Progreso de investigación de la modificación de retardantes de la llama de ABS

Progreso de investigación de la modificación de retardantes de la llama de ABS

Abstracto

La resina de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) es un excelente material termoplástico con una amplia gama de aplicaciones en industrias como automotriz, electrónica y almacenamiento de energía. However, its flammability limits its use in fields with high fire-resistant requirements. Este artículo revisa el último progreso de la investigación en el ABS-Retardante de la Llama, compara los efectos de los retardantes halogenados de la llama, los retardantes de la llama de fósforo-nitrógeno, los retardantes de la llama a base de silicio y los retardantes inorgánicos de la llama nano en el retardancia de la llama del ABS e introducen algunos de los últimos requisitos y progresos en la protección del ambiente con la protección de la llama.

Introducción

El acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) es un copolímero ternario que exhibe una típica estructura de dos fases 'Sea-Island ' a nivel microscópico, con partículas de caucho de butadienos dispersas en una fase continua de estireno-acrilonitrilo (SAN). En términos de propiedades macroscópicas, ABS combina las excelentes características de sus tres componentes. El acrilonitrilo lo dota con resistencia química y dureza de la superficie. La butadieno proporciona al polímero una dureza de goma. y el estireno le da al polímero una buena rigidez y procesabilidad. El efecto sinérgico de estos tres componentes dotan de ABS con una serie de ventajas, que incluyen resistencia química, alta resistencia al impacto, resistencia al calor y una excelente procesabilidad, lo que lo hace ampliamente utilizado en automotriz, electrónica de consumo, almacenamiento de energía y electrodomésticos.

Sin embargo, el ABS es un material inflamable con un índice de oxígeno limitante (LOI) de solo 18%. Se quema rápidamente en una dirección horizontal y produce una gran cantidad de humo negro durante la combustión. El mecanismo de combustión de ABS es complejo debido a su composición de tres componentes principales. En general, se cree que el segmento de polibutadieno (segmento B) contiene átomos de carbono terciario sustituidos, lo que facilita la abstracción de hidrógeno del butadieno por oxígeno, desencadenando la oxidación y acelerando la degradación de ABS. Algunos investigadores también sugieren que la generación de radicales altamente reactivos durante la combustión ABS es clave para determinar la tasa de combustión. Cuando un polímero se encuentra con los radicales, forma radicales de polímero y agua. En presencia de oxígeno, se producen más radicales HO, sosteniendo la reacción y, en última instancia, generando CO₂ y H₂O.

Los tres elementos esenciales para la combustión de polímeros son materiales combustibles, oxígeno y calor. La interrupción de cualquiera o más de estos elementos puede lograr el retraso de la llama. Por lo tanto, el uso de elementos retardantes de llama puede mejorar de manera efectiva las propiedades de retardante de llama de ABS.

Actualmente, hay tres métodos principales para mejorar el rendimiento del retardante de llama de ABS:

1.Uning Retardantes de la llama aditiva.

2. Polímeros de uso que contienen elementos retardantes de llama.

3. Uso de retardantes de llama reactiva.

En el primer método, los retardantes de la llama se incorporan principalmente al polímero mediante la mezcla física, incluidos los retardantes de llama halogenados, los retardantes de la llama de fósforo-nitrógeno y los retardantes inorgánicos de la llama de nano. El segundo método típicamente implica mezclar polímeros que contengan elementos retardantes de llama con resinas, como el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno clorado (CPE). Ambos métodos implican una mezcla simple de retardantes de llama o polímeros de retardantes de llama con la resina base, lo que a menudo afecta el procesamiento y las propiedades mecánicas del plástico. El tercer método implica copolimerizar elementos de retardantes de llama o retardantes de llama en la resina base durante el proceso de polimerización, dotando al polímero con propiedades inherentes-retardantes de llama. Este método tiene un impacto menor en las propiedades del plástico, pero es más complejo en síntesis y menos versátil. Actualmente, los retardantes de la llama aditiva siguen siendo la opción principal para el retraso de la llama del polímero. Este artículo revisa los tipos y el uso actual de los retardantes de llama comunes en ABS, centrándose en los retardantes de la llama aditiva.

Conclusión

Los retardantes de llama halogenados, como los retardantes de llama bromados, se usan ampliamente en productos ABS de retardantes de llama debido a su versatilidad, alta eficiencia de retraso de la llama y buena compatibilidad con la resina base. Sin embargo, los efectos retardantes de llama de los retardantes de la llama sin halógenos en ABS son actualmente muy limitados. Con el aumento de los requisitos ambientales para los materiales tanto a nivel nacional como internacional, la demanda de ABS-Retardante de llama sin halógeno inevitablemente crecerá en el futuro. Para lograr realmente el retraso de la llama sin halógenos en ABS, es necesario abordar los siguientes problemas:

Por un lado, la formación de carbón en ABS-Retardante de llama sin halógeno debe mejorarse. Por ejemplo, la introducción de grupos que contienen oxígeno en la estructura de ABS o agregando polímeros que contienen oxígeno puede promover la formación de carbón, mejorando así el retraso de la llama. Por otro lado, pueden ser necesarios enfoques sinérgicos-retardantes de llama. Al aprovechar los efectos sinérgicos de los diferentes retardantes de la llama, se puede mejorar el rendimiento de los retardantes de llama de ABS.

Retardantes de llama sin halógenos para ABS:

Los retardantes de llama sin halógenos para ABS incluyen principalmente retardantes de llama inorgánica (como hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio) y retardantes de llama orgánica (como retardantes de llama de fósforo-nitrógeno y retardantes de llama a base de silicio). However, these flame retardants have several drawbacks. Por ejemplo, el hidróxido de magnesio requiere un alto nivel de carga (por encima del 50%) para lograr un retraso efectivo de la llama, lo que reduce significativamente las propiedades mecánicas del material. Additionally, the addition of these flame retardants often leads to a decrease in impact strength. For instance, when magnesium hydroxide is added to ABS at high levels, the impact strength can drop by over 70%. Esto se debe principalmente a la mala compatibilidad entre los retardantes de la llama inorgánica y la matriz de polímeros, que interrumpe la integridad mecánica del material.

En los últimos años, la investigación sobre retardantes de llama de base biológica renovables ha atraído una atención creciente. Los retardantes de la llama a base de bio, con su excelente capacidad para formar Char, pueden servir como una fuente de carbono natural y eficiente en los sistemas intumescentes de retardantes de llama (IFR). Sin embargo, los estudios sobre su aplicación en retraso de la llama de ABS siguen siendo raros. Además, se necesitan mejoras adicionales en la compatibilidad de los retardantes de llama a base de bio con matrices de polímeros, su efectividad de retardante de llama y las propiedades integrales generales de los compuestos resultantes.

Aunque los retardantes de la llama aditiva actualmente dominan el mercado, la investigación sobre el retraso intrínseco de la llama también está creciendo. El retraso intrínseco de la llama tiene un impacto mínimo en las propiedades del material base y es ecológico. Sin embargo, todavía está principalmente en la etapa de investigación, con pocos productos que realmente se aplican. Con los crecientes requisitos ambientales, tanto a nivel nacional como internacional, la forma de desarrollar materiales de polímero intrínsecos de llama altamente eficientes y ecológicos se ha convertido en un problema urgente para que los investigadores aborden.

En conclusión, Yinsu Flame Retardant Company también ha dedicado esfuerzos significativos al desarrollo de retardantes de llama más amigables con el medio ambiente y eficientes específicamente para ABS. La compañía ha introducido productos como ABS-P-20M y FRP-750A, que están diseñados para cumplir con los requisitos estrictos de las aplicaciones modernas. Además, la compañía ha desarrollado trabajos maestros de antimonio bromados que pueden reemplazar efectivamente el trióxido de antimonio tradicional, mejorando el retraso de la llama de ABS sin comprometer sus propiedades mecánicas. Estas innovaciones destacan el compromiso de Yinsu para avanzar en la industria de retardantes de llama a través de soluciones sostenibles y de alto rendimiento.