Exploration approfondie de la technologie ignifuge ABS : stratégies de sélection et d'application des ignifuges

Exploration approfondie de la technologie ignifuge ABS : stratégies de sélection et d'application des ignifugeants

La résine ABS, matériau polymère issu de la copolymérisation de trois monomères : l'acrylonitrile (A), le butadiène (B) et le styrène (S), est un polymère thermoplastique entre les plastiques à usage général et les plastiques techniques. Ses propriétés uniques, telles qu'une excellente résistance aux chocs, à la chaleur, à basse température, aux produits chimiques, ainsi qu'une facilité de traitement et de moulage et un excellent brillant de surface, font que la résine ABS a une large gamme d'applications dans la construction automobile, l'électronique et les appareils électriques. , textiles, articles ménagers et matériaux de construction, et bien d'autres domaines. À mesure que les applications de la résine ABS continuent de se développer, les exigences relatives à ses propriétés ignifuges augmentent également.

Dans ce contexte, une discussion approfondie sur l'importance de la technologie ignifuge ABS, afin de comprendre la manière efficace d'améliorer les propriétés ignifuges de l'ABS, ainsi que de sélectionner le type approprié d'ignifugeant, est devenue le centre d'attention du industrie. Cet article vous fournira une explication détaillée des points essentiels de la technologie ignifuge ABS.

Le besoin urgent de la technologie ABS ignifuge

Dans la vie moderne et dans la production industrielle, les matériaux polymères sont privilégiés pour leurs propriétés uniques. Cependant, avec l’expansion du champ d’application des matériaux polymères, l’importance de leurs propriétés ignifuges devient également de plus en plus importante. En Chine, l’exigence d’ignifugation des matériaux polymères est devenue de plus en plus urgente.

La résine ABS, en tant que matériau combustible, a un indice d'oxygène de seulement 22 % et brûle rapidement et avec une grande quantité de fumée. Cela constitue non seulement une menace pour la sécurité du personnel, mais peut également entraîner une pollution de l'environnement. Par conséquent, l’amélioration du caractère ignifuge de la résine ABS est devenue une tâche de recherche importante. Cependant, lorsque la résine ABS est utilisée seule, ses propriétés ignifuges sont médiocres et ne peuvent pas répondre aux besoins des applications pratiques. Afin d'améliorer l'effet ignifuge de l'ABS, il est généralement nécessaire d'ajouter des retardateurs de flamme. Cependant, il convient de noter que l'ajout de retardateurs de flamme a tendance à affecter négativement les propriétés physiques et mécaniques de l'ABS, en particulier les propriétés d'impact des produits seront considérablement réduites. Dans le même temps, le prix des retardateurs de flamme est généralement deux à trois fois supérieur à celui de l'ABS, ce qui augmente sans aucun doute le coût des produits.

Stratégies pour améliorer les propriétés ignifuges de l'ABS

En réponse aux défis liés à l'ignifugation de l'ABS, les chercheurs et les ingénieurs ont proposé diverses stratégies pour l'améliorer. Ces stratégies comprennent principalement la modification des composants du copolymère ABS, le mélange de résines hautement ignifuges, l'ajout de retardateurs de flamme inorganiques et de retardateurs de flamme organiques.

1. Changement des composants du copolymère ABS : une méthode consiste à ajouter du transbutylène diène ou du tribromostyrène comme quatrième monomère et à copolymériser avec du styrène, du butadiène et de l'acrylonitrile pour obtenir un copolymère ignifuge à quatre composants. Cette méthode présente l'avantage d'une bonne ignifugation et d'une bonne durabilité, mais elle doit être ajoutée dans le processus de polymérisation de l'ABS, le processus est complexe et coûteux, il est donc moins utilisé dans les applications pratiques.

2. Mélange de résines hautement ignifuges : Une autre méthode consiste à améliorer la propriété ignifuge de l'ABS en mélangeant des résines hautement ignifuges (telles que le PVC, le CPE, etc.). Cependant, cette méthode nécessite l’ajout d’un grand nombre de résines hautement ignifuges pour être efficace, ce qui aura un impact plus important sur les propriétés inhérentes de l’ABS.

3. Ajoutez des retardateurs de flamme inorganiques : Les retardateurs de flamme inorganiques tels que l'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)₃), l'hydroxyde de magnésium (Mg(OH)₂) et le trioxyde de molybdène (MoO₃) sont également des moyens efficaces pour améliorer les propriétés ignifuges de l'ABS. Cependant, ces retardateurs de flamme doivent être ajoutés en grandes quantités (généralement plus de 60 parties) pour produire un effet ignifuge significatif, ce qui entraînera une baisse significative des propriétés mécaniques des polymères et des performances de traitement, entraînant ainsi une perte de valeur.

4. Ajoutez des retardateurs de flamme organiques : les retardateurs de flamme organiques tels que les composés halogènes et les retardateurs de flamme au phosphore ont l'avantage d'ajouter moins et un bon effet ignifuge. Cependant, ces retardateurs de flamme ont également une mauvaise résistance aux intempéries, sont coûteux et génèrent une fumée noire lors de la combustion.

Afin d'équilibrer l'effet ignifuge et le coût, la plupart de la méthode complète après trois additifs ignifuges, afin de préparer de meilleures performances du système ABS ignifuge à faible fumée. Cette approche, grâce à un criblage et un dosage minutieux des retardateurs de flamme, peut garantir en même temps les propriétés ignifuges, minimiser l'impact sur les propriétés physiques et mécaniques de l'ABS et contrôler les coûts.

Sélection et application de retardateurs de flamme ABS

Dans la technologie ignifuge ABS, le choix des ignifugeants est crucial. Selon la composition chimique et les caractéristiques de performance des retardateurs de flamme, ils peuvent être divisés en deux catégories : les retardateurs de flamme halogénés et les retardateurs de flamme non halogénés.

Retardateurs de flamme halogénés

Les retardateurs de flamme halogénés font principalement référence aux retardateurs de flamme au brome, qui présentent les avantages d'une efficacité ignifuge élevée, d'un faible dosage et d'un prix modéré. Cependant, certains retardateurs de flamme bromés ne respectent pas l'interdiction RoHS et sont des produits non respectueux de l'environnement, qui sont désormais interdits. Ce qui suit est une introduction détaillée à plusieurs retardateurs de flamme bromés courants :

1. Éthers diphényliques polybromés : Les ignifugeants polybromodiphényléther comprennent l'octabromodiphényléther et le décabromodiphényléther. Ce type de retardateur de flamme a une efficacité élevée, un faible dosage et les produits ont de bonnes propriétés mécaniques. Cependant, ils sont désormais interdits car ils ne respectent pas l’interdiction RoHS.

2. Décabromodiphényléthane (DBDPE): Le DBDPE est une sorte de retardateur de flamme au brome sans brome libre et ne produit pas de PBB ni de PBDE lors de sa combustion, qui sont strictement interdits par l'interdiction RoHS. Son coût est comparable à celui du décabromodiphényléther, et l'évaluation de la sécurité montre que le DBDPE est un ignifuge faiblement toxique et non irritant ayant des effets négatifs sur de nombreux gènes in vivo et une faible toxicité à doses répétées. Par conséquent, le DBDPE peut être utilisé comme alternative aux PBDE dans le traitement ignifuge de l’ABS.

3. Antimoine ignifuge : L'antimoine ignifuge est un synergiste ignifuge important, qui peut être utilisé seul ou en combinaison. Surtout lorsqu'il est utilisé en conjonction avec des retardateurs de flamme halogénés, il peut grandement améliorer l'efficacité des retardateurs de flamme halogénés. Les principales variétés sont l'oxyde d'antimoine (Sb₂O₃), le pentoxyde d'antimoine (Sb₂O₅) et l'antimoine de sodium (NaSbO₃-1/4H₂O).

L'agent de remplacement du trioxyde d'antimoine T3 développé par YINSU Flame Retardant Company peut également remplacer complètement le trioxyde d'antimoine et être appliqué dans l'ABS. La quantité ajoutée est 1,2 fois supérieure au trioxyde d'antimoine d'origine.

4. Résine époxy bromée : La résine époxy bromée est une résine époxy synthétisée à partir de tétrabromobisphénol A. Elle présente une excellente fluidité à l'état fondu, une efficacité ignifuge élevée, une excellente stabilité thermique et une stabilité à la lumière. En même temps, il possède également de bonnes propriétés physiques et mécaniques et constitue un ignifuge ABS idéal.

5. Bromotriazine : La bromotriazine est un nouveau type de retardateur de flamme avec une synergie brome/azote. Il est principalement utilisé pour les ABS, PBT, PC/ABS, HIPS ignifuges et autres produits en plastique. La bromotriazine a une bonne stabilité thermique et des propriétés électriques, une résistance supérieure au rayonnement ultraviolet et à la lumière, un bon effet ignifuge, largement utilisée.

Ignifuge sans halogène

Avec l'amélioration de la conscience environnementale et la mise en œuvre de l'interdiction RoHS, les retardateurs de flamme sans halogène retiennent progressivement l'attention.

1. Hydroxyde d’aluminium et hydroxyde de magnésium : Ces deux matériaux de remplissage inorganiques sont privilégiés comme ignifugeants en raison de leur absence d'halogène, de leur non-toxique, de leur réduction de fumée et de leur rentabilité.

Leur principe d'action ignifuge est similaire, principalement grâce au retardateur de flamme en phase condensée (dans des conditions de température élevée, hydroxyde d'aluminium dans la surface du matériau ABS pour former une couche protectrice, isolation de l'oxygène, réduire l'inflammabilité du matériau pour réduire la libération de combustible gaz ; matériau composite hydroxyde de magnésium/ABS dans la combustion, la surface de la formation d'une couche de charbon dense, l'isolation de la chaleur et les produits de décomposition de la diffusion de la chaleur et l'effet d'isolation, réduisent efficacement le taux de dégagement de chaleur, retardant la combustion du matériau). Il peut réduire efficacement le taux de dégagement de chaleur du matériau et ralentir le processus de combustion) et l'effet de refroidissement (les retardateurs de flamme peuvent réduire la température de la surface du matériau et de la zone de combustion par déshydratation par absorption de chaleur, changement de phase, décomposition et autres absorptions de chaleur). réactions, prévenir la dégradation thermique, réduire le dégagement de gaz combustibles et détruire les conditions de combustion soutenue).

Cependant, lorsqu'il est utilisé seul, il nécessite une grande quantité d'ajout et peut affecter de manière significative les propriétés mécaniques de la résine, c'est pourquoi il n'est généralement pas utilisé comme ignifuge principal.

2. Ignifuge au phosphore rouge : Ce retardateur de flamme ne contient que du phosphore et son efficacité ignifuge est meilleure que celle des autres retardateurs de flamme contenant du phosphore.

Son effet ignifuge est principalement réalisé grâce au retardateur de flamme en phase condensée, c'est-à-dire qu'une couche protectrice est formée sur la surface de l'ABS à haute température, ce qui peut isoler l'oxygène, empêcher le transfert de chaleur et réduire la libération de gaz combustibles. afin de réaliser l'effet ignifuge.

Par exemple, le mélange maître de phosphore rouge, ABS-P-20M, spécialement développé par YINSU Flame Retardant Company pour l'ABS, avec une quantité supplémentaire d'environ 20 %, peut atteindre UL94-V0, un effet ignifuge sans halogène à haute efficacité. Le coût total du retardateur de flamme est bien inférieur au coût du retardateur de flamme halogène.

3. Retardateurs de flamme composites au phosphore et à l’azote : Les retardateurs de flamme contenant de l'azote sont principalement utilisés pour diluer les gaz inflammables ou recouvrir la surface du matériau à travers les gaz ininflammables tels que l'azote produit lors du processus de décomposition afin de réaliser l'effet ignifuge. Les retardateurs de flamme contenant de l'azote courants comprennent la mélamine, le cyanurate de mélamine (MCA), le pyrophosphate de mélamine, etc.

Les retardateurs de flamme de type expansion avec du phosphore et de l'azote comme composants principaux sont remarquables dans les retardateurs de flamme ABS sans halogène. Les composés phosphorés et les composés azotés se combinent pour former des ignifugeants phosphore-azote, qui ne sont pas faciles à brûler en raison des gaz libérés par les composés azotés après avoir été chauffés, tels que N2, CO2, NH3, H2O, etc., et bloquent l'approvisionnement en oxygène. , afin de réaliser des effets synergiques et synergiques ignifuges.

L’orientation future du développement des retardateurs de flamme ABS peut être analysée sous les angles suivants :

1. Protection de l'environnement et faible toxicité : Bien que les retardateurs de flamme halogénés soient toujours les produits courants sur le marché, étant donné qu'ils peuvent libérer des substances toxiques et corrosives lors de la combustion, la demande du marché pour des retardateurs de flamme sans halogène et respectueux de l'environnement est en augmentation.

2. Haute efficacité et multifonctionnalité : La recherche et le développement de retardateurs de flamme hautement efficaces et multifonctionnels constituent une tendance importante dans l’industrie. Ces retardateurs de flamme peuvent réduire la pollution environnementale et les coûts sans sacrifier les propriétés physiques et mécaniques du substrat.

3. Nanotechnologie et microencapsulation : Avec les progrès de la nanotechnologie et de la technologie de microencapsulation, la modification de surface et le traitement ultrafin des retardateurs de flamme inorganiques sont devenus possibles. Ces technologies contribuent à améliorer les propriétés ignifuges des retardateurs de flamme inorganiques, à réduire leur quantité d'additifs et à améliorer leurs performances grâce à des méthodes ultrafines, de modification de surface, de liaison macromoléculaire et d'autres méthodes.

4. Technologie de composition : Dans certains produits, l'effet ignifuge d'expansion de volume est obtenu en utilisant des éléments phosphorés au lieu d'halogènes. De tels composites, avec l'ajout de retardateurs de flammes spécifiques, sont capables de former une couche carbonisée stable sur la surface, qui isole, réduit la pénétration d'oxygène, empêche les polymères fondus de s'égoutter et réduit en même temps l'émission de fumées et de substances organiques. assurant la protection du matériau. De plus, le mélange maître offre une bonne stabilité à haute température, une facilité de traitement et des propriétés colorantes.

Avec la croissance rapide des industries de l'électroménager et de l'automobile, la demande chinoise de résines ABS continue d'augmenter, tout comme les exigences en matière de propriétés écologiques et ignifuges de l'ABS. Par conséquent, le développement de nouveaux retardateurs de flamme offrant d’excellentes performances constitue non seulement une tâche clé dans la recherche de matériaux ignifuges, mais également une direction de développement importante pour l’industrie ABS.