阻燃ABS樹(shù)脂及其合金的研究進(jìn)展

周曉陽(yáng)（大慶石化公司化工三廠(chǎng),黑龍江 大慶 163714）

阻燃ABS樹(shù)脂及其合金的研究進(jìn)展

周曉陽(yáng)
（大慶石化公司化工三廠(chǎng),黑龍江 大慶 163714）

ABS是以丙烯睛一丁二烯一苯乙烯三種單體聚合而成的三元共聚物，其阻燃性能主要通過(guò)添加反應(yīng)型阻燃劑、與含鹵阻燃劑共混以及與高阻燃性聚合物共混而成。本文著重對(duì)阻燃ABS樹(shù)脂及其合金的研究進(jìn)展進(jìn)行探討。

ABS樹(shù)脂；合金；阻燃；研究

ABS樹(shù)脂以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種化學(xué)組成，其在耐化學(xué)性、抗沖擊性以及抗電性等方面具有優(yōu)異性能，被廣泛的應(yīng)用于建筑、電子電器以及汽車(chē)材料方面。當(dāng)前，國(guó)家對(duì)部分建筑、電子產(chǎn)品以及汽車(chē)配件等阻燃性要求逐步加大，研究和開(kāi)發(fā)阻燃ABS樹(shù)脂體系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用。

阻燃ABS樹(shù)脂體系開(kāi)發(fā)途徑主要包括三個(gè)方面[1]：

（1）在ABS樹(shù)脂中加入含鹵阻燃劑進(jìn)行共混；

（2）將ABS樹(shù)脂與高阻燃性聚合物共混形成阻燃ABS樹(shù)脂合金體系；

（3）ABS聚合過(guò)程中加入反應(yīng)型阻燃劑。下面進(jìn)行逐一分析：

1 ABS樹(shù)脂與含鹵阻燃劑共混

當(dāng)前，主要選用含氯和含溴兩種阻燃劑與ABS樹(shù)脂進(jìn)行共混，具體為[2]。

1.1 含溴阻燃劑

含溴阻燃劑作為一種典型的阻燃材料，以多溴二苯醚類(lèi)為代表，其在阻燃ABS及其合金材料中應(yīng)用廣泛。最早在ABS樹(shù)脂體系中通過(guò)加入十溴二苯醚和八溴二苯醚進(jìn)行阻燃，其特點(diǎn)是成本低、阻燃性能優(yōu)異和所需阻燃劑量較少。但是，后期研究發(fā)現(xiàn)由上述兩種阻燃劑制成的阻燃ABS樹(shù)脂產(chǎn)品其對(duì)人體和環(huán)保具有不良影響，而逐漸被二苯并二呋喃和二苯并二噁烷替代。

后期，以四溴雙酚A為典型代表的含溴阻燃劑，其較多溴二苯醚類(lèi)阻燃劑無(wú)論是在對(duì)ABS樹(shù)脂各項(xiàng)性能影響方面，還是毒性性能方面都較為優(yōu)異。同時(shí)，由于四溴雙酚A熱穩(wěn)定性較好，其與ABS樹(shù)脂共混后，可進(jìn)行熔融加工，且改性后樹(shù)脂體系抗沖擊性能提高。

隨著對(duì)含溴阻燃劑研究的不斷深入，以Saytex系列和BE-2000溴化環(huán)氧阻燃劑為代表的含溴阻燃劑，被廣泛應(yīng)用阻燃ABS樹(shù)脂合成之中。其中，Saytex系列含溴阻燃劑具有較高熔點(diǎn)，其應(yīng)用于ABS樹(shù)脂中不易被分解，可有效的提升阻燃ABS樹(shù)脂體系的熱變形溫度；BE-2000溴化環(huán)氧阻燃劑在加工性能、抗熱老化性能、抗腐蝕性能等方面較為優(yōu)異，其應(yīng)用于阻燃ABS樹(shù)脂體系后，對(duì)于阻燃材料的耐熱性不產(chǎn)生不利影響，且提升了阻燃材料的耐紫外性能。

1.2 含氯阻燃劑

較含溴阻燃劑，含氯阻燃劑單獨(dú)應(yīng)用于阻燃ABS樹(shù)脂中阻燃效果不顯著，并且含氯阻燃劑成本普遍較高，因此常將含氯和含溴阻燃劑混合方式進(jìn)行阻燃處理。研究發(fā)現(xiàn)，含氯和含溴阻燃劑配合應(yīng)用時(shí)，C-Cl鍵與C-Br鍵發(fā)生協(xié)同作用，可有效的提升阻燃ABS樹(shù)脂體系的阻燃效果和力學(xué)性能，并且有利于成本的降低。

總之，含鹵阻燃劑在ABS樹(shù)脂體系中的應(yīng)用，一方面可以有效的提升ABS樹(shù)脂體系阻燃性能，一方面其成本價(jià)格較為低廉，所以被廣為應(yīng)用。但是，由于含鹵材料在燃燒過(guò)程中常出現(xiàn)有毒有害氣體，不利于人體和環(huán)境，使得含鹵阻燃劑逐漸被低鹵或無(wú)鹵阻燃劑替代。

2 ABS樹(shù)脂與高阻燃性聚合物共混

根據(jù)ABS分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常選用以PC、PVC為典型代表的高阻燃性混合物作為阻燃ABS樹(shù)脂合金材料，具體分析有[3]。

2.1 PC/ABS合金

PC材料具有一定的阻燃效果，其與ABS樹(shù)脂混合后所得的PC/ABS合金在耐熱性、抗沖擊性方面有顯著提升，但PC成本較高，常選用其他阻燃劑與PC配合使用，既可以提高阻燃性，又可以降低成本。

國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)展了PC/ABS合金制備和改性方面工作，例如孫清等人通過(guò)在PC/ABS混合物中加入三氧化二銻和十溴二苯醚，可有效的提升合金材料的阻燃性，但不利于合金材料的抗沖擊性能；而劉嵐等人通過(guò)在四溴雙酚A中加入10%左右的PC，對(duì)PC/ABS合金材料進(jìn)行改性發(fā)現(xiàn)，隨著阻燃劑體系加入量增加，其氧指數(shù)明顯提升，有效的提高了PC/ABS樹(shù)脂體系的阻燃性。

2.2 PVC/ABS合金

雖然PVC具有一定的阻燃效果，但是在PVC/ABS合金中，當(dāng)PVC加入量低于合金總重的三分之一時(shí)，其阻燃效果不佳。隨著PVC加入量提高，PVC/ABS合金阻燃性能明顯提高，但是當(dāng)PVC加入量高于合金總重的80%以上，PVC/ABS合金在熱穩(wěn)定性、抗沖擊性和耐熱性等方面明顯降低。因此，PVC/ABS合金中PVC含量至關(guān)重要。

分析PVC阻燃機(jī)理可知，PVC在高溫下分解產(chǎn)生HCl，在聚合物熱裂過(guò)程中生成H*和自由基HO*，而HCl與該自由基結(jié)合后生成了水分子、氯分子和氫分子，并且同時(shí)有HCl分子產(chǎn)生，循環(huán)反應(yīng)直至火焰被熄滅。

國(guó)內(nèi)陳桂蘭等人通過(guò)將阻燃劑加入到ABS/PVC合金中，不僅具有優(yōu)異的阻燃性能，而且受氯化聚乙烯生成影響，其綜合性能優(yōu)異。

3 反應(yīng)型阻燃劑

反應(yīng)型阻燃劑是近些年阻燃體系領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，做常以單體元素，用于阻燃ABS樹(shù)脂體系的合成之中。目前，在國(guó)外相關(guān)研究較多，主要代表有：Suzuki等，通過(guò)在ABS樹(shù)脂中以接枝聚合方式將甲基丙烯酸融入其中，其在保持枝化工藝和降解工藝不變的前提下，顯著提高了聚合物表面的碳化層，進(jìn)而促進(jìn)了ABS樹(shù)脂的阻燃性；此外，國(guó)內(nèi)王志濤等，利用Friedel-crafts法使得2-乙基苯烯磷酸、4-乙烯基苯乙醇和金屬鹵化物交聯(lián)反應(yīng)，可有效的促進(jìn)ABS聚合物碳化層增加，進(jìn)而促進(jìn)其阻燃性的提高。

4 小結(jié)

隨著ABS樹(shù)脂材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，研究制備具有高阻燃特性、高抗沖、高耐溫性、低毒無(wú)害的阻燃ABS樹(shù)脂及其合金具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一方面可以有效的擴(kuò)大ABS樹(shù)脂應(yīng)用范圍，另一方面可以提升國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 王菊琳，阻燃ABS合金的研制[D].北京化工大學(xué)碩士畢業(yè)生論文，2000(11).

[2] 李曉麗，李斌等.阻燃ABS樹(shù)脂及其合金的研究進(jìn)展[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005(01).

[3] 王家龍，張新波等.阻燃 ABS 的研究進(jìn)展[J].寧波大學(xué)學(xué)報(bào)，2006(03).