Aspectos de la modificación de retardantes de la llama de ABS, ¿cuáles son los retardantes de llama aplicables?

Aspectos de la modificación de retardantes de la llama de ABS, cuáles son los retardantes de la llama aplicables ?

La resina ABS es un copolímero compuesto por tres monómeros: acrilonitrilo (A), butadieno (B) y estireno (S). Es un polímero termoplástico que se encuentra entre los plásticos de uso general y los plásticos de ingeniería.

La resina ABS es conocida por su excelente resistencia al impacto, resistencia al calor, resistencia a baja temperatura, resistencia química, facilidad de procesamiento y buen brillo superficial. Debido a su amplia gama de aplicaciones en industrias automotrices, electrónicas, eléctricas, textiles, familiares y de construcción, la demanda de propiedades retardantes de llama en ABS ha aumentado.

Echemos un vistazo más de cerca a la importancia de los retardantes de la llama del ABS, los métodos para mejorar las propiedades de retardante de llama del ABS y los principales tipos de retardantes de llama utilizados para el ABS.

I. La importancia del retraso de la llama de ABS

Con la aplicación generalizada de polímeros en la vida moderna y diversas industrias, los requisitos para el retraso de la llama y otras propiedades de los materiales están aumentando. En China, la demanda de polímeros retardantes de llama se está volviendo más urgente.

Como la mayoría de los polímeros, el ABS es un material combustible (con un índice de oxígeno de solo 22%). Quema rápidamente y genera una gran cantidad de humo cuando se enciende. Por lo tanto, el retraso de la llama del ABS es un tema de investigación importante.

Cuando se usa solo, el ABS tiene malas propiedades de retardante de llama. En aplicaciones prácticas, se deben agregar retardantes de llama para mejorar su rendimiento de retardantes de llama. Sin embargo, la adición de retardantes de llama puede reducir las propiedades físicas y mecánicas del ABS, especialmente la resistencia al impacto de los productos, lo que puede disminuir significativamente. Además, los retardantes de la llama suelen ser de 2 a 3 veces más caros que ABS, lo que aumenta el costo de los productos.

La mayoría de los fabricantes nacionales usan decabromodiphenil éter (DebdE) como un retardante de la llama. Este retardante de la llama tiene un alto contenido de bromo, excelente estabilidad térmica, baja cantidad de adición y buen efecto de retardante de llama.

Sin embargo, con el desarrollo de aplicaciones modernas de alta tecnología, los retardantes de llama tradicionales ya no pueden cumplir con los requisitos del mercado para el rendimiento. Los retardantes de la llama futuros inevitablemente serán sin halógenos, eficientes, de bajo fumar, baja toxicidad y retardantes de llama compuestos multifuncionales.

II. Métodos principales para mejorar el rendimiento del retardante de la llama del ABS

Modificación de la composición del copolímero de ABS: por ejemplo, agregar anhídrido maleico o tribomostireno como un cuarto monómero para copolimerizar con estireno, butadieno y acrilonitrilo para producir un copolímero de retardante de llama de cuatro componentes. Este método proporciona un buen retraso de llama a largo plazo, pero debe agregarse durante el proceso de polimerización de ABS, que es complejo y costoso, por lo que rara vez se usa.

Mezcla con resinas altas retardantes de llama (por ejemplo, PVC, CPE, etc.): este método requiere una gran cantidad de alta resina retardante de llama para ser efectiva, lo que puede afectar significativamente las propiedades inherentes del ABS.

Agregar retardantes de la llama inorgánica (por ejemplo, AL (OH) ₃, Mg (OH) ₂, Moo₃, etc.): este método requiere una gran cantidad de retardante de llama (generalmente más de 60 partes) para lograr un efecto de retardante de llama notable, lo que puede reducir significativamente las propiedades mecánicas y de procesamiento del polymer, lo que hace que sea menos valioso para su uso.

Agregar retardantes de llama orgánica (por ejemplo, compuestos halogenados, retardantes de llama a base de fósforo, etc.): este método requiere menos retardante de llama y proporciona un buen rendimiento de retardantes de llama, pero tiene inconvenientes como resistencia al clima deficiente, alto costo y generación de humo negro durante la combustión.

Actualmente, la mayoría de los métodos implican una combinación de los últimos tres enfoques de retardantes de llama basados ​​en aditivos para preparar un sistema ABS de retardante de llama de bajo fuma con propiedades generales óptimas.

Iii. Tipos de retardantes de llama de ABS

Retardantes de llama halogenados

1. Retardantes de llama bromados: los retardantes de llama halogenados se refieren principalmente a los retardantes de la llama bromados, que se dividen en las siguientes categorías:

• Diphenil éteres polibrominados: incluyen octabromodiphenil éter y decabromodiphenil éter. Estos retardantes de llama son eficientes, requieren niveles de uso bajos y proporcionan buenas propiedades mecánicas a un costo moderado. Sin embargo, no cumplen con la Directiva ROHS y se consideran productos no ambientalmente amigables que ahora están prohibidos.

• Decabromodiphenil etano (DBDPE): dado que contiene bromo no libre, no pertenece a la categoría de éter de difenilo polibrominado y no produce sustancias como bifenilos polibrominados y éteres de difenilo polibrominados, que están estrictamente prohibidas por la directiva de ROHS, durante la combustión. Su costo es comparable al decabromodiphenil éter, y las evaluaciones de seguridad han demostrado que DBDPE es un retardante de llama de baja toxicidad y no irritante con efectos negativos sobre los genes genéticos y la baja toxicidad de dosis repetidas. Puede reemplazar los éteres difenílicos polibrominados como un retardante de llama para ABS.

• Resina epoxi bromada: la resina epoxi bromada se refiere a la resina epoxi sintetizada a partir de tetrabromobisfenol A. Tiene una excelente flujo de fusión, una alta eficiencia de retardante de llama, estabilidad térmica y de luz superior, y buenas propiedades físicas y mecánicas, lo que lo convierte en un retardante de llama ideal para los ABS.

2. Retardante de la llama de polietileno clorado (CPE): el CPE aparece como un polvo blanco, no es tóxico, soluble en hidrocarburos aromáticos y halogenados, e insoluble en hidrocarburos alifáticos. Se descompone por encima de 170 ° C, liberando gas de cloruro de hidrógeno. Debido a la ausencia de dobles enlaces insaturados en su estructura molecular y la presencia de grupos de cloro, tiene una estructura química estable, excelente resistencia al calor, resistencia al frío, resistencia a la intemperie, resistencia química, resistencia a ozono y propiedades de aislamiento eléctrico. Como polímero elastomérico, el CPE es compatible con varios polímeros y puede usarse como un modificador para ABS, PVC, PP, PE, PS, etc., ya que CPE contiene halógenos, tiene propiedades de retardantes de llama y puede usarse como un retardante de la llama secundaria. Además, el CPE es más barato que el ABS, lo que lo convierte en una opción ideal para la modificación de ABS-retardante de llama.

3 . ​Esto indica que el CPE tiene propiedades de retardante de llama y puede usarse como un retardante de llama secundaria. Después de agregar CPE, la resistencia de impacto del material compuesto aumenta significativamente, lo que sugiere un efecto sinérgico entre CPE y SB₂O₃. Además, la adición de CPE/SB₂O₃ reduce significativamente la tasa de generación de humo del material compuesto, lo que indica que CPE/SB₂O₃ también tiene un buen efecto de supresión de humo en el ABS.

Retardantes de llama sin halógenos

1. Hidróxido de aluminio e hidróxido de magnesio: el hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio son dos retardantes de llama de tipo relleno inorgánico comunes. Se caracterizan por ser libres de halógenos, no tóxicos, supresiones de humo y rentables.

Their flame-retardant mechanisms are essentially the same, involving both the condensed-phase mechanism (ie, at high temperatures, aluminum hydroxide forms a condensed phase on the surface of ABS, isolating air, preventing heat transfer, and reducing the release of combustible gases; magnesium hydroxide/ABS composites form a dense char layer when burned) and the cooling mechanism (ie, the El retardante de la llama sufre deshidratación endotérmica, transición de fase, descomposición u otras reacciones endotérmicas, reduciendo la temperatura de la superficie del polímero y la zona de combustión, evitando la degradación térmica y, por lo tanto, reduciendo la volatilización de los gases combustibles, finalmente, desacoplando las condiciones que sostienen la combustión del polimero).

Sin embargo, cuando se usan solo, requieren grandes cantidades y alteran significativamente las propiedades mecánicas de la resina, por lo que generalmente no se usan como retardantes de llama primaria.

2. Fósforo rojo encapsulado: el fósforo rojo encapsulado contiene solo el elemento-retardante de llama fósforo y tiene una mayor eficiencia de retardante de llama que otros retardantes de llama a base de fósforo. Su mecanismo de retardante de llama se basa principalmente en el retraso de la llama de la fase condensada, es decir, a altas temperaturas, el fósforo rojo encapsulado forma una fase condensada en la superficie de ABS, aislar el aire, evitar la transferencia de calor y reducir la liberación de gases combustibles para lograr retraso de la llama.

Sin embargo, el uso de fósforo rojo encapsulado solo no proporciona efectos significativos de retardante de llama en el ABS, pero combinarlo con otros agentes sinérgicos puede lograr mejores resultados de retardantes de llama. La investigación ha encontrado que cuando la cantidad de fósforo rojo encapsulado es del 9% y la cantidad de hidróxido de aluminio es del 20%, se pueden obtener un ABS sinérgico ideal, amigable con el medio ambiente, retardante de llama con buenas propiedades mecánicas y retardantes de llama.

3. Retardantes de la llama compuesta de fósforo-nitrógeno: los retardantes de llama que contienen nitrógeno funcionan principalmente al formar gases no combustibles como el nitrógeno durante la descomposición, que diluyen y desplazan los gases combustibles o cubren la superficie del material para lograr retraso de la llama. Los ejemplos comunes incluyen melamina, cianuración de melamina (MCA) y pirofosfato de melamina.

Los retardantes de la llama de fósforo-nitrógeno, que consisten principalmente en fósforo y nitrógeno, se han vuelto populares en el retraso de la llama libre de halógenos para ABS. Cuando los compuestos de fósforo se combinan con nitrógeno, forman retardantes de la llama de fósforo-nitrógeno. Los compuestos de nitrógeno liberan gases como N₂, CO₂, NH₃ y H₂O al calentar, lo que bloquea el suministro de oxígeno, logrando los efectos sinérgicos y mejorados de retardantes de llama.

IV. Tendencias de desarrollo de los retardantes de la llama de ABS

Al observar la investigación, el desarrollo y el progreso de los retardantes de la llama en los últimos años, se pueden observar las siguientes tendencias:

1 . Por lo tanto, la demanda de retardantes de llama sin halógenos y ecológicos está aumentando.

2. Alta eficiencia y multifuncionalidad: desarrollar retardantes de llama con alta eficiencia y múltiples funciones no solo puede reducir el impacto en las propiedades físicas y mecánicas del material base, sino también ayudar a reducir la contaminación y reducir los costos.

3. Tecnologías de nano y microcápsulas: con el desarrollo continuo de tecnologías de nano y microcápsulas, la modificación de la superficie y el ultrafinamiento de los retardantes de llama inorgánicos se están convirtiendo en la dirección del desarrollo. Dado que los retardantes de llama inorgánicos tienen malos efectos de retardantes de llama y requieren grandes adiciones, se necesitan nuevas tecnologías como el ultrafinemento, la modificación de la superficie y el enlace macromolecular para mejorar su rendimiento.

4. Aplicación de la tecnología de formulación compuesta: algunos productos utilizan elementos de fósforo para reemplazar los halógenos, logrando retraso de llama a través de la expansión del volumen. Cuando se agregan a materiales compuestos, estos retardantes de llama espuma y reticulación, formando una capa de carbón estable en la superficie del material. Esta capa de carbón puede bloquear el calor, reducir la entrada de oxígeno, evitar el goteo del polímero fundido y una menor concentración de humo y emisiones orgánicas, proporcionando una buena protección para el material. Además, este Masterbatch tiene una buena estabilidad de alta temperatura, es fácil de procesar y tiene excelentes propiedades de coloración.

V. Conclusión

Con el rápido desarrollo del aparato local y las industrias automotrices, el consumo de resina ABS en China está creciendo rápidamente, y se están colocando mayores requisitos sobre la amistad ambiental y el retraso de la llama del ABS. El desarrollo de nuevos tipos de retardantes de llama con un rendimiento excelente no es solo un tema de investigación importante en los materiales de retardantes de llama, sino también una dirección clave para el desarrollo de ABS.

Los retardantes de llama halogenados tradicionales, como decabromodiphenil éter (Debde), son efectivos pero enfrentan desafíos ambientales. En respuesta, la industria está cambiando hacia los retardantes de llama sin halógenos, de alta eficiencia y multifuncionales. Se discuten métodos como modificar la composición del copolímero ABS, la combinación con altas resinas de retardantes de llama y agregar retardantes de llama inorgánicos u orgánicos, con un enfoque en lograr propiedades mecánicas de bajo fumar y mejorar.

Yinsu Flame Retardant está a la vanguardia de esta innovación, ofreciendo una gama de productos adaptados para ABS. Su retardante de llama de fósforo rojo ABS-P-20M proporciona un excelente retraso de la llama con un impacto mínimo en las propiedades mecánicas. El antimonio bromuro masterbatch para ABS YS-BRT y la serie de retardantes de la llama de antimonio compuesto están diseñados para mejorar el rendimiento del retardante de la llama mientras se mantiene una alta estabilidad térmica y facilidad de procesamiento. Estos productos ejemplifican la tendencia de la industria hacia los retardantes de llama de alto rendimiento y amigables con el medio ambiente, alineándose con las crecientes demandas de las aplicaciones modernas.