Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) weist hervorragende elektrische Eigenschaften, Kältebeständigkeit, Ölbeständigkeit, chemische Stabilität und Schlageigenschaften auf und wird häufig in den Bereichen Elektromechanik, Haushaltsgeräte und Transportwesen eingesetzt.Allerdings beträgt der Sauerstoffindex von ABS nur 18 % und es kann nach dem Brand weiter brennen, was seine Produkte in vielen Anwendungsbereichen einschränkt.Um die Flammschutzklasse von ABS gemäß UL94 V-0 zu erreichen, muss im Allgemeinen eine große Menge Flammschutzmittel zugesetzt werden.Die mechanischen Eigenschaften des Materials werden reduziert und die Kosten steigen.
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) weist hervorragende elektrische Eigenschaften, Kältebeständigkeit, Ölbeständigkeit, chemische Stabilität und Schlageigenschaften auf und wird häufig in den Bereichen Elektromechanik, Haushaltsgeräte und Transportwesen eingesetzt.Allerdings beträgt der Sauerstoffindex von ABS nur 18 % und es kann nach dem Brand weiter brennen, was seine Produkte in vielen Anwendungsbereichen einschränkt.Um die Flammschutzklasse von ABS gemäß UL94 V-0 zu erreichen, muss im Allgemeinen eine große Menge Flammschutzmittel zugesetzt werden.Die mechanischen Eigenschaften des Materials werden reduziert und die Kosten steigen.
Polytetrafluorethylen (PTFE) hat eine gute Anti-Drop-Wirkung und wird häufig in flammhemmendem PC/ABS und anderen Materialien verwendet, es gibt jedoch nur wenige Forschungsberichte über PTFE in flammhemmendem ABS.Das in der Branche übliche ABS-Flammschutzmittel diskutierte bei der Einführung von PTFE die Wirkung von PTFE auf die Leistung von flammhemmendem ABS.
1. Experimenteller Teil
1.1.Hauptrohstoffe
ABS, bromiertes Triazin, Antimontrioxid, PTFE, Antioxidantien, Schmiermittel usw.
1.2.Hauptausrüstung
Doppelschneckenextruder: Typ SHJ-35;Spritzgießmaschine: Typ T80;Computergesteuerte elektronische Universalprüfmaschine: Typ CM6104;Messgerät für thermische Verformungstemperatur: 303;Thermogravimetrischer (TG) Analysator: Typ 209C.Pendelschlagwerk: Modell ZBC-25B;Instrument für die Schmelzflussrate (MFR): MPXRZ-40A;Horizontaler und vertikaler Verbrennungstester: Modell HVR-2.
1.3.Probenvorbereitung
Trocknen Sie ABS 3 bis 5 Stunden lang bei 80 °C, mischen Sie dann ABS, bromiertes Triazin, Antimontrioxid, PTFE und andere Additive gleichmäßig, schmelzen Sie und mischen Sie es durch einen Doppelschneckenextruder zur Extrusion und Granulierung.Die Extrusionstemperatur beträgt 215–225 °C, die Schneckengeschwindigkeit beträgt 360 U/min.Dann wird es geblasen und 2 Stunden lang bei 80℃ getrocknet, dann in die Standardprobe injiziert, die Injektionstemperatur beträgt 200～210℃.
1.4.Leistungstest
Verbrennungsleistung: geprüft nach UL94;Zugfestigkeit: getestet gemäß GB/T 1040-1992;Biegefestigkeit: getestet nach GB/T 9341-2000;Schlagfestigkeit der freitragenden Kerbe: getestet gemäß GB/T 1843-1996;MFR: gemäß GB/T 3682-==2000-Test, Temperatur 220 ℃, Last 220 kg;Wärmeformbeständigkeit: Test gemäß GB/T 16341-2004;TG-Analyse: Heizrate 10, C/min.Der Temperaturbereich liegt zwischen 30 und 700 °C unter Stickstoffatmosphäre.
2. Ergebnisse und Diskussion
2.1.Die Probe ohne Flammschutzmittel verbrennt nach der ersten Zündung vollständig und die Flammschutzwirkung ist gering.Wenn eine bestimmte Menge bromierter Triazin- und Antimontrioxid-Flammschutzmittel hinzugefügt wird, wird die Flammschutzwirkung offensichtlich verbessert und der Flammschutzgrad erreicht den UL94V-2-Wert, aber die Brenndauer ist länger und die Flammschutzwirkung ist immer noch nicht vorhanden Ideal.Durch den Zusatz von PTFE wird die Brenndauer des Materials deutlich verkürzt.Durch die Zugabe von 0,2 % PTFE erhöht sich der Flammschutzgrad des Materials von V-2 auf V-0.Dies liegt daran, dass PTFE einen hohen Schmelzpunkt (323 °C) hat und bei der Materialverarbeitungstemperatur nicht schmilzt, aber unter der Scherkraft des Mischens leicht zu fibrillieren ist, um ein Fasernetzwerk zu bilden, was die Flammenausbreitung verringert.
2.2.Nach Zugabe des Flammschutzmittels sinkt die Kerbschlagzähigkeit des Materials stark, während sich andere mechanische Eigenschaften kaum ändern.Im Gegensatz dazu verbessert sich bei gleichzeitiger Zugabe von Flammschutzmitteln und PTFE die Zähigkeit des Materials im Vergleich zur alleinigen Verwendung von Flammschutzmitteln geringfügig und mit steigender PTFE-Menge erhöht sich auch die Kerbschlagzähigkeit des Materials. Die durch PTFE im Material gebildete Fasernetzwerkstruktur spielt in gewissem Maße eine verstärkende Rolle.
2.3.Mit zunehmender PTFE-Menge nimmt die MFR des Materials allmählich ab.Wenn die zugesetzte PTFE-Menge 0,3 % beträgt, sinkt der MFR des flammhemmenden ABS von 23,1 g/10 Min. auf 14,5 g/10 Min., was auf die Wirkung von PTFE auf die Fließeigenschaften des Materials hinweist.Der größere Wert ist hauptsächlich auf das Vorhandensein von faserbildendem PTFE-Material zurückzuführen, das den Fluss von ABS-Molekülen behindert.Aufgrund der besonderen Struktur, die PTFE während der Verarbeitung bildet, scheinen die Materialstreifen am Ausgang des Materialstreifens aufzuquellen, was zu dickeren Materialstreifen und einer langsameren Pelletierung führt.Die Extrusion von Materialien ohne PTFE ist normaler.
2.4.TG- und DTG-Analyse von Materialien
Beim thermischen Gewichtsverlust von reinem ABS gibt es nur einen Höhepunkt des thermischen Gewichtsverlusts, und beim thermischen Gewichtsverlust von flammhemmendem ABS treten zwei Spitzen des thermischen Gewichtsverlusts auf.Der erste Peak wird durch die Zersetzung des Flammschutzmittels und der zweite Peak durch die Zersetzung des ABS verursacht.Durch die Zugabe von PTFE ist die maximale thermische Gewichtsverlusttemperatur (427 °C) von ABS 1,8 °C höher als die von reinem ABS (428,8 °C), aber die maximale differenzielle thermische Gewichtsverlustrate (Massenwärmeverlustrate) ( Die maximale differenzielle thermische Gewichtsverlustrate von reinem ABS (18,8 %/min) beträgt 62,2 %, was 7,9 % niedriger ist als die maximale differenzielle thermische Gewichtsverlustrate (12,7 %/min) von Probe 28 ohne PTFE hinzugefügt.Durch den Zusatz von PTFE kann die Flammschutzwirkung des Materials verbessert werden.
Bromtriazin und Antimontrioxid sind typische Halogen-Antimon-Flammschutzmittel, die nicht nur die Flammschutzreaktion in der Gasphase, sondern auch die thermische Abbaureaktion der kondensierten Phase verändern.Der Restkohlenstoffanteil von reinem ABS bei 700℃ beträgt 1,2 %, und das flammhemmende ABS mit bromiertem Triazin und Antimontrioxid wird hinzugefügt.Der Restkohlenstoffanteil bei 700℃ beträgt 3,5 %.Die Bildung der Kohlenstoffschicht trägt außerdem dazu bei, die Widerstandsfähigkeit des Materials zu erhöhen.Zündfähigkeit.Gleichzeitig betrug der Restkohlenstoffanteil bei 700 °C mit PTFE-Zusatz 3,6 %, was darauf hindeutet, dass PTFE die Kohlenstoffbildung nicht förderte.Der Zusatz von PTFE kann eine dichtere Kohlenstoffschichtstruktur und eine bessere Isolierung und Sauerstoffbarriere begünstigen. Bei Verwendung mit Halogen-Antimon-Flammschutzmitteln ist die flammhemmende Wirkung daher besser.
3. Fazit
3.1.Der Zusatz von PTFE kann die maximale thermische Gewichtsverlustrate des flammhemmenden ABS weiter reduzieren, die Brenndauer des Materials deutlich verkürzen und den Flammschutzgrad des Materials verbessern.
3.2.Der Zusatz von PTFE hat kaum Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von flammhemmendem ABS und verbessert in gewissem Maße die Zähigkeit des Materials.
3.3.PTFE hat einen erheblichen Einfluss auf die Verarbeitungsleistung von flammhemmenden ABS-Materialien und die Dosierung sollte je nach Bedarf während der Verwendung angepasst werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 11. Juni 2020