論文-阻燃級ABS的生產(chǎn)工藝及阻燃劑的選擇

XX大學(xué) 工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 論文題目： 阻燃級 ABS 的生產(chǎn)工藝及阻燃劑的選擇 碩 士 生： 指導(dǎo)教師： 工程領(lǐng)域： Thesis for the Graduate Candidate Test Flame Retardant ABS production process and the choice of flame retardant Candidate: Guan Peng Tutor: Dong Qun Field: Chemistry Engineering Date of oral examination:9th June.2012 University: Northeast Petroleum University I學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人所呈交的學(xué)位論文是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的 研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解 XX 大學(xué) 有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文，可以公布論文的全部或部 分內(nèi)容。 XX 大學(xué) 有權(quán)將本人的學(xué)位論文加入中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫和編入中國知識資源總庫。保密的學(xué)位論文在解密后適用本規(guī)定。 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 日期： 大慶石油學(xué)院工程碩士 專業(yè)學(xué)位論文 II 阻燃級 ABS 的生產(chǎn)工藝及阻燃劑的選擇 摘要 采用 對 十溴二苯乙烷 (DBDPE)、 氯化聚乙烯（ CPE） 與 雙酚 A磷系阻燃 劑 作為 ABS樹脂的阻燃添加劑，通過實(shí)驗(yàn) ， 確定了其對 ABS性能的影響 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 十溴二苯乙烷（ DBDPE）和 Sb2O3作為阻燃劑，可以大幅的提高 ABS樹脂的阻燃性能，但是會使 ABS樹脂的力學(xué)性能尤其是沖擊強(qiáng)度降低；當(dāng)加入 氯化聚乙烯 (CPE)可以使 ABS 樹脂的沖擊性能提高。 “江蘇漢光”復(fù)合阻燃劑， 其由 三氧化二銻 Sb2O3,氯化聚乙烯 CPE， 四溴雙酚A，馬來酸混合物 KS IB，丙酸脂 I 245，鹵族元素 FF 680復(fù)合而成，阻燃性能較高 。 采用 乳液聚合 本體 SAN 摻混法 ABS 樹脂生產(chǎn)路線，小粒徑 PB 膠乳（聚丁二烯膠乳）合成，小粒徑 PB 膠乳經(jīng)過化學(xué)附聚生成 PB 膠乳， PB 膠乳與苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚， 合成 SAN 樹脂，接枝膠乳凝聚干燥成 ABS 粉料， ABS 粉料與 SAN 共混擠壓造粒成 ABS 樹脂。 通過共混阻燃的方法，使用阻燃劑來生產(chǎn)阻燃級 ABS 樹脂。對阻燃級 ABS 樹脂的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了試驗(yàn)小試生產(chǎn)，詳細(xì)的研究了從 PB 膠乳合成、附聚、接枝、凝聚、干燥和摻混造粒制成 ABS顆粒的具體方法，確定了其生產(chǎn)配方和反應(yīng)條件，同時對所得阻燃級 ABS 樹脂的性能進(jìn)行了分析。 其 沖擊強(qiáng)度 150 J/M，拉伸強(qiáng)度 40MPa，熔融指數(shù) 57，這些指標(biāo)達(dá)到 了 國際 ABS 板材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 。 關(guān)鍵詞： ABS 阻燃 阻燃劑 摘要 III Flame Retardant ABS production process and the choice of flame retardant Abstract The decabromodiphenyl ethane (DBDPE), chlorinated polyethylene (CPE) with bisphenol A phosphorus flame retardant ABS resin as the flame-retardant additives, experiments to determine its impact on ABS performance. Experimental results show that as a flame retardant decabromodiphenyl ethane (DBDPE) and Sb2O3, can significantly improve the flame retardancy of ABS resin, but the mechanical properties of ABS resin will especially impact strength decreased; when adding chlorinated polyethylene (CPE) can improve the impact properties of ABS resin. Jiangsu Han Kuang composite flame retardants, antimony trioxide of Sb2O3, chlorinated polyethylene CPE, tetrabromobisphenol A, maleic acid mixture KS-IB, propionate I-245, halogen elements FF-680 compound made of flame retardant high performance. By emulsion polymerization - ontology SAN blending method ABS resin production line, small particle size of PB latex (polybutadiene latex) synthesis, the small size of PB latex after the chemical agglomeration generates PB latex, PB latex with styrene and acrylonitrile graft copolymerization synthetic SAN resin graft latex cohesion dry ABS powder, ABS powder and SAN blend extrusion granulation ABS resin. Blend flame-retardant, flame retardant to produce flame retardant ABS resin. Test pilot production of flame retardant ABS resin production process, a detailed study from the PB latex synthesis, agglomeration, graft, condensation, drying and mixing granulator is made of ABS particles to determine their the production of formulations and reaction conditions, the performance of the proceeds of flame retardant ABS resin. 150 J / M to its impact strength, tensile strength 40MPa, melt index 57, these indicators of the quality standards of the international ABS sheet. Key words: ABS ,flame retardant ,flame retardant 大慶石油學(xué)院工程碩士 專業(yè)學(xué)位論文 IV 創(chuàng)新點(diǎn)摘要 本文主要研究了阻燃級 ABS樹脂的生產(chǎn)工藝以及阻燃級的選擇，其創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1 通過對 十溴二苯乙烷 （ DBDPE）和 Sb2O3復(fù)合阻燃材料、 氯化聚乙烯 (CPE)、 雙酚 A磷系阻燃劑 等 幾種阻燃劑 的 試驗(yàn)分析，研究它們對于 ABS樹脂的阻燃性能以及對 ABS樹脂的物理性能能影響，選擇適 合我廠使用的阻燃劑。 2 采用 乳液接枝 本體摻混工藝， 研究 PB 膠乳聚合，獲得了 ABS 聚合生產(chǎn)的工藝配方； 采用 共混方法生產(chǎn) 阻燃 ABS,并研究 阻燃 ABS 共混體系中各組分及組分間交互作用對共混材料各項(xiàng)性能的影響。 3 該產(chǎn)品的沖擊強(qiáng)度 150 J/M，拉伸強(qiáng)度 40MPa，熔融指數(shù) 57，這些指標(biāo)達(dá)到 了 國際 ABS 板材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 。 大慶石油學(xué)院工程碩士 專業(yè)學(xué)位論文 目 錄 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 . I 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 . I 摘要 . II Abstract . III 創(chuàng)新點(diǎn)摘要 . IV 前 言 . 1 文獻(xiàn)綜述 . 2 第一章 實(shí)驗(yàn)方法 . 5 1 1實(shí)驗(yàn)原料與試劑 . 5 1 2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 . 5 1 3阻燃 ABS的制備及實(shí)驗(yàn)方法 . 5 第二章 阻燃劑的性能分析 . 7 2.1 十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 Sb2O3對于 ABS 性能的影響 . 7 2.1.1十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 Sb2O3對于 ABS燃燒性的影響 . 7 2.1.2十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 Sb2O3對于 ABS力學(xué)性能性的影響 . 8 2.1.3 阻燃機(jī)理的探討 . 9 2.2 氯化聚乙烯（ CPE）對于 ABS性能的影響 . 9 2.2.1 氯化聚乙烯（ CPE）對 ABS燃燒性能影響 . 10 2.2.2 氯化聚乙烯（ CPE）對 ABS熱穩(wěn)定性能的影響 . 10 2.2.3 氯化聚乙烯（ CPE）用量對 ABS力學(xué)性能的影響 . 11 2.2.4 氯化聚乙烯（ CPE）對 ABS阻燃機(jī)理的討論 . 12 2.3 雙酚 A磷系阻燃對 ABS性能的影響 . 12 2.3.1雙酚 A磷系阻燃劑對 ABS燃燒性能影響 . 12 2.3.2雙酚 A磷系阻燃劑對對 ABS的力學(xué)性能的影響 . 13 2.3.3阻燃機(jī)理的討論 . 13 2.4 結(jié)論 . 14 第三章 阻燃級 ABS樹脂的生產(chǎn)工藝 . 15 3.1 阻燃級 ABS樹脂的生產(chǎn)工藝 . 15 3.2 阻燃級 ABS樹脂中 PB聚合的研究 . 15 3.2.1 ABS樹脂專用 PB膠乳的聚合 . 16 3.2.2 PB膠乳的選擇 . 16 3.2.3 小粒徑丁二烯聚合工藝的研究 . 17 3.2.4 乳化劑的研究 . 17 3.2.5 引發(fā)劑的研究 . 20 3.2.6 丁二烯的含量 . 21 3.2.7 反應(yīng)溫度的確定 . 22 3.2.8 聚合配方以及工藝條件的確定 . 23 3.2.9 PB聚合的工業(yè)生產(chǎn) . 23 3.3 附聚工藝的研究 . 24 3.3.1 化學(xué)附聚實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 . 25 目 錄 3.3.2 化學(xué)附聚的操作步驟 . 25 3.3.3 化學(xué)附聚研究結(jié)論 . 25 3.3.4 化學(xué)附聚的工業(yè)生產(chǎn) . 26 3.4 接枝聚合的研究 . 26 3.4.1 接枝聚合 . 26 3.4.2 接枝聚合的反應(yīng)原理 . 26 3.4.3 接枝聚合的生產(chǎn)工藝 . 27 3.4.4 引發(fā)劑的選擇 . 27 3.4.5 提高丙烯腈的比例 . 28 3.4.6 反應(yīng)溫度的確定 . 28 3.4.7 接枝聚合的生產(chǎn)配方以及條件 . 28 3.4.8 接枝聚合的實(shí)驗(yàn)研究 . 29 3.4.9 接枝聚合的研究結(jié)論 . 30 3.4.10 接枝聚合的工業(yè)生產(chǎn) . 30 3.5 凝聚干燥 . 31 3.6 SAN樹脂的選擇 . 32 3.7 摻混造粒 . 32 3.7.1 實(shí)驗(yàn)原料以及設(shè)備 . 32 3.8 結(jié)論 . 34 結(jié) 論 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 38 大慶石油學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 1 前 言 ABS樹脂是一種共混物， 一般 丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三者 所占 的比例大約為 20：16： 64。 因?yàn)?ABS樹脂 的物理性 能好 ，在 很大的 溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度、較高的熱變形溫度、較好的穩(wěn)定性、耐化學(xué)性 以及易加工性 ，熱變形溫度比 PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在 0.4% 0.8%范圍內(nèi)，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、輕工、電器、紡織和建筑等行業(yè) 1。 但 ABS的氧指數(shù) (OI)僅為 17.8,易燃 ,離火后仍能繼續(xù)燃燒 ,且在燃燒 時有 大量有毒有害的氣體 產(chǎn)生 ,如 HCN、 CO 等 ,同時有大量的 黑煙 產(chǎn)生 ,從而限制了其應(yīng)用 ，因此提高 ABS樹脂阻燃性能有很高的實(shí)際意義。 提高 ABS阻燃性能的方法主要有以下幾種： 1 改變 ABS共聚物的 組分， 在 ABS中 加入 第四單體（例如 反丁烯二酸酯或三溴苯 ）與 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 進(jìn)行共聚合， 可以 得到四組分阻燃共聚物。 使用 該方法阻燃效果 好， 但是必須在 ABS 的聚合過程中將其加入，而且其工藝比較復(fù)雜，使用成本高，所以此種方法很少被采用 2。 2 混合高阻燃性樹脂 (如 PVC、 CPE等 )。 使用此方法必須通過 加入大量高阻燃性樹脂 才能夠達(dá)到理想的阻燃效果 ， 但是會對 ABS 樹脂的物理性能有很大的影響 。 3、 添加有機(jī)阻燃劑 (如鹵素化合物、磷類阻燃劑等 )。 使用此 方法 所需的 阻燃劑添加量較少， 而且 阻燃效果好， 但是價(jià)格較貴，耐候 性差，燃燒時還會有大量的黑煙產(chǎn)生 。 為了能夠得到阻燃效果好并且不對 ABS 樹脂物理性能產(chǎn)生不良影響的阻燃劑 ， 對十溴二苯乙烷 (DBDPE)、 氯化聚乙烯（ CPE） 與 雙酚 A磷系阻燃 劑等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，并且研究它們對于 ABS性能的影響 3。 同時還 研究乳液接枝本體 SAN 摻混法制備 阻燃 級 ABS 樹脂的工藝過程。研究內(nèi)容包括：主要研究 ABS 生產(chǎn)工藝過程的 PB 聚合中的乳化劑優(yōu)選、引發(fā)劑選擇、 PB 聚合溫度曲線；研究化學(xué)附聚、接枝聚合過程， 采用 共混阻燃的方法，使用阻燃劑來生產(chǎn)阻燃級 ABS 樹脂， 并對擠出造粒的 阻燃 ABS 樹脂 進(jìn)行性 能分析，判定其是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，最終得到 阻燃 ABS 樹脂的生產(chǎn)配方，為保證 阻燃 ABS 樹脂 穩(wěn)定生產(chǎn)提供配方 4。 文獻(xiàn)綜述 2文獻(xiàn)綜述 近年來，塑料阻燃技術(shù)發(fā)展迅速。通過對塑料阻燃劑的作用機(jī)理的深入研究，開發(fā)出許多高效、新型阻燃劑。近些年我國對 ABS 阻燃的研究主要有以下成果 1 ABS的阻燃性能研究 為了使 ABS樹脂據(jù)有阻燃的效果，可通過向其添加 磷系、鹵系有機(jī)物 以及其他某些無機(jī)化合物 來達(dá)到阻燃的目的 , 但是 其添加量 大，如果要使 ABS樹脂有較好的阻燃效果需要添加 40%以上 的 無機(jī)化合物 ，所以 ABS樹脂 的物 理性能 會被破壞 。 磷系阻燃劑 的 品種 與 數(shù)量 都很少，而且大多數(shù)呈現(xiàn)為液體形態(tài)或者為 低熔點(diǎn)化合物 ，所以在阻燃 ABS樹脂的加工過程中不會使用 。 所以，在制備 阻燃 ABS 樹脂的過程中我們會選擇鹵素系阻燃劑， 而其中阻燃效果最好 的是 含溴 類 有機(jī)化合物 ,如十溴聯(lián)苯醚 (DBDPO)、四溴雙酚 A等 。 而 聚氯乙烯和 氯化聚乙烯 (CPE)既有比較好的阻燃效果，同時還可以與 ABS 共混改性，其原因是其與 ABS 樹脂有良好的相溶性，而且氯含量很高，可以減少因阻燃劑對ABS 樹脂的物理性能造成不良影響，但是其熱穩(wěn)定性較差。資料表明，當(dāng) 十溴聯(lián)苯醚 (DBDPO)和 Sb2O3共同使用時有協(xié)同效應(yīng)，當(dāng) DBDPO 與 Sb2O3比例為 2:1 時，其對于 ABS樹脂的阻燃效果最好，而且氧指數(shù)最高。因?yàn)楫?dāng)鹵素阻燃劑在分解的過程中產(chǎn)生不可燃?xì)怏w鹵化氫，其與可燃?xì)怏w混合后可以達(dá)到稀釋的目的，同時鹵化氫氣體還可以抑制聚合物燃燒的連鎖反應(yīng)，當(dāng)加入 Sb2O3時，鹵化氫如 HBr在與 Sb2O3反應(yīng)后生產(chǎn)密度比較大的 SbBr3，在高溫下 SbBr3 會分解成微小的固體顆粒，覆蓋于聚合物的表面，可以將空氣與熱量隔絕。資料顯示 ABS與 PVC， PVC與 Sb2O3， DBDPO與 Sb2O3之間的相容性比 較好，當(dāng)只添加 PVC時， ABS 樹脂的阻燃性會大幅的提高同時伴有大量的黑煙產(chǎn)生，當(dāng) PVC在燃燒時會有 HCL生產(chǎn)，其起到了稀釋與隔絕氧氣的作用。 DBDPO與 Sb2O3復(fù)合使用時其 阻燃效果最好 ，且所需的用量小。如果 PVC阻燃則需要大量的添加才會達(dá)到理想的阻燃效果。當(dāng)使用氫氧化物作為阻燃材料時，其在受熱時分解，同時吸收大量的熱量，而且會釋放出水蒸氣來降低聚合物的表面溫度。以此來達(dá)到阻燃的效果。 2 提高阻燃 ABS沖擊性能的研究。 使用阻燃劑會提高 ABS樹脂的阻燃效果，但是阻燃劑還會對 ABS樹脂的物理性（沖擊強(qiáng)度）能 產(chǎn)生影響，為了降低對 ABS 樹脂的影響提高沖擊強(qiáng)度，一般會通過加入 與ABS相容性 較好的阻燃材料來實(shí)現(xiàn) ， 經(jīng)過研究表明 PVC、 氯化聚乙烯 (CPE)可以提高阻燃性同時不會對 ABS樹脂的物理性能產(chǎn)生影響 ； 如果使用 SBS等橡膠 則會提高 ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度，但是其阻燃效果稍差，需要添加其他阻燃劑來提高阻燃效果 ； 當(dāng)使用 PC 作為阻燃劑時則能夠大幅的提高 ABS樹脂的阻燃性，阻燃效果好且用量小，所以則可以較小因大量添加阻燃劑而對 ABS樹脂造成的不良影響。將阻燃劑的表面進(jìn)行偶聯(lián)處理或者采用更小粒徑的阻燃級也可以提高 ABS樹脂的沖擊 強(qiáng)度， 3 ABS的低煙化研究 溴類 阻燃劑 具有 添加量少 阻燃效果好 等優(yōu)點(diǎn)，但是在 ABS樹脂燃燒時會有大量的黑大慶石油學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 3 煙產(chǎn)生。所以需要添加 Al(OH)3 、 Mg(OH)2 等 抑煙劑 來減少黑煙的產(chǎn)生。 天津輕工業(yè)學(xué)院揣成智研究表明： 在 阻燃體系中 加入 ATH以后，不僅 可以使 阻燃效果 提高 ， 而且還會抑制 ABS樹脂在燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧 。 這是因?yàn)?三水合氫氧化鋁 中 34.6%的 組份為 鍵合水， 若其吸收熱量則 會釋放出大量 的 水蒸汽 從而達(dá)到降溫的效果，而且其中 每克 ATH可以 吸收 1.97Kj熱量 ，還可以 在燃源 與 基材 之間 形成 隔絕的 屏障 ， 起到了 阻燃的作用；同時 生成的 Al(OH)3的表面積 比較大 ， 可以 吸附煙顆粒， 從而達(dá)到消煙的效果 。三氧化鉬 同樣具有 阻燃 的作用 和抑煙的 作用，它與水三合氫氧化鋁和氧化銻都顯示出了一定的協(xié)同效果。 4 阻燃 ABS的耐候性研究 由于 ABS內(nèi)部含有雙鍵，容易在陽光和熱氧的作用下發(fā)生降解而粉化、變色以及喪失一些力學(xué)性能。而且一部分阻燃劑的穩(wěn)定性本身就比較差，所以為了提高阻燃 ABS樹脂的耐候性一般會采用以下幾種方法： (1)選擇 耐侯性 以及 穩(wěn)定性好 的無機(jī)阻燃劑。 溴類阻燃劑不同種類之間的耐候性也不相同， 十溴聯(lián)苯醚 是目前用量最大的溴類 阻燃劑，因?yàn)槠浞肿觾?nèi)部存在著鍵間結(jié)合力較差的醚鍵，極易發(fā)生能級躍遷，遇到紫外光照射后便會有活性自由基產(chǎn)生，從而影響了阻燃劑的光穩(wěn)定性，同時 ABS分子鏈的自由基還會降解。 四溴雙酚 A 的 耐紫外光老化性能 方面 要比 十溴聯(lián)苯醚 好 ， 因?yàn)?十溴聯(lián)苯醚的兩個苯環(huán)之間是由氧原子連接，氧上的孤對電子與其兩邊的苯環(huán)上的電子云產(chǎn)生共軛效應(yīng)，從而可使聯(lián)苯醚自由基穩(wěn)定存在，導(dǎo)致更多的溴自由基的產(chǎn)生引發(fā) ABS的降解；而四溴雙酚 A兩個苯環(huán)之間是由碳原子連接，沒有共軛效應(yīng)，使自由基引發(fā) ABS的降解能力降低。 (2)多種阻燃級復(fù)合使用（ 紫外吸收劑 、熱穩(wěn)定劑 、 光穩(wěn)定劑 ） 。汪曉東發(fā)現(xiàn) ，在阻燃 ABS中添加 TBBPA/ Sb2O3復(fù)配阻燃 劑后加入紫外光吸收劑或光穩(wěn)定劑，其 E在 經(jīng)過300h 氙燈照射后 都會有相應(yīng)的減少； 同時 也會減緩阻燃 ABSDE 力學(xué)性能下降幅度。 我們采用 苯并三唑類 來作為 紫外光吸收劑 ，其分子機(jī)構(gòu)內(nèi) 具有共軛大 鍵 ，使用 氙燈 對測試樣品表面 照射 時 ，因其內(nèi)部添加了紫外光吸收劑（ 苯并三唑類 ）， ABS 化合物可以吸收 300 380nm 波長段的紫外光 ，而且其 苯環(huán)中的電子向高能級躍遷。 因?yàn)橛?共軛大 鍵 存在其中， ABS化合物的穩(wěn)定性依然可以保證，使得因紫外光而對 ABS樹脂造成的降解得到減小 。受阻胺 類 光穩(wěn)定劑 有捕獲自由基以及分解過氧化物的能力，因?yàn)樵谄浞肿咏Y(jié)構(gòu)中存在著 能夠吸收自由電子 的空穴，所以當(dāng) 氙燈照射 在阻燃 ABS 的表面時會有 溴自由基 產(chǎn)生，其中一部分溴自由基會被 受阻胺 類 光穩(wěn)定劑 吸收，使阻燃 ABS因紫外光照射而降解的情況得到減弱 。但大部分鹵素阻燃劑 為 酸性，而大多數(shù)受阻胺類光穩(wěn)定劑顯弱堿性， 當(dāng)兩者復(fù)合使用時其效果會有一定的減弱 。 (3)使用紫外線屏蔽劑二氧化鈦 ，二氧化鈦又稱作鈦白粉 ，其可 由金紅石用酸分解提取，或由四氯化鈦分解得到 。 二氧化鈦性質(zhì)穩(wěn)定 ， 具有良好的遮蓋能力 ， 其粒徑為200 300nm，為可見光波長的一半，向聚合物中加入 二氧化鈦可以對日光起到折射的作用，二氧化鈦的折射光會發(fā)生漫射，使聚合物呈現(xiàn)為白色。紫外光的波長因和二氧化文獻(xiàn)綜述 4鈦的粒徑相當(dāng)，因此二氧化鈦可以阻隔和反射紫外光。 大慶石油學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 5 第 一 章 實(shí)驗(yàn)方法 1 1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑 采用原料及試劑見表 1-1 表 1-1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑 1 2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 氧指數(shù)測定儀 HC - 2 方山分析儀器配件廠 沖擊試驗(yàn)機(jī) 892 英國 CEAST 公司 熔融指數(shù)測試儀 ATSTAAR 意大利 雙螺桿擠出機(jī) PRO 70P 韓國 1 3 阻燃 ABS 的制備及實(shí)驗(yàn)方法 工藝流程A B S 粉料S A N 顆粒阻燃劑 2HGP 107混合 擠壓塑煉 性能測試制樣圖 1.1 阻燃 ABS 的制備及實(shí)驗(yàn)方法 表 1 2 擠出機(jī)各段溫度 溫度 一段 二段 三段 4段 5段 6 段 7段 8段 9段 10段 模頭 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 230 主機(jī)負(fù)荷 :65 ,主機(jī)電流 :498A，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)： 265rpm 阻燃 ABS的制備及實(shí)驗(yàn)方法如圖 1.1， 加入 ABS 粉料、 SAN顆粒、阻燃劑、抗氧劑進(jìn)行規(guī)格或代號 生產(chǎn)廠家 ABS粉料 高膠粉 大慶石油化工總廠化工廠 SAN粒料 SAN325 大慶石油化工總廠化工廠 EBS 乙撐雙 硬脂酰胺 大慶塑龍 HGP 107 復(fù)合抗氧劑 江蘇漢光 阻燃劑 2 復(fù)合阻燃劑 江蘇漢光 阻燃劑含量 氯化聚乙烯（ CPE） 十溴二苯乙烷 (DBDPE) 三氧化二銻（ SB203） 第一章 試驗(yàn)方法 6摻混 ， 在表 1-2的溫度下經(jīng) 過雙螺桿擠出機(jī)擠壓造粒 ，即 可 制得阻燃 ABS 材料。 將阻燃ABS 顆粒在 180溫度下模壓制得厚度分別為 3mm 和 4mm 的試片，再在 沖擊試驗(yàn)機(jī) 和 氧指數(shù)測定儀 上對阻燃 ABS 的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析 。 大慶石油學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 7 第 二 章 阻燃劑的性能分析 2.1 十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 SB203對于 ABS 性能的影響 2.1.1 十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 SB203對于 ABS 燃燒性的影響 1 3 .0 1 3 .5 1 4 .0 1 4 .5 1 5 .0 1 5 .5 1 6 .0 1 6 .5 1 7 .0 1 7 .5 1 8 .02 2 .02 2 .52 3 .02 3 .52 4 .02 4 .52 5 .0oxygenindex/%f i re re t a rd a n t co n t e n t / %圖 2.1十溴二苯乙烷與 Sb2O3用 量 對 ABS氧指數(shù)的影響 圖 2.1是十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 和 23SbO 的 用量 與 ABS氧指數(shù) 之間的關(guān)系 。 當(dāng) 十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 與 23SbO 的 用量為 14時氧指數(shù) 為 23，在隨著 BDOPE 與 23SbO 用量的增加 ABS樹脂的阻燃性也得到相應(yīng)的增強(qiáng)。 因?yàn)殇逑底枞紕┲械?C Br鍵的鍵能較低， 當(dāng)溫度達(dá)到 200 300時，其就會分解 ， 而一般聚合物在分解時所需的溫度也是在這個范圍內(nèi)， 所以 當(dāng)溫 度達(dá)到這個范圍時聚合物和 溴系阻燃劑 同時 開始分解， 分解出的物質(zhì)可以使燃燒反應(yīng)減緩或者終止 ， 還能夠覆蓋在材料 表面， 可以阻隔或者稀釋氧氣 。 銻系阻燃劑 主要有 23SbO ， Sb2O5 和 銻酸鈉等 ，如果單獨(dú)使用時其阻燃效果有限，但是在于鹵系阻燃劑復(fù)合使用時可以大幅的提高 ABS樹脂的阻燃性 。銻化物的 粒徑比較小，某些銻化物的粒徑可小于 0.1 m，其可以均勻的分布在聚合物中，起到增塑增強(qiáng)的作用，可提高 ABS樹脂的阻燃性與沖擊強(qiáng)度，而且發(fā)煙量小。 圖 2.2表示了 在 50kW的 條件下， 20wt%用量 的阻燃劑 和 ABS復(fù)合材料 與 純 ABS的 HRR曲線圖。 在 火災(zāi)研究中熱釋放速率 (HRR)被認(rèn)為是 最重要的參數(shù)， HRR越大，燃燒反饋給材料表面的熱量就越多，結(jié)果造成材料熱解速度加快和揮發(fā)性可燃物生成量的增多，從而加速了火焰的傳播 ， 其 最大值為峰值熱釋放速率 (PeakHRR)。 但阻燃材料一般只能用于火災(zāi)初期的預(yù)防，在火災(zāi)進(jìn)行的過程中一般阻燃材料都無法起到阻燃的作用。 第二章 阻燃劑的性能分析 8-2 5 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275-1 0 001002003004005006007008009001000ABS/ D BD PE/ SB 2 O 3heatreleaserate/kw/m2t i m e / sABS圖 2.2 DBDPE Sb2O3對 ABS 的 HRR的影響圖 2.1.2 十溴二苯乙烷 (DBDPE)與 Sb203對于 ABS 力學(xué)性能性的影響 13 14 15 16 17 182627282930313233343536impactstrength/J/mf l a m e re t a rd a n t co n t e n t / w t %圖 2.3 DBDPE Sb2O3用量對 ABS沖擊強(qiáng)度的影響 圖 2.3是 十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 和 Sb2O3的用 量 與 ABS沖擊強(qiáng)度 之間的關(guān)系 ， 可以看出當(dāng) 十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 與 Sb2O3的 用量逐漸減少時， ABS 樹脂的沖擊強(qiáng)度降低明顯，當(dāng) 十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 與 Sb2O3的 用量為 14%， ABS樹脂的沖擊強(qiáng)度會從 180 J/m降到 35J/m，造成 ABS 樹脂 沖擊強(qiáng)度下降 明顯的原因是 ： 一個原因是 十溴二苯乙烷（ DBDPE） 與 Sb2O3是剛性填料， 因此束縛了 周圍的基體， 使得 剛性 增加 ，脆性 提高 ，沖大慶石油學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 9 擊強(qiáng)度下降； 另一個原因 是 十溴二苯乙烷 與 Sb2O3 的用 量增加， 加劇了 阻燃劑聚集 的情況 ， 使得 應(yīng)力集中 還提高了缺陷的幾率 ， 使得 材料的沖擊強(qiáng)度下降 18。 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 204 6 .04 6 .54 7 .04 7 .54 8 .04 8 .54 9 .04 9 .55 0 .05 0 .55 1 .05 1 .55 2 .0temsotlestength/MPaf l a m e re t a rd a n t co n t e n t / w t %圖 2.4 十溴二苯乙烷與 Sb2O3用 量對 ABS拉伸強(qiáng)度的影響 圖 2.4是十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 和 Sb2O3用量 與 ABS拉伸強(qiáng)度 之間的關(guān)系 ， 當(dāng) 十溴二苯乙烷 （ DBDPE） 與 Sb2O3用量 變大時 ， 可以看出 ABS樹脂的 拉伸強(qiáng)度 會逐漸的下降 ，當(dāng) 使用量下降到 20%， ABS樹脂的 拉伸強(qiáng)度 從 51MPa降到 42MPa。 主要因?yàn)榧尤氪罅康淖枞紕┘又亓司酆衔锏膱F(tuán)聚現(xiàn)象，使聚合物內(nèi)部應(yīng)力變得集中 ， 缺陷幾率變大， 降低了材料的拉伸強(qiáng)度 。 2.1.3 阻燃機(jī)理的探討 當(dāng)一起使用 氧比銻 和 有機(jī)鹵化物時 ，阻燃效果很明顯 ， 當(dāng)添加了它們的 AB