ABS树脂阻燃技术的潜力研究方向

BMA004

当前，对ＡＢＳ阻燃而言，卤素阻燃剂仍占主导地位，此类阻燃剂存在发烟量大，燃烧时释放出卤化氢气体，进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害。所以目前ＡＢＳ阻燃正趋向于无卤化，对无卤阻燃剂的研究成为世界各国的热点之一，无卤化已成为阻燃剂开发、应用的主要趋势。近年来对新型阻燃、消烟剂的研究正悄然兴起，其中有机硅粉和纳米粘土（ｎ－ＭＭＴ）就属于这类物质。有机硅粉自身的热释放速率很低，且受外部热流的影响很小，它们以极低的含量（一般２％以下）填充在聚合物中就可以显著降低聚合物的热释放速率，并且燃烧时不产生烟雾。纳米粘土（ｎ－ＭＭＴ）具有优良的阻燃效果，是因为一方面纳米粘土的片层结构本身具有优异的阻燃和阻隔性能，另一方面由于聚合物分子链通过插层的方法进入到粘土的片层间，分子链的运动受到粘土片层的限制，起到保护的作用，因此可以提高材料的阻燃和耐热性能。    采用插层法制备的聚合物／粘土纳米复合材料因表现出许多优异的性能已引起了人们的极大的兴趣。插层复合法是制备高性能聚合物基纳米复合材料的一种重要方法，也是当前材料科学领域研究的热点.它是将单体或聚合物插入到粘土片层间，破坏粘土的片层结构，使其以厚度为１ｎｍ左右的片层分散于聚合物中，形成聚合物纳米复合材料。聚合物与粘土达到分子水平的复合，大大增
    加了聚合物与蒙脱土的界面相互作用，从而使复合材料具有卓越的力学性能及阻燃性能。聚合物／蒙脱土纳米复合材料具有特殊的阻燃性能。１９９７年Ｊｅｆｆｅｒｙ等人利用锥形量热计（ＡＳＴＭＥ１３５４，ＩＳＯ５６６０以及ＢＳ４７６１５标准）对尼龙６／粘土纳米复合材料的阻燃性能进行了对比研究，结果表明，尼龙６／蒙脱土纳米复合材料具有特殊阻燃性能。对无机添加
    型阻燃剂如Al(OH)3和Mg(OH)2而言，其阻燃作用主要表现在对燃烧的隔绝、冷却和稀释效应。粘土作为一种耐火的层状硅酸盐，通过插层以纳米尺度均匀分散在聚合物中，具有高热稳定性的蒙脱土片层在二维方向的阻隔作用将对聚合物的降解燃烧产生重大影响。
    ＡＢＳ／粘土纳米复合材料的研究报道很少，Ｌｅｅ等采用乳液法合成ＡＢＳ／粘土纳米复合材料，热分解起始温度比纯ＡＢＳ提高４０～５０℃。Ｓａｍ等运用熔融插层法制备出ＡＢＳ／粘土纳米复合材料。ＳｈａｏｆｅｎｇＷａｎｇ等对粘土进行有机化改性，制得有机粘土，再通过熔融插层的方法成功制备出ＡＢＳ／有机粘土纳米复合材料，当粘土含量在５％时，可使材料的氧指数提高０﹒５，优于普通的复合材料，热失重分析表明，ＡＢＳ失重存在两个阶段，第一阶段约从２５０～５００℃，第二阶段约从５００～６００℃，第一阶段主要是ＡＢＳ主链上丁二烯、苯乙烯、丙烯链段依次热解、断裂为小分子的过程，失重量约８０％，决定着ＡＢＳ的热稳定性。插层型ＡＢＳ／粘土在热降解第一阶段形成碳－硅酸盐的交替排列的多层纳米结构，并且在６００℃时依然稳定。ＸＲＤ和ＴＥＭ清楚表明，经过６００℃处理后，以剥离－插层共混形式分布在ＡＢＳ中的有机粘土自动进行结构重排，变为密集稳定的多层结构，多碳层具有增强作用，促使材料的表面形成坚固的碳层，这正是ＡＢＳ／粘土纳米复合材料的热稳定性高于纯ＡＢＳ的原因。目前仅仅通过粘土与ＡＢＳ形成纳米复合材料而达到阻燃的效果并不十分理想，有时还需要选择合适的传统阻燃剂添加到ＡＢＳ中，比较常用的是磷系、氮系及无机的Mg(OH)2。但纳米阻燃复合材料将是一个极具发展潜力的研究方向。