ABS 树脂无卤成炭阻燃机理

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1、http://www.hxtb.org化学通报2006年第69卷w012ABS树脂无卤成炭阻燃机理陈力鲁成祥蔡绪福*(四川大学高分子科学与工程学院四川成都610065)摘要对近10年来有关ABS无卤成炭阻燃的研究现状和应用前景作了介绍，包括高沸点酸脱水成炭、基体树脂接枝成炭、硅胶-碳酸钾体系成炭、陶瓷先驱体聚合体系成炭、粘土纳米复合体系成炭共5大体系，并对各体系进行了比较分析，着重讨论了各体系的成炭阻燃机理，以期为ABS无卤成炭阻燃体系的研究开发提供一些启示。关键词ABS成炭阻燃机理TheMechanismofChar-formingFlame-retardationofABS

2、ChenLi,LuChengxiang,CaiXufu*(DepartmentofPolymerScienceandEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065)AbstractTheresearchdevelopmentsandmajorresultsinthefieldsofchar-formingflameretardant(CFFR)systemsaboutABSatthisdecadewerereviewed.Fiveimportantsystems,includingdehydrationofhigh-boilingacid

3、,grafting,silicagel-potassiumcarbonate,preceramicpolymerfilling,andpolymer-inorganicnanocompositesaswellastheirapplicationprospecthadbeeninvestigated.Besides,char-formingmechanismofeachCFFRsystemhadbeendiscussed.KeywordsAcrylonitrile-butadiene-styrene,Char-forming,Flameretardation,MechanismA

4、BS树脂，是丙烯腈(A)/丁二烯(B)/苯乙烯(S)的三元共聚物或丙烯腈/苯乙烯的共聚物与苯乙烯/丁二烯共聚物的掺混物，是最重要的热塑性工程塑料之一，其可单独使用，也可与许多热塑性或热固性工程塑料制成具有某些特殊性能的聚合物合金，应用极为广泛。由于ABS树脂是易燃的高分子材料，燃烧时释放出大量的有毒气体和黑烟，这不仅会造成严重的财产损失，还会给人们的生命安全和生存环境带来极大威胁。所以ABS及其合金阻燃化改性倍受关注[1,2]。目前，ABS树脂及其合金的阻燃体系包括含卤阻燃体系，有机含磷、氮、硅阻燃体系以及无机阻燃体系(包括红磷阻燃和无机氢氧化物)等的阻燃。卤系阻燃剂优异的阻燃

5、性能、低廉的价格是其显著优点。长期以来，ABS及其合金的阻燃研究主要集中在溴系阻燃剂和三氧化二锑体系上，如十溴联苯醚、四溴双酚A、八溴醚、溴代环氧树脂齐聚物等与三氧化二锑联用，可达到良好的阻燃效果，并已实现工业化。但自1986年瑞士科学家首次报道了多溴联苯醚阻燃剂在燃烧时会产生多溴代二噁烷和多溴代苯并呋喃[二者都属于国际癌症中心(IARC)所列的致癌物质范畴，在欧洲已经明令禁止]以来，诸如多溴二苯醚等溴系阻燃剂的毒性引起了全世界的普遍关注，阻燃剂无卤化的呼声也越来越高，发展低毒少烟、高效绿色的无卤阻燃产品也就成为近年来阻燃领域的重要研究课题之一[3~5]。与此同时，全球三家最主

6、要的溴系阻燃剂生产公司(Albemarle公司、Great陈力男，24岁，硕士生，现从事ABS及其合金无卤阻燃研究。*联系人，E-mail:lionelchan1981@yahoo.com.cn2005-08-10收稿，2005-09-15接受http://www.hxtb.org化学通报2006年第69卷w0122Lake公司、DeadSeaBromine公司)也开始转向无卤阻燃剂的开发，并已有少量商品供应。这三家公司的转向也标志着阻燃剂品种的战略性转变[6,7]。1成炭阻燃体系及其机理炭的生成对抑制基体聚合物热降解和提高其阻燃性能有着重要的作用。成炭率高的高分子聚合物，其极

7、限氧指数(LOI)较高，成炭率达40%～50%的高聚物，其LOI值可高于30%。在高聚物热氧降解的同时必然会伴随有小分子挥发物的产生，而生成炭可以从一定程度上减少挥发物的生成。如纤维素，它可在一连串的脱水反应中产生水、二氧化碳和炭，同时也可于转变左旋葡聚糖时一步降解为可燃性气体[8~10]。从反应动力学而言，第一种形式的反应比第二种产生的热量要少，且进一步的反应相对较为困难。此外炭的生成会影响体系下一步的热降解：它在聚合物表面形成粘附的绝缘炭层时，此炭层就会使聚合物与火焰隔绝，从而使进一步的