功能性阻燃 ABS 树脂生产及应用问答

 

 

阻燃ABS树脂，在家电、电子、建材、交通等领域用来制作器材结构件，除了要求其阻燃，对其耐老化、耐热性、易加工、免喷涂、易着色等性能还有基本要求。也就是说供应商应该能够提供综合性能优良的阻燃ABS树脂。下面分别介绍这些具有独特功能的阻燃ABS树脂，供读者参考。

 

 

答：含卤阻燃剂中，溴系阻燃剂阻燃效率高，成为生产阻燃ABS树脂最常用的含卤阻燃剂。但由于C-Br键活性较大，长期光照条件下容易发生断裂，所以含溴阻燃剂耐候性较差，其浅色制品户外使用时易变色，外观变差。

 

耐候性较差是卤素阻燃剂的短板。溴系阻燃剂中，四溴双酚A(TBBA)的耐候性最差，十溴二苯乙烷(DBDPE)次之，而溴化环氧(BER)的耐候性最好，而且BER热稳定性与加工性能也比较好，所以BER在耐候级阻燃ABS树脂生产中获得了大范围的应用。

 

此外，生产阻燃ABS树脂时添加耐侯的紫外光UV吸收剂、受阻胺光稳定剂也可以进一步改善阻燃ABS树脂的耐候性。

 

 

还有，在生产耐候级阻燃ABS树脂时，还可以添加可提高光遮盖率的色粉来进一步改善材料的耐侯性。如金红石型钛白粉能屏蔽紫外线，不易变色，特别适用于户外使用的ABS塑料制品。除金红石型的钛白粉外，氧化锌、炭黑对紫外光也能起很好的屏蔽作用，相应场合亦可以选用。

 

 

答：是的。如果想生产耐候效果更好的阻燃树脂，以适应更为严酷的户外应用需求，就必须采用耐候性更佳的ASA、ACS基体树脂来全部或部分代替ABS树脂。

 

阻燃ASA树脂，由于采用耐候性优异的饱和链丙烯酸酯橡胶，橡胶主干抗紫外光能力显著增强，可以获得更加优异的抑制色变能力。而且阻燃ASA树脂保持了阻燃ABS树脂的基本性能，在耐候性要求更高的领域具有广阔的应用前景。

 

ACS树脂中橡胶CPE本身就具有优异的耐候性和阻燃性，某些场合甚至无需添加阻燃剂，仅添加10％左右的三氧化二锑即可达到V-0级阻燃要求，从而避免了卤系阻燃剂对耐候性产生的负面作用，所以阻燃ACS树脂的耐候性能优异，可以经受户外强烈紫外光照射的严酷环境。阻燃ACS树脂表面电阻率低，因而还具有与生俱来的良好的抗静电性。但是ACS树脂由于CPE橡胶的热稳定性差，加工过程中易发生受热分解，产生银丝，对模具的要求更高，因此极大限制了阻燃ACS树脂的应用。

 

阻燃ASA树脂和阻燃ACS树脂，与已大众化的阻燃ABS树脂相比，市场上还不多见。典型商品化V-0级的高耐候性的阻燃ASA树脂和阻燃ACS树脂，仅有上海锦湖日丽公司的ASAXC200FR和日本旭化成的StylacNF920，而且量也不大。

 

现在的问题是，尚需加强AAS树脂和ACS树脂的研发及应用研究。在学术期刊上，不时可以看到来自院校的这两种产品及使用它们制备阻燃材料的研发报道，但是市场上还没有批量的产品供应。希望商家尽快发现并开拓这个市场，给市场提供这种急需的产品。

 

AAS树脂及ACS树脂价格高于ABS树脂，这也影响了它的使用。社会上有一种情况，某些用户为了降低成本用通用料代替专用料，用低值料代替高值料，甚至用再生料代替正品料，劣币驱除良币，使高品质材料推广困难。为了改变这种情况，仅靠市场还不行，政府还要有所作为。

 

 

答：阻燃ABS树脂制品在使用过程中经常处于温度较高的环境下，对耐热性有很高要求。一般情况下，如果阻燃ABS树脂具有75℃左右的热变形温度（HDT），就能够满足大多数制品，例如插排、插座、开关面板等的要求。但是对于在更高温度环境中使用的电器外壳、发热电子元器件、充电器外壳等，就对耐热性提出了更高的要求，需要阻燃ABS树脂的HDT>90℃，并且能够通过100℃的短期烘烤测试。

 

对于阻燃ABS树脂来说，除了基体树脂本身的耐热性外，影响其耐热性的主要因素就是所选用的阻燃剂。几种常用溴系阻燃剂的耐热性，从高到底排序，DBDPE>FR245>BER>TBBA。试验证明，FR245（日本第一工业制药与以色列死海溴公司共同开发）具有良好的综合性能，可以同时实现材料的高耐候、高耐热和高抗冲目标，其制品具有优异热稳定性和落球冲击强度。如果对阻燃ABS树脂耐热要求更高，还是要使用热稳定性更好的DBDPE。但是DBDPE的熔点高达300℃以上，在阻燃ABS树脂的加工过程中，呈现不熔融的颗粒状态。为使阻燃剂更加均一的分散，避免因BDBPE团聚而引起分散不均，使材料阻燃和机械性能劣化，在高耐热阻燃ABS树脂制备时还需要优化挤出机螺杆组合及挤出工艺。生产耐热阻燃ABS树脂，也可以用耐热ABS树脂取代通用ABS树脂做基体。

 

生产耐热ABS树脂时加入耐热改性剂如氮-苯基马来酰亚胺N-PMI单体、苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA、α甲基苯乙烯单体等，使耐热ABS树脂具有高玻璃化温度Tg。但是耐热树脂难塑化，与其他聚合物共混时分散困难，此时对共混加工螺杆组合的剪切强度提出了更高的要求。

 

阻燃剂的热稳定性远不如ABS树脂，所以制备高耐热阻燃ABS树脂尽量选择热稳定性高的阻燃剂,以避免其在挤出机强剪切加工中发生降解，恶化产品性能。

 

 

答：在使用阻燃ABS树脂制品时，为了降低使用或维护成本，用户更关心的是制品长期耐用性或耐热老化性。UL764B就是判断材料性能随时间和不断升高的温度而产生变化的标准，由一个美国实验室制定并得到广泛认可的标准。做判定检测时，一般做拉伸强度、冲击强度、电绝缘性三项，即将样品在四个老化箱中进行人工加速老化试验，观察样品在温度渐升过程中性能变化直至失效的情况。样品能保持原有性能50%以上者，为未老化。测出每个样品老化温度对应的老化时间。根据四个不同温度和老化时间数据做图，找出能使材料保持50%性能的温度，以此温度作为材料使用温度上限。此温度指标一般都会登记在UL推荐的黄卡上，以RTI值表示，方便用户使用。如果阻燃ABS树脂的RTI达60℃，就可以满足一般电器外壳的长期使用要求。但是针对长期受热严重的电子元件，如充电器外壳，继电器部件等制品，普通的阻燃ABS树脂在该环境下极易发生受热下垂、变形等问题，难以满足其要求，因此高RTI值(高于85℃)的阻燃ABS树脂应运而生。目前商品化、高RTI值的阻燃ABS树脂有上海锦湖日丽的ABSHFA700HT和韩国三星第一毛织的产品。

 

 

答：阻燃ABS树脂在家电领域用量较大的份额是LCD外壳。随着LCD产品向大尺寸、薄壁化的趋势发展，对材料的加工性能提出了更高的要求。另一方面，阻燃ABS树脂热稳定性比较差，挤出加工和注塑成型的停留时间和剪切生热会对制品的表面产生负面影响，黑点、银丝、黑线、失光等不良现象尤为集中。所以高流动阻燃ABS树脂一旦面世，不仅满足了大尺寸、结构复杂的大制件要求，同样也改善了制品表观性能。

 

制备高流动阻燃ABS树脂，可以通过以下几种方案来实现：

 

 

常用溴系阻燃剂中，DBDPE的流动性最低，而TBBA的流动性最高。由于阻燃ABS树脂一般加工温度为190~230℃，在此温度范围内TBBA与BER处于融流状态从而能够良好分散。但BER分子量较大并且含环氧基，对材料流动性的改善远远不及TBBA。而FR245在230℃以上才开始流动，并且成本较高，所以制备高流动阻燃ABS树脂通常首选TBBA做阻燃剂。

 

 

聚合物改性时添加润滑剂是提高树脂的流动性常规技术手段。润滑剂分内润滑和外润滑，两者搭配使用可以在共混挤出和注塑成型过程中降低树脂分子内部的摩擦和树脂与金属之间的摩擦，有效降低剪切生热对树脂的危害作用。

 

制备阻燃ABS树脂常用的润滑剂有EBS、硬脂酸金属盐类、硅油、聚乙烯蜡类等。添加润滑剂可以较大幅度地提高树脂的表观流动性，但是并不能降低树脂的剪切黏度。而且润滑剂的大量添加，也会出现迁移、热稳定性差、相容性差等伴生的油斑、气痕、白雾、分层、银丝等表面不良现象。

 

而采用少量磷酸酯类阻燃剂，既可以起增塑作用，明显改善材料的流动性，同时也能有效地降低剪切生热现象，有利于提高树脂的热稳定性。但是其添加量必须严格控制。

 

 

改善基体树脂的流动性，是提高阻燃ABS树脂流动性最有效的方法。最简单最常用的方法就是复配高流动SAN树脂改进阻燃ABS树脂的流动性。

 

市场上的高流动SAN树脂一般为定制化开发的产品，被有聚合技术背景的大企业所垄断，很少对外销售。所以没有聚合技术背景的塑料改性企业很难制备超高流动的阻燃ABS树脂。锦湖日丽公司借助其母公司日之升精细化工公司而开发的超高流动阻燃ABS树脂系列产品，填补了国内市场的空白。

 

目前，市场上已经有高流动阻燃ABS用于40吋以上的LCD外壳，品牌如三星的VH-0819和锦湖日丽的ABSHFA700F，其加工性能甚至接近高流动阻燃HIPS树脂的水平。

 

 

答：高光免喷涂树脂,省去了喷涂工序，材料可二次回收，既符合环保化趋势，又节约材料成本，在高档家电领域的应用越来越广泛。目前，市场上主流高光免喷涂材料主要有高光PC/ABS合金、高光ABS和高光ABS/PMMA合金，但是这些材料在赋予产品高光泽的同时也存在缺陷，如高光PC/ABS合金熔体粘度较高，在成型大尺寸产品时不易充满模具，表面易出现熔接痕，影响产品外观；高光ABS和ABS/PMMA合金皆为非阻燃材料，不符合产品的安全设计。近年来，随着人们HSE意识的深化，高光免喷涂树脂阻燃化的需求越来越强烈，尤其是LCD、显示器外壳之类大尺寸制件。

 

高光免喷涂阻燃ABS树脂应该具有耐刮擦、高韧性、高流动及高黑度，下面就主要研究热点做简要介绍。

 

 

提高免喷涂阻燃ABS树脂制品表面的耐刮擦性，可以通过提高表面硬度和降低表面磨擦系数以提高耐磨性。可添加高表面硬度的PMMA树脂，如韩国三星和沙特SABIC通过ABS与PMMA复配提高阻燃ABS树脂的光泽度和表面耐刮擦性。但PMMA的引入会降低材料的韧性，恶化阻燃性能，所以阻燃、韧性、表面硬度之间存在相互制约的关系，通过合理的配方设计及试验寻找三者最佳平衡点是关键。提高耐磨性还可以通过添加有机改性硅油、PTFE之类低摩擦系数的物质来实现。然而PTFE的大量添加会恶化阻燃ABS的物理性能及表观性能，而添加有机改性硅油则可能会因其相容性和低表面能的原因引起深色制品的表面发雾。为此，德固赛公司开发了一系列含双键、苯基、环氧基团等功能化的耐磨硅油以解决上述的问题。

 

 

高光合成树脂的开发一般都要考虑其高流动性，才能保证材料良好的模具复制能力，提高光泽度。阻燃ABS的高流动性的获得还可以通过降低基体树脂的分子量，降低基体树脂橡胶含量来实现，然而这样带来的后果是造成材料韧性的降低，所以提高橡胶的增韧效率刻不容缓。在ABS改性领域，实现橡胶高增韧效率的常规手段，是采用粒径双峰或多峰分布的橡胶，然而大粒径橡胶会对光泽产生负面影响，所以调整粒径分布比例获得高光泽和高韧性的平衡是关键。除此之外，阻燃剂对韧性也有负面影响，尤其是常用的且具有填料性质的三氧化二锑。众所周知，在聚合物复合材料领域，降低无机填料的尺寸可以减少其对材料韧性的负面影响。所以生产高光阻燃ABS树脂可以选择粒径更小的氧化锑作为阻燃剂以保持其冲击强度。

 

 

高光免喷涂阻燃ABS树脂添加了大量的阻燃剂，着色能力下降。不同的阻燃剂对染色有不同程度的影响，三氧化二锑对阻燃ABS树脂染色的影响更大。三氧化二锑俗称锑白，遮盖能力强，也可作为白色颜料使用。为了提高免喷涂阻燃ABS树脂的黑度，达到漂亮的炫黑效果，可以采用对着色影响更小的阻燃协效剂，如采用硼酸锌作为阻燃协效剂。从工艺和配方上，通过改善阻燃剂分散能力、提高阻燃效率、降低阻燃剂用量，也是提高黑又亮阻燃ABS树脂黑度的方法。除上述方法外，选用超高着色力的炭黑母粒也是一种有效提高黑度的方法。

 

锦湖日丽开发的黑又亮阻燃ABSHFA705G，其性能与无卤阻燃PC/ABS合金相当，是一个创新。

 

 

答：关键是提供一种白色底板。在一张洁白的纸上可以画出美丽的图画。阻燃ABS树脂添加了大量的阻燃剂，大大损害了其着色能力，无论是颜色的饱和度，鲜艳度均会受到不同程度的影响。彩色的阻燃ABS树脂着色率更低，色泽低下，受欢迎的亮白色和深黑色通过配色技术也较难以实现。上海锦湖日丽公司借助树脂改性技术，采用更为纯净的原材料，精准的配方设计，认真的配方筛选，开发出牌号为ABSHFA阻燃ABS树脂系列，产品具有更白的底色，更易染色，尤其是适合超高白度开关面板、插排、电器底座等领域。

 

 

答：强度、韧性优良的挤出级ABS树脂早已成熟地应用在板材、片材、管材等领域。然而随着安全意识的提高，特别是近年来建材、家居用品、装修饰品、汽车板材等领域因材料阻燃问题不时发生着火安全问题，因此对制品的阻燃性也提出了更高的要求。有些制品的阻燃性要求从HB直接跃升为V-0级。由于挤出制品的市场容量大，一旦阻燃要求被正式列入安全法规，那么挤出级阻燃ABS树脂市场将十分诱人。

 

挤出级阻燃ABS的开发主要涉及以下问题：

 

 

在挤出加工过程中，挤出级阻燃ABS树脂停留时间较长，有时还存在多次重复加工问题，对其热稳定性提出了更高的要求。所以，挤出级阻燃ABS树脂的制备对基体和助剂的热稳定性和挥发性有很高的要求，对阻燃剂种类的选择也至关重要。应选择可经受长时间挤出加工而不分解的热稳定剂和阻燃剂。

 

 

挤出级阻燃ABS树脂制品的生产，使用严苛的挤出成型工艺，与注塑成型工艺存在差异，其中最为明显的差异，就是使用同样的材料，挤出成型制品的致密度要小于注塑成型制品，进而对制品的阻燃性产生影响。挤出阻燃制品在进行燃烧测试时，由于制品的致密度差，燃烧过程中接触氧气的面积增加，导致其阻燃等级的下降。因此要达到与注塑级阻燃ABS制品同样的阻燃效果，挤出材料的阻燃等级需要进一步提高，如需达到UL5VA、5VB的阻燃要求。市场上商品化的挤出级阻燃ABS树脂比较稀缺。

 

 

为保证物料在挤出机中的熔体强度，生产挤出级阻燃ABS树脂通常选用高分子量SAN树脂和高橡胶含量ABS树脂粉，因为高熔体强度可以保证连续挤出工艺的稳定性及较宽的加工窗口。

 

从成本计，厂商十分关注材料可重复成型加工次数。阻燃ABS树脂的热氧老化降解程度要比通用ABS严重。为保持优良的挤出加工性能，要求挤出级阻燃ABS树脂具有更高的熔体强度，更低的挤出成型温度，保证材料长时间加工而力学性能与挤出加工性能衰减不大。近年来，日之升精细化工公司致力于相容剂，高流动SAN，高分子量SAN等改性塑料所需求的特殊品类聚合物的开发，如超高分子量的LAS150SAN树脂，可以有效提高熔体强度，改善材料挤出、吹塑成型加工性能。