Métodos de compuestos ignífugos ABS y selección de ignífugos

Métodos de compuestos retardantes de llama ABS y selección de retardantes de llama

La resina ABS es un polímero termoplástico entre los plásticos de uso general y los plásticos de ingeniería, que es una copolimerización de tres monómeros: acrilonitrilo (A), butadieno (B) y estireno (S).

La resina ABS tiene resistencia al impacto, resistencia al calor, resistencia a bajas temperaturas, resistencia química, fácil procesamiento y moldeado y brillo superficial y otras propiedades, ahora se usa ampliamente en automoción, electrónica, electrodomésticos, textiles, electrodomésticos y materiales de construcción y otros campos, por lo que Los requisitos de retardo de llama del ABS también son cada vez más altos.

A continuación, hagamos un balance de la importancia de la modificación del retardante de llama ABS, los principales métodos y tipos de retardantes de llama aplicables.

La importancia de la modificación del retardante de llama del ABS

Con la amplia aplicación de los polímeros en la vida moderna y en diversas industrias, las personas tienen requisitos cada vez mayores en cuanto a retardo de llama y otras propiedades de los materiales. Los requisitos de China para materiales poliméricos retardantes de llama también son cada vez más urgentes.

Como la mayoría de los materiales poliméricos, el ABS es un material inflamable (su índice de oxígeno es solo del 22%), se quema rápidamente cuando se incendia y produce mucho humo, por lo que el retardo de llama del ABS es un tema importante de investigación científica.

El uso de ABS solo cuando el retardante de llama es deficiente, en aplicaciones prácticas agregar retardantes de llama para mejorar su efecto retardante de llama y agregar retardantes de llama reducirá las propiedades físicas y mecánicas del ABS, especialmente el rendimiento de impacto del producto ha disminuido significativamente. , y normalmente el precio del retardante de llama es 2-3 veces el precio del ABS, por lo que el costo del producto aumenta.

El retardante de llama utilizado por la mayoría de los fabricantes nacionales es el éter decabromodifenilo (DEBDE), que tiene un alto contenido de bromo, excelente estabilidad térmica, pequeña cantidad de aditivo y buen efecto retardante de llama.

Sin embargo, con la aplicación de la alta tecnología moderna, el retardante de llama tradicional ha estado lejos de cumplir con los requisitos del mercado para su desempeño; el futuro del nuevo retardante de llama será libre de halógenos, de alta eficiencia, con bajo nivel de humo, baja toxicidad y multiuso. -retardante de llama compuesto funcional.

Los principales métodos de modificación del retardante de llama ABS.

1. Cambie los componentes del copolímero ABS, como agregar succinato de transbutileno o tribromoestireno como cuarto monómero y copolimerización de estireno, butadieno y acrilonitrilo, para obtener un copolímero retardante de llama de cuatro componentes. Este método tiene una buena durabilidad del retardante de llama, pero es necesario agregarlo en el proceso de polimerización del ABS, y su proceso es complicado y costoso, por lo que se usa menos.

2. Mezcla de resina con alto contenido de retardo de llama (como PVC, CPE, etc.). Este método necesita agregar una gran cantidad de resina con alto contenido de retardo de llama para que sea efectivo, lo que afectará en gran medida las propiedades inherentes del ABS.

3. Adición de retardantes de llama inorgánicos (como Al(OH)3, Mg(OH)2, MoO3, etc.). Los retardantes de llama utilizados en este método deben agregarse en grandes cantidades (generalmente más de 60 partes) para tener un efecto retardante de llama significativo, lo que conducirá a una disminución significativa en las propiedades mecánicas y de procesamiento del polímero, el pérdida de valor.

4. Agregue retardantes de llama orgánicos (como compuestos halógenos, retardantes de llama de fósforo, etc.). El método del aditivo retardante de llama, aunque menos, tiene un buen efecto retardante de llama, pero tiene poca resistencia a la intemperie y humo negro y costoso al quemarse.

En la actualidad, la mayoría de los últimos tres métodos retardantes de llama aditivos para preparar un mejor rendimiento del sistema ABS retardante de llama de bajo humo.

Clasificación de retardantes de llama ABS.

1. Retardantes de llama halógenos

Retardantes de llama bromados

Los retardantes de llama halogenados se refieren principalmente a retardantes de llama bromados. Los retardantes de llama bromados se dividen en las siguientes categorías.

I. PBDE: Los PBDE incluyen éter de octabromodifenilo (octaBDE) y éter decabromodifenilo (decaBDE), etc. Este tipo de retardante de llama tiene alta eficiencia y dosis bajas, y los productos tienen buenas propiedades mecánicas y un precio moderado. Sin embargo, estos retardantes de llama no cumplen con la prohibición RoHS, no son productos respetuosos con el medio ambiente y ahora están prohibidos.

II. Decabromodifeniletano (DBDPE): Debido a la presencia de bromo no libre, no pertenece a la categoría de éteres de difenilo polibromados y no produce bifenilos polibromados ni éteres de difenilo polibromados cuando se quema ni otras sustancias prohibidas por la prohibición RoHS.

Su costo es comparable al del éter decabromodifenilo, y la evaluación de seguridad muestra que el DBDPE es un retardante de llama no irritante, de baja toxicidad, negativo para muchos genes genéticos in vivo y de baja toxicidad a dosis repetidas, por lo que puede usarse en lugar de los PBDE como un retardante de llama para ABS.

Además, el retardante de llama de antimonio es un importante sinergista retardante de llama, se puede usar solo o en combinación, especialmente junto con retardantes de llama halogenados puede mejorar en gran medida la eficacia de los retardantes de llama halogenados, el retardante de llama halogenado es un sinergista indispensable. Las principales variedades son Sb₂O₃, sb₂O₅ y antimonato de sodio (NaSbO₃-1/4H₂O) y así sucesivamente.

III. Resina epoxi bromada: La resina epoxi bromada se refiere a la resina epoxi sintetizada a partir de tetrabromobisfenol A. Tiene una excelente fluidez en estado fundido, alta eficiencia retardante de llama, excelente estabilidad térmica y estabilidad a la luz, y buenas propiedades físicas y mecánicas, lo que la convierte en un retardante de llama ideal para ABS.

Retardante de llama de polietileno clorado (CPE)

El CPE tiene la apariencia de un polvo blanco, no tóxico, soluble en hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos halogenados, insoluble en hidrocarburos alifáticos, se descompone por encima de 170 ℃, liberando gas cloruro de hidrógeno.

Debido a que la estructura molecular del CPE no contiene dobles enlaces insaturados ni acceso a grupos de cloro, y los átomos de cloro se distribuyen aleatoriamente a lo largo de la cadena de polietileno, tiene una estructura química estable, excelente resistencia al envejecimiento por calor, resistencia al frío, resistencia a la intemperie, resistencia química, ozono. Resistencia y aislamiento eléctrico.

Como polímero elastomérico, el CPE tiene buena compatibilidad con muchos tipos de polímeros y puede usarse como modificador para ABS, PVC, PP, PE, PS, etc. Al mismo tiempo, el CPE contiene halógenos.

Mientras tanto, debido a que el CPE contiene halógenos, es retardante de llama y puede usarse como segundo retardante de llama, y ​​el precio del CPE es más bajo que el del ABS, por lo que el CPE es una opción ideal para la modificación del ABS retardante de llama.

Efecto retardante de llama sinérgico de CPE y Sb.₂O₃: añadiendo CPE al material de ABS y retardante de llama compuesto DBDPE/Sb₂O₃, el índice de oxígeno del material compuesto aumentará y la tasa de liberación de calor, el calor efectivo de combustión y la tasa de pérdida de masa se reducirán, lo que indica que el CPE tiene un efecto retardante de llama y puede usarse como un segundo retardante de llama.

Después de agregar CPE, la resistencia al impacto de los compuestos mejoró enormemente, lo que indica el efecto sinérgico entre CPE y Sb.₂O₃. Además, después de agregar CPE/Sb₂O₃, la tasa de generación de humo del material compuesto se puede reducir significativamente, lo que indica que CPE/Sb₂O₃ También tiene un muy buen efecto de supresión de humo para ABS.

2. Retardantes de llama sin halógenos

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, que se caracterizan por no ser halógenos, no son tóxicos, suprimen el humo y son económicos.

El mecanismo retardante de llama es básicamente el mismo: es un mecanismo retardante de llama de fase cohesiva (es decir, hidróxido de aluminio a alta temperatura en la superficie del ABS para formar una fase cohesiva, aislada del aire, para evitar la transferencia de calor y reducir la cantidad de gas inflamable. Liberación: combustión de material compuesto de hidróxido de magnesio/ABS, la superficie de la formación de una densa capa de carbón.

La formación de la capa de carbón puede bloquear el calor de la combustión a la parte no quemada de los productos de retroalimentación y descomposición al área de la llama de la difusión de la combustión, desempeñar el papel de aislamiento térmico, aislamiento, puede reducir efectivamente la tasa de liberación de calor del material, para ralentizar la combustión del material) y mecanismo de enfriamiento (es decir, el retardante de llama sufre deshidratación, cambio de fase, descomposición u otras reacciones de absorción de calor, reduce la temperatura de la superficie del polímero y el área de combustión, para evitar la combustión térmica). degradación, y así reducir la cantidad de volatilización de gas inflamable y, en última instancia, destruir el gas de combustión.

Sin embargo, la dosis que se agrega sola es grande y las propiedades mecánicas de la resina cambian considerablemente, por lo que estos dos retardantes de llama generalmente no se usan comúnmente como retardantes de llama principales.

Fósforo rojo recubierto: El fósforo rojo recubierto contiene solo el elemento retardante de llama fósforo, y su eficiencia retardante de llama es mayor que la de otros retardantes de llama que contienen fósforo. Su mecanismo retardante de llama se basa en retardante de llama de fase cohesiva, es decir, a alta temperatura, el fósforo rojo recubierto forma una fase cohesiva en la superficie del ABS, que aísla el aire, evita la transferencia de calor y reduce la cantidad de gas inflamable. liberación, para lograr el propósito retardante de llama.

Sin embargo, el efecto retardante de llama del ABS utilizando fósforo rojo recubierto solo no es obvio, y se puede obtener un mejor retardante de llama usándolo con otros sinergistas. Se ha descubierto que cuando la cantidad de fósforo rojo recubierto es del 9%, la cantidad de hidróxido de aluminio es del 20%, las propiedades mecánicas y retardantes de llama que se pueden obtener son más deseables y sinérgicas de protección ambiental del ABS retardante de llama.

Retardante de llama compuesto de fósforo y nitrógeno: Los retardantes de llama que contienen nitrógeno se utilizan principalmente en el proceso de descomposición para formar nitrógeno y otros gases no combustibles, diluir y diluir gases inflamables o cubrir la superficie del material y retardante de llama. Los más comunes son la melamina, el cianurato de melamina (MCA), el pirofosfato de melamina, etc.

Fósforo, nitrógeno como componente principal del retardante de llama de tipo expansión para convertirse en retardante de llama ABS libre de halógenos, cuando los compuestos de fósforo para unirse al nitrógeno se pueden formar después del retardante de llama de fósforo-nitrógeno, debido a la liberación de calor de los compuestos de nitrógeno N₂, CO₂, Nuevo Hampshire₃, h₂O y otros gases, estos gases no combustibles bloquean el suministro de oxígeno, para lograr el propósito de mejorar el retardante de llama y el efecto sinérgico.

Tendencia de desarrollo de los retardantes de llama ABS.

A lo largo de la investigación y el desarrollo de retardantes de llama en los últimos años, se puede ver que la tendencia de desarrollo es.

1. Protección del medio ambiente y baja toxicidad. Los retardantes de llama halógenos seguirán siendo las principales variedades de retardantes de llama, pero debido a la combustión de este tipo de retardantes de llama generarán sustancias tóxicas y corrosivas y, por lo tanto, crecerá la demanda de retardantes de llama libres de halógenos y retardantes de llama respetuosos con el medio ambiente.

2. mieficiente y multifuncional. Será beneficioso el desarrollo de retardantes de llama eficientes y multifuncionales, no sólo para reducir el impacto de los retardantes de llama en las propiedades físicas y mecánicas del sustrato, sino también para reducir la contaminación y los costos.

3. Nano y microencapsulación. Con el desarrollo continuo de la tecnología de nano y microencapsulación, la modificación de la superficie de retardantes de llama inorgánicos y ultrafinos es la dirección del desarrollo. Debido al pobre efecto retardante de llama de los retardantes de llama inorgánicos, la adición de grandes cantidades debe mejorarse utilizando nuevas tecnologías, como la modificación de superficie ultrafina y la unión macromolecular.

4. Aplicación de la tecnología de compuestos. Algunos productos utilizan elementos de fósforo para reemplazar el halógeno original, mediante expansión de volumen para lograr el efecto de retardante de llama. Cuando el producto se agrega al material compuesto, el retardante de llama que contiene formará espuma y se reticulará, y formará una capa carbonizada estable en la superficie del material.

La capa carbonizada puede bloquear el calor, reducir la entrada de oxígeno, evitar el goteo de polímero fundido, reducir la concentración de humo y la emisión de materia orgánica y desempeñar un buen papel en la protección del material. Y el masterbatch tiene buena estabilidad a altas temperaturas, fácil procesamiento y buen rendimiento colorante.

Conclusión

Después de discutir la importancia de la modificación del retardante de llama ABS, los principales métodos y los tipos de retardantes de llama aplicables, debemos mencionar la destacada contribución de YINSU en este campo. Las líneas de productos retardantes de llama ABS lanzadas por Empresa retardante de llama YINSU, incluido el retardante de llama de fósforo rojo ABS-P-20M, el masterbatch de bromuro de antimonio para ABS YS-BRT y la serie T de retardante de llama de antimonio compuesto, Todos se basan en el concepto de diseño de protección ambiental, alta eficiencia y multifuncionalidad. Estos productos no sólo cumplen con el alto estándar de rendimiento retardante de llama requerido por el mercado de materiales ABS, sino que también tienen en cuenta la rentabilidad y el respeto al medio ambiente.

Con el rápido desarrollo de la industria de electrodomésticos y la industria automotriz, el consumo de resina ABS en China está creciendo rápidamente, y la protección ambiental y el retardo de llama del ABS también plantean requisitos más altos, y el desarrollo de nuevos retardantes de llama con excelente rendimiento no es Sólo un tema importante en la investigación de materiales retardantes de llama, sino también la dirección del desarrollo del ABS.