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ABS樹(shù)脂是由丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)3種單體共聚、介于通用塑料和工程塑料之間的熱塑性聚合物。
ABS樹(shù)脂具有耐沖擊、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)品、易加工成型和表面光澤性好等性能，目前廣泛用于汽車、電子、電器、紡織、器具和建材等領(lǐng)域，因此對(duì)ABS的阻燃性要求也越來(lái)越高。
接下來(lái)我們一起來(lái)盤點(diǎn)下ABS阻燃劑的重要性、改善ABS阻燃性能的方法以及主要阻燃劑類型。
ABS阻燃的重要性
隨著高分子在現(xiàn)代生活及各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)材料的阻燃性和其他性能的要求越來(lái)越高。我國(guó)對(duì)高分子材料阻燃化的要求也日益迫切。
同大多數(shù)高分子材料一樣， ABS為可燃性材料 (其氧指數(shù)僅為22%)，著火時(shí)燃燒速度快，且產(chǎn)生大量的煙，因此ABS阻燃是一項(xiàng)重要的科研課題。
單獨(dú)使用ABS時(shí)阻燃性較差，在實(shí)際應(yīng)用中要添加阻燃劑來(lái)改善其阻燃效果，而添加阻燃劑會(huì)降低ABS的物理力學(xué)性能，尤其是制品的沖擊性能大幅度下降，而且通常阻燃劑的價(jià)格是ABS的2~3倍，使制品的成本提高。
國(guó)內(nèi)大部分廠家所用阻燃劑是十溴二苯醚 (DEBDE)，該阻燃劑溴含量高，熱穩(wěn)定性能優(yōu)異，添加量小，阻燃效果好。
但是隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)阻燃劑已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)對(duì)其性能的要求，未來(lái)的新型阻燃劑必將是無(wú)鹵、高效、低煙、低毒、多功能的復(fù)合型阻燃劑。
改善ABS阻燃性能的主要方法
（1）改變ABS共聚物的組分，如加入反丁烯二酸酯或三溴苯乙烯作為第四單體與苯乙烯、丁二烯、丙烯腈進(jìn)行共聚合，得到四組分阻燃共聚物。該方法阻燃持久性好，但需要在ABS聚合過(guò)程中加入，其工藝復(fù)雜，成本高，因此較少采用。
（2）混合高阻燃性樹(shù)脂(如PVC、CPE等)。該方法需加入大量高阻燃性樹(shù)脂才能有效，進(jìn)而會(huì)極大影響ABS的固有性能。
（3）添加無(wú)機(jī)阻燃劑(如Al(OH)3、Mg(OH)2、 MoO3等)。該方法所用阻燃劑需大量添加(通常需要60份以上)才能有明顯的阻燃效果，因此會(huì)導(dǎo)致聚合物的力學(xué)性能和加工性能顯著下降，失去使用價(jià)值。
（4）添加有機(jī)阻燃劑(如鹵素化合物、磷類阻燃劑等)。該方法阻燃劑添加量雖然較少，阻燃效果好， 但存在耐候性差、價(jià)格昂貴、燃燒時(shí)冒黑煙的問(wèn)題。
目前，大多采用綜合后三項(xiàng)添加型阻燃方法，來(lái)制備各項(xiàng)性能都較佳的低煙阻燃ABS體系。
ABS阻燃劑的種類
有鹵阻燃劑
1、溴系阻燃劑：有鹵阻燃劑主要指溴系阻燃劑。溴系阻燃劑分為以下幾類:（a）多溴二苯醚類：多溴二苯醚類有八溴二苯醚和十溴二苯醚等，這類阻燃劑效率高、用量少，產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能，且價(jià)格適中。但這類阻燃劑不符合RoHS禁令，屬于非環(huán)保產(chǎn)品，現(xiàn)在已禁用。（b）十溴二苯乙烷（DBDPE）：由于含有非游離溴，不屬于多溴二苯醚類，燃燒時(shí)不產(chǎn)生多溴聯(lián)苯類及多溴聯(lián)苯醚類等RoHS禁令嚴(yán)禁使用的物質(zhì)。其成本與十溴二苯醚相當(dāng)，且安全性評(píng)估表明， DBDPE屬于低毒、無(wú)刺激性阻燃劑，對(duì)眾多體內(nèi)遺傳基因的作用呈陰性，重復(fù)劑量毒性也很低，可替代多溴二苯醚類作為ABS的阻燃劑。此外，銻系阻燃劑是一種重要的阻燃增效劑?？蓡为?dú)使用亦可復(fù)合使用，尤其是在與鹵系阻燃劑并用時(shí)可大大提高鹵系阻燃劑的效能，是鹵系阻燃劑中不可缺少的協(xié)同劑。其主要品種有Sb2O3， Sb2O5及銻酸鈉(NaSbO3 •1/4H2O)等。（c）溴化環(huán)氧樹(shù)脂：溴化環(huán)氧樹(shù)脂指由四溴雙酚A合成的環(huán)氧樹(shù)脂，具有優(yōu)良的熔融流動(dòng)性、較高的阻燃效率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，且有較好的物理力學(xué)性能，是一種理想的ABS阻燃劑。
2、氯化聚乙烯(CPE)阻燃劑：CPE外觀為白色粉末，無(wú)毒，溶于芳烴和鹵代烴，不溶于脂肪烴，在170℃以上分解，放出氯化氫氣體。由于CPE分子結(jié)構(gòu)中不含不飽和雙鍵并接入含氯基團(tuán)，且氯原子是沿著聚乙烯鏈無(wú)規(guī)分布， 因此具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的耐熱老化性、耐寒性、耐候性、耐化學(xué)藥品性、耐臭氧性和電絕緣性。CPE作為一種彈性體聚合物，與多種高聚物具有良好的相容性，可作為ABS 、PVC 、PP 、PE 、PS 等的改性劑。同時(shí)由于CPE含有鹵素，具有阻燃性， 可作為第二阻燃劑使用，而且CPE的價(jià)格比ABS低， 因此CPE是阻燃ABS改性的理想選擇。
3、CPE與Sb2O3的協(xié)同阻燃效應(yīng)：在ABS與復(fù)合阻燃劑DBDPE/Sb2O3 的材料中加入CPE，復(fù)合材料的氧指數(shù)會(huì)升高，熱釋放速率、有效燃燒熱、質(zhì)量損失速率有所降低，說(shuō)明CPE具有阻燃作用，可以作為第二阻燃劑使用。
加入CPE之后，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度大幅度提高，說(shuō)明CPE和 Sb2O3之間存在協(xié)同效應(yīng)。此外，加入CPE/Sb2O3后，復(fù)合材料的生煙速率可顯著降低，說(shuō)明 CPE/Sb2O3對(duì)于ABS還具有很好的抑煙作用。
無(wú)鹵阻燃劑
1、氫氧化鋁與氫氧化鎂：氫氧化鋁和氫氧化鎂是兩種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)填料型阻燃劑。其特點(diǎn)是無(wú)鹵、無(wú)毒、抑煙、價(jià)廉。
其阻燃機(jī)理基本相同，都是以凝聚相阻燃機(jī)理(即高溫下氫氧化鋁在ABS表面形成凝聚相，隔絕了空氣，阻止熱傳遞、降低可燃性氣體釋放量: 氫氧化鎂/ABS復(fù)合材料燃燒時(shí)，表面結(jié)成致密炭層。
而形成的炭層能阻隔燃燒熱向未燃燒部分反饋以及分解產(chǎn)物向火焰區(qū)的擴(kuò)散燃燒，起到隔熱、隔質(zhì)作 用，能夠有效地降低材料的熱釋放速率，延緩材料的燃燒)和冷卻機(jī)理(即阻燃劑發(fā)生吸熱脫水、相變、分解或其他吸熱反應(yīng)，降低聚合物表面和燃燒 區(qū)域的溫度，防止熱降解，進(jìn)而減少可燃性氣體的 揮發(fā)量，最終破壞維持聚合物持續(xù)燃燒的條件)兼有。
但單獨(dú)添加用量大，對(duì)樹(shù)脂的力學(xué)性能改變較大，故一般不常用這兩種阻燃劑作為主阻燃劑使用。
2、包覆紅磷：包覆紅磷只含阻燃元素磷，其阻燃效率比其他含磷阻燃劑高。其阻燃機(jī)理是以凝聚相阻燃為主，即高溫下包覆紅磷在ABS表面形成凝聚相，隔絕了空氣，阻止熱傳遞，降低可燃性氣體釋放量，從而達(dá)到阻燃目的。
但單獨(dú)使用包覆紅磷阻燃ABS的效果并不明顯，而與其他協(xié)效劑并用可得到較好的阻燃效果。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)包覆紅磷用量為9%，氫氧化鋁用量為20%時(shí)，可得到力學(xué)與阻燃性能都 比較理想的協(xié)效環(huán)保阻燃型ABS。
3、磷氮復(fù)合阻燃劑：含氮阻燃劑主要以分解過(guò)程中形成氮等不燃性氣體，稀釋和沖淡可燃性氣體或覆蓋于材料表面而阻燃。其常見(jiàn)的有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽 (MCA)、三聚氰胺焦磷酸鹽等。
以磷、氮為主要組分的膨脹型阻燃劑成為ABS無(wú)鹵阻燃中，當(dāng)磷化合物加入氮之后可以形成磷-氮阻燃劑，由于氮化合物受熱后放出N2、CO2、NH3、H2O等氣體，這些不易燃燒的氣體阻斷了氧的供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了阻燃增效和協(xié)效的目的。
ABS阻燃劑的發(fā)展趨勢(shì)
縱觀近年來(lái)阻燃劑研究開(kāi)發(fā)與發(fā)展?fàn)顩r，可以看出其發(fā)展趨勢(shì)是:
（1）環(huán)?；⒌投净?。鹵系阻燃劑雖然仍將是阻燃劑的主要品種，但由于該類阻燃劑燃燒時(shí)會(huì)生成有毒及腐蝕性物質(zhì)，因而無(wú)鹵阻燃劑及對(duì)環(huán)境友好型阻燃劑的需求會(huì)增長(zhǎng)。
（2）高效化、多功能化。開(kāi)發(fā)高效、多種功能的阻燃劑，不僅能減少阻燃劑對(duì)基材物理力學(xué)性能的影響，同時(shí)對(duì)于減少污染、降低成本將是有益的。
（3）納米化、微膠囊化。隨著納米和微膠囊技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)無(wú)機(jī)阻燃劑的表面改性和超細(xì)化是其發(fā)展方向。由于無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃效果差，添加量大，須采用新技術(shù)，如超細(xì)化、表面改性、大分子鍵合等進(jìn)行改進(jìn)。
（4）復(fù)配技術(shù)的應(yīng)用。有的產(chǎn)品利用磷元素替代原來(lái)的鹵素，通過(guò)體積膨脹達(dá)到阻燃的效果。當(dāng)復(fù)合材料添加了該產(chǎn)品后，其中的阻燃劑會(huì)發(fā)泡交聯(lián)，并在材料表面形成一層穩(wěn)定的炭化層。
該炭化層可以阻熱，減少氧氣的進(jìn)入，防止熔融聚合物的下滴，減少煙的濃度及有機(jī)物的排放，對(duì)材料起到很好的保護(hù)作用。且該母料具有較好的高溫穩(wěn)定性，易加工，有較好的著色性能。
隨著家電工業(yè)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)ABS樹(shù)脂消費(fèi)量增長(zhǎng)迅速，對(duì)ABS的環(huán)保、阻燃性也提出了更高的要求，開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)異的新型阻燃劑，不僅是阻燃材料研究的重要課題，同時(shí)也是ABS的發(fā)展方向。
