阻燃ABS樹脂及其合金的研究進展

周曉陽（大慶石化公司化工三廠,黑龍江 大慶 163714）

阻燃ABS樹脂及其合金的研究進展

周曉陽
（大慶石化公司化工三廠,黑龍江 大慶 163714）

ABS是以丙烯睛一丁二烯一苯乙烯三種單體聚合而成的三元共聚物，其阻燃性能主要通過添加反應型阻燃劑、與含鹵阻燃劑共混以及與高阻燃性聚合物共混而成。本文著重對阻燃ABS樹脂及其合金的研究進展進行探討。

ABS樹脂；合金；阻燃；研究

ABS樹脂以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種化學組成，其在耐化學性、抗沖擊性以及抗電性等方面具有優異性能，被廣泛的應用于建筑、電子電器以及汽車材料方面。當前，國家對部分建筑、電子產品以及汽車配件等阻燃性要求逐步加大，研究和開發阻燃ABS樹脂體系具有重要的現實意義和指導作用。

阻燃ABS樹脂體系開發途徑主要包括三個方面[1]：

（1）在ABS樹脂中加入含鹵阻燃劑進行共混；

（2）將ABS樹脂與高阻燃性聚合物共混形成阻燃ABS樹脂合金體系；

（3）ABS聚合過程中加入反應型阻燃劑。下面進行逐一分析：

1 ABS樹脂與含鹵阻燃劑共混

當前，主要選用含氯和含溴兩種阻燃劑與ABS樹脂進行共混，具體為[2]。

1.1 含溴阻燃劑

含溴阻燃劑作為一種典型的阻燃材料，以多溴二苯醚類為代表，其在阻燃ABS及其合金材料中應用廣泛。最早在ABS樹脂體系中通過加入十溴二苯醚和八溴二苯醚進行阻燃，其特點是成本低、阻燃性能優異和所需阻燃劑量較少。但是，后期研究發現由上述兩種阻燃劑制成的阻燃ABS樹脂產品其對人體和環保具有不良影響，而逐漸被二苯并二呋喃和二苯并二噁烷替代。

后期，以四溴雙酚A為典型代表的含溴阻燃劑，其較多溴二苯醚類阻燃劑無論是在對ABS樹脂各項性能影響方面，還是毒性性能方面都較為優異。同時，由于四溴雙酚A熱穩定性較好，其與ABS樹脂共混后，可進行熔融加工，且改性后樹脂體系抗沖擊性能提高。

隨著對含溴阻燃劑研究的不斷深入，以Saytex系列和BE-2000溴化環氧阻燃劑為代表的含溴阻燃劑，被廣泛應用阻燃ABS樹脂合成之中。其中，Saytex系列含溴阻燃劑具有較高熔點，其應用于ABS樹脂中不易被分解，可有效的提升阻燃ABS樹脂體系的熱變形溫度；BE-2000溴化環氧阻燃劑在加工性能、抗熱老化性能、抗腐蝕性能等方面較為優異，其應用于阻燃ABS樹脂體系后，對于阻燃材料的耐熱性不產生不利影響，且提升了阻燃材料的耐紫外性能。

1.2 含氯阻燃劑

較含溴阻燃劑，含氯阻燃劑單獨應用于阻燃ABS樹脂中阻燃效果不顯著，并且含氯阻燃劑成本普遍較高，因此常將含氯和含溴阻燃劑混合方式進行阻燃處理。研究發現，含氯和含溴阻燃劑配合應用時，C-Cl鍵與C-Br鍵發生協同作用，可有效的提升阻燃ABS樹脂體系的阻燃效果和力學性能，并且有利于成本的降低。

總之，含鹵阻燃劑在ABS樹脂體系中的應用，一方面可以有效的提升ABS樹脂體系阻燃性能，一方面其成本價格較為低廉，所以被廣為應用。但是，由于含鹵材料在燃燒過程中常出現有毒有害氣體，不利于人體和環境，使得含鹵阻燃劑逐漸被低鹵或無鹵阻燃劑替代。

2 ABS樹脂與高阻燃性聚合物共混

根據ABS分子結構特點，通常選用以PC、PVC為典型代表的高阻燃性混合物作為阻燃ABS樹脂合金材料，具體分析有[3]。

2.1 PC/ABS合金

PC材料具有一定的阻燃效果，其與ABS樹脂混合后所得的PC/ABS合金在耐熱性、抗沖擊性方面有顯著提升，但PC成本較高，常選用其他阻燃劑與PC配合使用，既可以提高阻燃性，又可以降低成本。

國內已經開展了PC/ABS合金制備和改性方面工作，例如孫清等人通過在PC/ABS混合物中加入三氧化二銻和十溴二苯醚，可有效的提升合金材料的阻燃性，但不利于合金材料的抗沖擊性能；而劉嵐等人通過在四溴雙酚A中加入10%左右的PC，對PC/ABS合金材料進行改性發現，隨著阻燃劑體系加入量增加，其氧指數明顯提升，有效的提高了PC/ABS樹脂體系的阻燃性。

2.2 PVC/ABS合金

雖然PVC具有一定的阻燃效果，但是在PVC/ABS合金中，當PVC加入量低于合金總重的三分之一時，其阻燃效果不佳。隨著PVC加入量提高，PVC/ABS合金阻燃性能明顯提高，但是當PVC加入量高于合金總重的80%以上，PVC/ABS合金在熱穩定性、抗沖擊性和耐熱性等方面明顯降低。因此，PVC/ABS合金中PVC含量至關重要。

分析PVC阻燃機理可知，PVC在高溫下分解產生HCl，在聚合物熱裂過程中生成H*和自由基HO*，而HCl與該自由基結合后生成了水分子、氯分子和氫分子，并且同時有HCl分子產生，循環反應直至火焰被熄滅。

國內陳桂蘭等人通過將阻燃劑加入到ABS/PVC合金中，不僅具有優異的阻燃性能，而且受氯化聚乙烯生成影響，其綜合性能優異。

3 反應型阻燃劑

反應型阻燃劑是近些年阻燃體系領域研究的熱點，做常以單體元素，用于阻燃ABS樹脂體系的合成之中。目前，在國外相關研究較多，主要代表有：Suzuki等，通過在ABS樹脂中以接枝聚合方式將甲基丙烯酸融入其中，其在保持枝化工藝和降解工藝不變的前提下，顯著提高了聚合物表面的碳化層，進而促進了ABS樹脂的阻燃性；此外，國內王志濤等，利用Friedel-crafts法使得2-乙基苯烯磷酸、4-乙烯基苯乙醇和金屬鹵化物交聯反應，可有效的促進ABS聚合物碳化層增加，進而促進其阻燃性的提高。

4 小結

隨著ABS樹脂材料應用領域的不斷擴大，研究制備具有高阻燃特性、高抗沖、高耐溫性、低毒無害的阻燃ABS樹脂及其合金具有重要的現實意義。一方面可以有效的擴大ABS樹脂應用范圍，另一方面可以提升國際市場競爭力。

[1] 王菊琳，阻燃ABS合金的研制[D].北京化工大學碩士畢業生論文，2000(11).

[2] 李曉麗，李斌等.阻燃ABS樹脂及其合金的研究進展[J].高分子材料科學與工程，2005(01).

[3] 王家龍，張新波等.阻燃 ABS 的研究進展[J].寧波大學學報，2006(03).