アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ABS）は、電気特性、耐寒性、耐油性、化学的安定性、衝撃特性に優れており、電気機械、家電、輸送の分野で広く使用されています。しかし、ABS の酸素指数はわずか 18% であり、火災後も燃え続ける可能性があるため、多くの応用分野での製品が制限されます。ABS の UL94 V-0 の難燃性評価を達成するには、一般に添加される難燃剤の量が多くなります。材料の機械的特性が低下し、コストが高くなります。
アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ABS）は、電気特性、耐寒性、耐油性、化学的安定性、衝撃特性に優れており、電気機械、家電、輸送の分野で広く使用されています。しかし、ABS の酸素指数はわずか 18% であり、火災後も燃え続ける可能性があるため、多くの応用分野での製品が制限されます。ABS の UL94 V-0 の難燃性評価を達成するには、一般に添加される難燃剤の量が多くなります。材料の機械的特性が低下し、コストが高くなります。
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は優れた落下防止効果があり、難燃性PC/ABSなどの材料に広く使用されていますが、難燃性ABSにおけるPTFEに関する研究報告はほとんどありません。業界で一般的な ABS 難燃剤では、PTFE を導入する一方で、難燃性 ABS の性能に対する PTFE の影響について説明しました。
1. 実験部分
1.1.主な原材料
ABS、臭素化トリアジン、三酸化アンチモン、PTFE、酸化防止剤、潤滑剤など
1.2.主要設備
二軸押出機：SHJ-35型；射出成形機：T80型;コンピュータ制御電子万能試験機：CM6104型熱変形温度測定器：３０３；熱重量（TG）分析装置：209Cタイプ。振り子式衝撃試験機：型式ZBC-25B；メルトフローレート (MFR) 装置: MPXRZ-40A;横型・縦型燃焼試験機：HVR-2型。
1.3.サンプルの準備
ABSを80℃で3～5時間乾燥させた後、ABS、臭素化トリアジン、三酸化アンチモン、PTFE、その他の添加剤を均一に混合し、二軸押出機で溶融混合して押出造粒します。押出温度は215〜225℃、スクリュー速度は360 r/minです。80℃で2時間ブロー乾燥し、標準サンプルに注入します。注入温度は200～210℃です。
1.4.性能テスト
燃焼性能: UL94 に従ってテスト済み。引張性能: GB/T 1040-1992 に従ってテスト。曲げ強度: GB/T 9341-2000 に従ってテスト。カンチレバーノッチの衝撃強度: GB/T 1843-1996 に従ってテスト。MFR: GB/T 3682-==2000 テストによる、温度 220 ℃、荷重 220kg。熱変形温度: GB/T 16341-2004 に従ってテスト;ＴＧ分析：加熱速度１０℃／分。温度範囲は30～700℃、窒素雰囲気下です。
2. 結果と考察
2.1.難燃剤を含まないサンプルは、最初の点火後に完全に燃焼し、難燃効果が劣ります。臭素化トリアジンおよび三酸化アンチモン難燃剤を一定量添加すると、難燃効果は明らかに向上し、難燃レベルはUL94V-2レベルに達しますが、燃焼時間が長くなり、難燃効果はまだ得られません。理想的。PTFE を添加すると、材料の燃焼時間が大幅に短縮されます。0.2% PTFE を添加すると、材料の難燃レベルは V-2 から V-0 に増加します。これは、PTFE が融点 (323℃) が高く、材料の加工温度では溶融しませんが、配合剪断力によって容易にフィブリル化して繊維ネットワークを形成し、火炎の広がりを低減するためです。
2.2.難燃剤を添加すると、材料のノッチ付き衝撃強度は急激に低下しますが、他の機械的特性はほとんど変化しません。これに対し、難燃剤とPTFEを同時に添加すると、難燃剤単独の場合に比べて材料の靱性が若干向上し、PTFEの添加量が増加するにつれて材料のノッチ衝撃強度も増加します。材料中の PTFE によって形成される繊維ネットワーク構造は、ある程度の補強の役割を果たします。
2.3.PTFE の量が増加すると、材料の MFR は徐々に低下します。PTFE の添加量が 0.3% の場合、難燃性 ABS の MFR は 23.1g/10 分から 14.5g/10 分に減少し、材料の流動特性に対する PTFE の影響を示します。大きい方は主に、ABS 分子の流れを妨げる PTFE 繊維形成材料の存在によるものです。加工中に PTFE によって形成される特殊な構造により、材料ストリップは材料ストリップの出口で膨潤するように見え、その結果、材料ストリップが厚くなり、ペレット化が遅くなります。PTFE を使用しない材料の押出はより一般的です。
2.4.材料のTGおよびDTG分析
純粋な ABS の熱重量減少の過程では熱重量減少のピークは 1 つだけですが、難燃性 ABS の熱重量減少の過程では 2 つの熱重量減少のピークが現れます。1 つ目のピークは難燃剤の分解によって生じ、2 つ目のピークは ABS の分解によって生じます。PTFE の添加により、ABS のピーク熱重量損失温度 (427°C) は純粋な ABS の温度 (428.8°C) より 1.8°C 高くなりますが、ピーク示差熱重量損失率 (質量熱損失率) (純粋な ABS のピーク示差熱重量損失率 (18.8%/分) は 62.2% であり、これは、ABS を含まないサンプル 28 のピーク示差熱重量損失率 (12.7%/分) より 7.9% 低いです。 PTFEを添加しました。PTFE を添加すると、材料の難燃性能を向上させることができます。
ブロモトリアジンと三酸化アンチモンは代表的なハロゲンアンチモン難燃剤であり、気相難燃剤反応を変化させるだけでなく、凝縮相の熱劣化反応も変化させます。純ABSの700℃における残炭率は1.2%であり、臭素化トリアジンと三酸化アンチモンを添加した難燃ABSです。700℃での残留炭素率は3.5%です。カーボン層の形成は、材料の抵抗の増加にも役立ちます。着火性。同時に、PTFEを添加した場合の700℃における残留炭素率は3.6%であり、PTFEが炭素生成を促進できないことを示した。PTFEの添加により、炭素層構造がより緻密になり、絶縁性と酸素バリア性が向上するため、ハロゲンアンチモン難燃剤と併用すると、難燃効果がより優れます。
3. 結論
3.1.PTFE を添加すると、難燃性 ABS のピーク熱重量損失率がさらに低下し、材料の燃焼時間が大幅に短縮され、材料の難燃性グレードが向上します。
3.2.PTFE の添加は、難燃性 ABS の機械的特性にはほとんど影響を与えず、材料の靭性をある程度向上させます。
3.3.PTFE は難燃性 ABS 材料の加工性能に大きな影響を与えるため、使用時の必要量に応じて添加量を調整する必要があります。
投稿日時: 2020 年 6 月 11 日