阻燃ABS材料的性能与改性方法详解
阻燃ABS材料的性能与改性方法详解
阻燃ABS材料作为通用的阻燃材料，应用范围非常广泛，包括电子电器外壳、仪器仪表、汽车配件、开关面板、插座等。ABS材料本身属于非阻燃塑料，需要添加改性剂，包括阻燃剂等阻燃材料，才能使ABS材料达到阻燃V0甚至5VA级别。
ABS树脂的氧指数在18.8%~20.2%之间，属易燃物质，放出大量有毒气体和黑烟。下面介绍几种提高ABS树脂阻燃性能的改性方法：
添加小分子阻燃剂
包括有机阻燃剂和无机阻燃剂，有机阻燃剂有卤素化合物、磷氮阻燃化合物等，无机阻燃剂有氢氧化铝、氢氧化镁、二氧化锑等。
UL-94 测试标准
UL-94 测试是按照设备和器具零件塑料材料可燃性测试标准（即分别为 ASTM D3081 和 ASTM D635）进行的，样品尺寸为 120 × 10 × 4 mm 3，火焰功率为 50 kW。
阻燃等级分类
UL-94 测试结果按燃烧速率分类，阻燃性从低到高依次为：
- HB：慢燃；
- V-2：垂直样品上的燃烧在 30 秒内停止；允许有燃烧颗粒滴落。
- V-1：垂直样品上的燃烧在 30 秒内停止；只要不在火焰中，就允许有颗粒滴落。
- V-0：垂直样品上的燃烧在 10 秒内停止；只要不在火焰中，颗粒滴落是可以接受的。
- 5VB：燃烧在 60 秒内停止；不可接受滴落；样品可能出现孔洞。
- 5VA：燃烧在 60 秒内停止；不允许滴落；样品不得出现孔洞。
改性方法详解
- 添加卤素化合物作为阻燃剂
这种改性方法的主要机理是：在燃烧时，阻燃剂分解成含卤素的气体，如HCL等，这些气体一方面与活性自由基发生链式反应，另一方面隔绝空气中的氧气，从而达到阻止燃烧的目的。根据目前的研究，卤素阻燃剂的添加量在10%~20%左右时，阻燃效果最好。但这种方法容易产生含卤素的有毒气体，因此目前更多的无卤阻燃材料正在研究中。
- 添加磷氮化合物作为阻燃剂
这种改性方法的主要机理是：磷氮化合物在高温下燃烧时，分解成含磷的聚合物，在燃烧物表面形成一层碳化膜，隔绝空气中的氧气。另外，阻燃剂在燃烧时会吸收大量的热量，降低材料的温度，从而达到阻燃的效果。目前，磷氮化合物的适宜添加量一般在12%~20%之间，不同的比例需要调整添加量，以达到更好的阻燃效果和更低的成本。
- 采用无机化合物作为阻燃剂
该改性方法主要的阻燃机理为：无机阻燃剂燃烧时是在材料表面形成一层保护膜隔绝氧气，另外在燃烧时会吸收大量的热量，并且会产生水蒸气稀释空气中的氧气，通过以上综合作用，达到阻燃效果。目前无机阻燃剂是最环保的阻燃剂，但是因为是无机材料，会降低材料的物理性能，而且阻燃剂价格较贵，目前添加量一般在10%~20%之间，不同无机阻燃剂的添加量需根据配方进行调整。
- 制备合金材料
它与其它阻燃材料或阻燃剂复合形成新的合金材料，达到阻燃的效果，目前以ABS树脂为基料的合金阻燃材料有很多，如PVC/ASB合金、PC/ABS合金等。
- 复合改性方法
另一种方法是采用上述两种方法的结合，既添加阻燃材料，又添加部分阻燃剂，制备出阻燃性能更佳、物理性能更优异的阻燃材料。金利达新型阻燃ABS材料即采用此方法制备而成，此材料不仅材料成本明显降低，而且阻燃性能优异，可达UL94-5VA，此外该材料抗冲击性能高，韧性好。