O₃: Hinzufügen von CPE zum Material aus ABS und dem flammhemmenden Verbundwerkstoff DBDPE/Sb₂O₃, der Sauerstoffindex des Verbundmaterials erhöht sich und die Wärmefreisetzungsrate, die effektive Verbrennungswärme und die Massenverlustrate werden verringert, was darauf hinweist, dass CPE eine flammhemmende Wirkung hat und als zweites verwendet werden kann schwer entflammbar.

Nach der Zugabe von CPE wurde die Schlagzähigkeit der Verbundwerkstoffe erheblich verbessert, was auf den synergistischen Effekt zwischen CPE und Sb hinweist₂O₃. Darüber hinaus wurde nach Zugabe von CPE/Sb₂O₃, kann die Rauchentwicklungsrate des Verbundmaterials deutlich reduziert werden, was darauf hindeutet, dass CPE/Sb₂O₃ Hat auch für ABS eine sehr gute Rauchunterdrückungswirkung.

2. Halogenfreie Flammschutzmittel

Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid: Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid sind zwei gängige Flammschutzmittel vom Typ anorganischer Füllstoffe, die sich durch Halogenfreiheit, Ungiftigkeit, Rauchunterdrückung und Kosten auszeichnen.

Der flammhemmende Mechanismus ist im Grunde der gleiche, es handelt sich um einen flammhemmenden Mechanismus mit kohäsiver Phase (d. h. Hochtemperatur-Aluminiumhydroxid bildet auf der Oberfläche des ABS eine kohäsive Phase, isoliert von der Luft, um Wärmeübertragung zu verhindern und die Menge an brennbarem Gas zu reduzieren Freisetzung: Verbrennung von Magnesiumhydroxid / ABS-Verbundmaterial, Bildung einer dichten Holzkohleschicht an der Oberfläche.

Die Bildung der Holzkohleschicht kann die Verbrennungswärme an den unverbrannten Teil der Rückkopplungs- und Zersetzungsprodukte zum Flammenbereich der Verbrennungsdiffusion blockieren, die Rolle der Wärmeisolierung und -isolierung spielen und die Wärmefreisetzungsrate des effektiv reduzieren Material, um die Verbrennung des Materials zu verlangsamen) und Kühlmechanismus (d. h. Flammschutzmittel erfährt wärmeabsorbierende Dehydrierung, Phasenänderung, Zersetzung oder andere wärmeabsorbierende Reaktionen, reduzieren die Temperatur der Polymeroberfläche und des Verbrennungsbereichs, um thermisches zu verhindern Abbau und verringern so die Menge der Verflüchtigung brennbarer Gase und zerstören letztendlich das Verbrennungsgas.

Die allein zugesetzte Dosierung ist jedoch groß und die mechanischen Eigenschaften des Harzes verändern sich stark, sodass diese beiden Flammschutzmittel im Allgemeinen nicht als Hauptflammschutzmittel verwendet werden.

Beschichteter roter Phosphor: Beschichteter roter Phosphor enthält nur das flammhemmende Element Phosphor und seine Flammschutzwirkung ist höher als bei anderen phosphorhaltigen Flammschutzmitteln. Sein Flammschutzmechanismus basiert auf einem Flammschutzmittel mit kohäsiver Phase, d. h. bei hoher Temperatur bildet der beschichtete rote Phosphor eine kohäsive Phase auf der ABS-Oberfläche, die die Luft isoliert, die Wärmeübertragung verhindert und die Menge an brennbarem Gas reduziert Freisetzung, um den flammhemmenden Zweck zu erreichen.

Allerdings ist die Wirkung der Flammhemmung von ABS bei Verwendung von beschichtetem rotem Phosphor allein nicht offensichtlich, und eine bessere Flammhemmung kann durch die Verwendung mit anderen Synergisten erzielt werden. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Menge des beschichteten roten Phosphors 9 % und die Menge des Aluminiumhydroxids 20 % beträgt, die mechanischen und flammhemmenden Eigenschaften erhalten werden können, die wünschenswerter sind als synergistischer, umweltschützender flammhemmender ABS.

Flammschutzmittel aus Phosphor- und Stickstoffverbund: Stickstoffhaltige Flammschutzmittel werden hauptsächlich im Zersetzungsprozess verwendet, um Stickstoff und andere nicht brennbare Gase zu bilden, brennbare Gase zu verdünnen und zu verdünnen oder die Oberfläche des Materials und des Flammschutzmittels zu bedecken. Die häufigsten sind Melamin, Melamincyanurat (MCA), Melaminpyrophosphat und so weiter.

Phosphor und Stickstoff sind die Hauptbestandteile des Flammschutzmittels vom Expansionstyp, das zu einem halogenfreien ABS-Flammschutzmittel wird. Wenn sich die Phosphorverbindungen mit dem Stickstoff verbinden, können nach dem Phosphor-Stickstoff-Flammschutzmittel aufgrund der Wärmeabgabe der Stickstoffverbindungen N gebildet werden₂, CO₂, NH₃, H₂O und andere Gase, diese nicht brennbaren Gase, blockieren die Sauerstoffzufuhr, um den Zweck der flammhemmenden Verbesserung und synergistischen Wirkung zu erreichen.

Entwicklungstrend von ABS-Flammschutzmitteln

Bei der Forschung, Entwicklung und Entwicklung von Flammschutzmitteln in den letzten Jahren lässt sich erkennen, dass der Entwicklungstrend stimmt.

1. Umweltschutz und geringe Toxizität. Halogen-Flammschutzmittel werden immer noch die Hauptart von Flammschutzmitteln sein, aber aufgrund der Verbrennung dieser Art von Flammschutzmitteln werden giftige und ätzende Substanzen entstehen, und daher wird die Nachfrage nach halogenfreien Flammschutzmitteln und umweltfreundlichen Flammschutzmitteln steigen.

2. Eeffizient, multifunktional. Die Entwicklung effizienter, multifunktionaler Flammschutzmittel wird nicht nur von Vorteil sein, um die Auswirkungen von Flammschutzmitteln auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Substrats zu verringern und gleichzeitig die Umweltverschmutzung zu verringern, sondern auch die Kosten zu senken.

3. Nano- und Mikroverkapselung. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Nano- und Mikroverkapselungstechnologie ist die Oberflächenmodifikation anorganischer und ultrafeiner Flammschutzmittel die Entwicklungsrichtung. Aufgrund der schlechten flammhemmenden Wirkung anorganischer Flammschutzmittel muss die Zugabe großer Mengen durch neue Technologien wie Ultrafein, Oberflächenmodifikation, makromolekulare Bindung verbessert werden.

4. Anwendung der Compoundiertechnologie. Einige Produkte verwenden Phosphorelemente, um das ursprüngliche Halogen zu ersetzen und durch Volumenexpansion eine flammhemmende Wirkung zu erzielen. Wenn das Produkt dem Verbundmaterial hinzugefügt wird, schäumt und vernetzt das darin enthaltene Flammschutzmittel und bildet eine stabile karbonisierte Schicht auf der Oberfläche des Materials.

Die karbonisierte Schicht kann Hitze blockieren, den Sauerstoffeintritt reduzieren, das Tropfen von geschmolzenem Polymer verhindern, die Rauchkonzentration und die Emission organischer Stoffe reduzieren und eine gute Rolle beim Schutz des Materials spielen. Und das Masterbatch weist eine gute Hochtemperaturstabilität, eine einfache Verarbeitung und eine gute Färbeleistung auf.

Abschluss

Nachdem wir die Bedeutung der flammhemmenden Modifizierung von ABS, die wichtigsten Methoden und die anwendbaren Arten von Flammschutzmitteln besprochen haben, müssen wir den herausragenden Beitrag von YINSU auf diesem Gebiet erwähnen. Die von ABS eingeführten flammhemmenden Produktlinien Flammschutzmittelunternehmen YINSU, einschließlich rotem Phosphor-Flammschutzmittel ABS-P-20M, Antimonbromid-Masterbatch für ABS YS-BRT und Verbund-Antimon-Flammschutzmittel der T-Serie, basieren alle auf dem Designkonzept von Umweltschutz, hoher Effizienz und Multifunktionalität. Diese Produkte erfüllen nicht nur die vom Markt für ABS-Materialien geforderten hohen Anforderungen an die Flammschutzleistung, sondern berücksichtigen auch Kosteneffizienz und Umweltfreundlichkeit.

Mit der rasanten Entwicklung der Haushaltsgeräteindustrie und der Automobilindustrie wächst der Verbrauch von ABS-Harz in China rasant, und auch der Umweltschutz und die Flammhemmung von ABS stellen höhere Anforderungen, während die Entwicklung neuer Flammschutzmittel mit hervorragender Leistung nicht der Fall ist nicht nur ein wichtiges Thema in der Forschung zu flammhemmenden Materialien, sondern auch die Richtung der Entwicklung von ABS.