rABS的无卤阻燃改性解决方案

ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，燃烧时释放出大量的黑烟及有毒气体。进行阻燃改性可使ABS转变成阻燃的材料，对成品制件的安全性与防火性有保障；与此同时在燃烧时低烟，降低了对环境的污染。

从2021年3月1日起，欧盟禁止在塑料外壳和电子显示器支架中使用卤化阻燃剂。供应欧盟市场的电视机、电脑显示器或数字标牌显示器的制造商受到该指令的影响，开始积极寻求阻燃级ABS的替代产品和ABS的无卤阻燃改性的方法。本期小编将带您盘点这些无卤素解决方案。

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欧盟关于卤系阻燃剂使用的要求

2021年3月1日，欧盟法规(EU)2019/2021正式实施，法规从能源效率、材料效率等角度对投放欧盟市场和投入使用的电子显示器（包括电视、监视器、数码看板显示器）规定了相关的生态设计要求。主要内容包括：禁止在电子显示器的外壳和支架中使用卤系阻燃剂，法规将“卤系阻燃剂”定义为包含任何卤素的阻燃剂；大于50g的塑料部件应清楚地标识材质类型，如果还含有阻燃剂还需标识阻燃剂的相应信息等。

新政实施，对电子显示器设计和生产方面产生了一定的影响，其中所涉及的产品包括电视机、广告显示屏、电脑、公共场所用的显示终端等等，相关企业除了要更换原材料外，原材料的阻燃剂认证还需要通过欧盟REACH注册证书。

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阻燃级ABS的产品替代方案

据 道，Floreon公司开发并商业化了一种无卤素生物塑料，可为电子产品提供安全和可持续的选择。Floreon的专利PLA材料适用于耐用和一次性应用，阻燃等级（达到 UL94V2）提供多种选择。

该材料具有与ABS相近的特性，使其成为注塑成型、电子玩具、消费电子产品和家居用品的理想选择，并具有低碳足迹和 废选择的额外好处。

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常见无卤阻燃剂及其阻燃机理

1）金属氢氧化物阻燃剂

金属氢氧化物阻燃剂主要有AI(OH)3、 Mg(OH)2，其作用机理主要是：受热后吸热分解释放水汽，阻止热量向材料的传递，使材料温度难以上升至着火点；同时分解生成金属氧化物，通过蓄热和导热的方式，减缓材料温度的上升。金属氢氧化物阻燃剂的阻燃效率偏低，一般只能用于可以填充大量无机填料的材料。

2）膨胀型阻燃剂

膨胀型阻燃剂主要有聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇（APP、MEL、PER）。其原理是：受热时，酸源分解产生无机酸，无机酸又可以和炭源发生酯化反应；与此同时，气源分解产生大量不可燃气体，这些气体使酯化生成的熔融状炭层膨胀发泡，进而形成多孔泡沫炭层。该炭层可以保护基层材料不再继续燃烧。膨胀型阻燃剂具有高效、低毒、防溶滴等优点。

3）氮系阻燃剂

氮系阻燃剂主要是三聚氰胺及其行生物，具体作用机理是：受热时，释放NH3、NO2、CO2等不可燃气体，稀释材料周围的氧气和可燃性气体，从而中断燃烧；并且受热释放出N2，带走活性自由基的能量，抑制链式反应的进行。单纯的氮系阻燃剂阻燃效果有限，一般都将其与磷系阳燃剂复配。

4）硅系阻燃剂

硅系阻燃剂主要有：聚硅氧烷、硅酸盐，具体作用机理为：硅元素通过改善炭层的厚度、数量以及复杂程度，增强炭层的阻隔性能，阻止燃烧的进行。硅系阻燃剂与材料的相容性好，不仅能给予材优异的阻燃性能，还可以改善材料的物理力学性能。

5）磷系阻燃剂

磷系阻燃剂包括无机磷类和有机磷类。无机磷系阻燃剂，主要有包覆红磷、磷酸盐、聚磷酸铵；其中包覆红磷的磷含量很高，对PE、PP、ABS、环氧树脂等有较好的阻燃效果。有机磷系阻燃剂主要有磷酸酯、膦酸酯、氧化瞵。与无机磷系相比，有机磷系阻燃剂与材料的相容性更好，对材料其它性能影响小。

磷系阻燃剂的作用机理是：受热释放出PO、PO2自由基，捕捉并消耗链式反应中的活性自由基，进而中断链式反应；受热释放出含氧磷酸，使材料表面炭化，隔绝可燃性气体和热量的传递；形成富磷的玻璃态保护层，覆益于材料表面，减少热量的传递。

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ABS的无卤阻燃改性

长久以来，ABS的阻燃都是依靠溴系阻燃剂，其中八溴二苯醚(OBDPO)和四溴双酚 A(TBBPA)更是凭借与ABS良好的相容性热销一时。但随着欧盟对溴系阻燃剂的严格管控，无卤阻燃ABS成为未来阻燃ABS的发展趋势。

与金属氢氧化物阻燃剂（阻燃效率较低、相容性差严重损害ABS的性能）、膨胀型阻燃剂（力学性能下降严重）、硅系阻燃剂（研究较少）相比，磷系阻燃剂的高兼容性、低添加量、强阻燃性在ABS的阻燃改性中体现出优势。并且磷系阻燃剂品种繁多、价格低廉，非常适合工业化应用。

一些 道过的磷系阻燃剂改性配方包括芳香磷酸酯与线性酚醛树脂复配、微胶囊化红磷与线性酚醛树脂复配、苯并噁嗪与TPP复配并添加高胶粉、丁腈橡胶等进行增韧处理。

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rABS中溴系阻燃剂的前处理

目前，电子废弃物阻燃塑料的脱溴技术，主要包括：热解法、机械化学法、超临界CO2萃取法、反溶剂萃取法。

常见的热解法，是指在热解阻燃塑料过程中，控制不同的热解方式，或是将碱性物质和碱金属、氢氧化物、碱性碳酸盐等物质加入到热反应器中，与热解气接触反应进行脱除。

机械化学法是由机械能的作用产生的关于物质在所有聚集状态下的物理化学转化过程。通过压缩、剪切、冲击等不同步骤组合起来的高能研磨过程。

阻燃塑料中添加的阻燃剂，可以通过超临界CO2萃取法从塑料基质中分离出来，达到脱溴的目的。

反溶剂萃取法是指使用特定溶剂将塑料基质溶解，然后从溶液中分离除不溶的有毒有害阻燃剂，最后用反溶剂将塑料沉淀出来，达到脱溴的目的。