阻燃ABS在电动工具上的应用研究 材料工程专业

1、PAGE 17题 目：阻燃ABS在电动工具上的应用研究目 录Document Title TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc243044994 摘 要 PAGEREF _Toc243044994 h 1 HYPERLINK l _Toc243044995 Abstract PAGEREF _Toc243044995 h 2 HYPERLINK l _Toc243044996 1 绪论3 HYPERLINK l _Toc243044997 1.1 电动工具的现状、前景、特点 3 HYPERLINK l _Toc243044999 1.1.1 电动工具行业现状3 HY

2、PERLINK l _Toc243044999 1.1.2 电动工具行业发展前景 PAGEREF _Toc243044999 h 4 HYPERLINK l _Toc243044999 1.1.3 电动工具概况5 HYPERLINK l _Toc243044999 1.1.4 电动工具行业主要产品特点6 HYPERLINK l _Toc243045000 2 ABS的介绍7 HYPERLINK l _Toc243045001 2.1 ABS的性能分析法8 HYPERLINK l _Toc243045002 2.2 物理性质8 HYPERLINK l _Toc243045002 2.3 阻燃AB

3、S9 HYPERLINK l _Toc243045003 2.3.1 ABS阻燃剂及其分类9 HYPERLINK l _Toc243045002 2.4 助剂介绍10 HYPERLINK l _Toc243045002 2.5 阻燃ABS的加工12 HYPERLINK l _Toc243045003 2.5.1 设备情况12 HYPERLINK l _Toc243045003 2.5.2 主要生产企业概况12 HYPERLINK l _Toc243045003 2.5.3 生产设备工艺流程图13 HYPERLINK l _Toc243045003 2.5.4 工艺描述14 HYPERLINK

4、l _Toc243045000 3 电动工具的加工15 HYPERLINK l _Toc243045001 3.1 加工塑料制品几种主要成型方法15 HYPERLINK l _Toc243045001 3.2 电动工具指质量指标测试方法15 HYPERLINK l _Toc243045003 3.2.1 外观检测15 HYPERLINK l _Toc243045003 3.2.2 电气检测15 HYPERLINK l _Toc243045000 4 结论16 HYPERLINK l _Toc243045004 参考文献17 HYPERLINK l _Toc243045005 致 谢18摘要 A

5、BS是一种易燃的高分子材料，燃烧速度很快，因此ABS的阻燃性受到世界十分关注。阻燃ABS主要应用于电动工具上，电动工具产品有其相应的技术要求，并且能够带来额外的产值，被大量应用于工程塑料、电机、电气等生活生产中。与能源相比，其生产过程环保，属无污染产业。 近年来，国内外对ABS阻燃剂应用研究非常广泛。本文主要针对阻燃ABS在电动工具上的应用作以下阐述：电动工具的现状及发展、ABS的性能、ABS阻燃剂的介绍、以及阻燃ABS的加工和电工工具的加工。同时对加工阻燃ABS设备的选择，生产工艺描述等方面进行了介绍。关键字：阻燃ABS、性能、电动工具AbstractABS is a kind of com

6、bustible polymer material, burning speed is very fast, so the flame retardant of ABS is very concerned by the world. Flame retardant ABS mainly used in electric tools, electric tool products have their corresponding technical requirements, and can bring additional output value, is a large number of

7、applications in engineering plastics, electrical, electrical and other life. And energy compared to the production process of environmental protection, no pollution industry.In recent years, domestic and foreign research on the application of ABS flame retardant is very wide. This paper focuses on t

8、he application of flame retardant ABS on electric tool for the following elaboration: processing status and development of electric tools, ABS performance, ABS flame retardant, and flame retardant ABS processing and electrical tools. At the same time on the processing of flame retardant ABS equipmen

9、t selection, the description of the manufacturing process are introduced in this paper.Key words: flame retardant ABS, performance, power tools;1绪论中国产业调研网发布的2016年中国电动工具行业现状研究分析及市场前景预测报告认为，我国电动工具是典型的外向型行业，出口占据总产量八成以上，外部市场依赖较大。ABS是世界用量最大的工程热塑性树脂，与人们的生活联系紧密，所以他的特性也受到热切关注，主要问题就是ABS的防火性。在阻燃ABS树脂的研究上，国外开展

10、较早，国内起步晚，目前国内已经有几种途径研究ABS树脂的阻燃，准确的了解市场要求，加快产品应用定位，对于阻燃ABS树脂的开发和认证具有重要指导作用，更由于目前国际市场低迷，最近几年来，受经济危机的影响，国际市场有点萧条，我国电动工具生产企业将目光转向国内市场，并且加大生产和宣传力度。随着电动工具越来越受到人们的欢迎，电动工具开始走向人们的家庭，所以销量出现大幅度增长。2016年中国电动工具行业现状研究分析及市场前景预测报告通过电动工具项目研究团队多年对电动工具行业的监测调研，结合中国电动工具行业发展现状及前景趋势，依托国家权威数据资源和一手的调研资料数据，对电动工具行业现状及趋势进行全面、细致

11、的调研分析，采用定量及定性的科学研究方法撰写而成。1.1电动工具的现状、前景、特点及市场情况1.1.1电动工具现状电动工具产品有其相应的技术要求，并且能够带来额外的产值，被大量应用于工程塑料、电机、电气等生活生产中。与能源相比，其生产过程环保，属无污染产业 近些年来，我国电动工具行业开始转变为一个进出口十分明显的行业，我国已成为世界电动工具生产和出口大国。1.1.2电工工具发展前景近年来，由于电工工具在生产和生活中得到广泛应用，所以人们越来越多的去购买和使用电动工具，对电工工具产业有着浓厚的兴趣，这些都是很好的前兆，所以自然而然的人们看好电动工具产业。同时电动工具也是一种消耗品，不仅在工业中被

12、广泛使用，再生活中同样必不可少；据统计，在国外发达地区，基本每家每户都备有不同类型的电动工具，在国外更被看作是一种礼物，可以相互赠送，所以电动工具的发展前景还是比较可观的。1.1.3电工工具行业概况（1）行业定位电动工具一般以电动机或电磁铁来提供动力，用传动机构驱动工作头的一种机械化工具。电动工具主要分为金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具。常见的电动工具有电钻、砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤电锯、磨光机等等。（2）电动工具产品的相关认证电动工具行业有不少相关的认证和标准，这些都可能会直接影响到产品的生产和销售，需要企业引起重视，具体认证主要包括如下：认证/标准认证

13、标志国家说明/备注ISO9001通用质量管理体系认证。CE欧盟电气设备、机械产品要进入欧洲市场就必须通过CE认证，此认证属于强制认证。GS德国GS 欧洲广大顾客供认标志是安全标志。GOST 俄罗斯近年来，俄罗斯加强了进口商品认证管理的强制性ROHS指令欧盟主要禁止了一些危险产品的使用。1.1.4电动工具行业主要产品特点电钻目前市场上产的电电钻上一半以上属于家用电钻，家用电钻对使用时间、使用效果、加工精度等要求并不高。剩余的一小部分电钻，则属于专业工具，其对技术要求比较高，比如加工精度、使用可靠性、使用寿命、性能水平等等均要高于家用产品。从电钻产品近年来的出口额变化看，增长趋势明显，是电动工具中

14、当之无愧的最主要产品。我国电钻产品的出口主要集中在欧美地区。电锯电锯产品也是我国电动工具中出口量非常大的一类产品，我国电锯产品的出口市场分布和电钻产品非常相似，都是集中在欧美地区。电动研磨工具我们常说的电动研磨工具主要有磨光机、砂光机、角磨机等，这些工具一般用于表面研磨和抛光。鼓风机它按工作原理可分为轴流式风机、离心式风机、回转式风机。主要应用于容器内、隧道内的排风或送风、机械制造、焊接作业产生的有害气体、烟尘、粉尘、热气等排放。砂轮机这些电动工具都有便于携带、操作简单、工作效率高等特点，在国外很多行业和生活中都有使用，需求量非常大。2 ABS的介绍ABS树脂是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

15、ABS的英文拼写是Acrylonitrile Butadience Styrene。A表示丙烯腈，提供热稳定性和耐化学性；B是丁二烯,赋予抗冲击性和韧性；S代表的是苯乙烯，具有刚性和已加工性。ABS是一种强度高，韧性好，易于加工的热塑性高分子材料。三者的比例最常见的为25：20：55。随着三者的比例的变化，可以调节它的性能，生产出一些不同冲击强度、流动特性的品种，如把丁二烯的成份增加，则其冲击强度会得到提高，但是硬度和流动性就会降低，强度和耐热性变会减少。 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成，其性质分别为：（1）丙烯腈：强度高、热稳定性及化学稳定性好。（2）丁二烯：坚韧，抗冲击。

16、（3）苯乙烯：粗糙度小，便于加工。ABS是非结晶性材料,中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的性能主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。在产品设计上就很多样化，所以ABS材料可以分为很多不同质量，且品质不同材料所反映的特性也就不同。ABS材料有很多优点，比如加工简单，耐腐蚀，结构及尺寸相对稳定。ABS有两种主要的工业生产方法:将丙烯腈-苯乙烯共聚物与聚丁二烯混合，或将这两种胶乳混合后再共聚;在聚丁二烯胶乳中加入丙烯腈及苯乙烯单体进行接枝共聚。2.1 ABS性能的分析法ABS的性能分析可分为七种：1)力学性能：抗冲击性能

17、测试、拉伸强度测试、静弯曲强度测试、洛氏硬度测试2)热性能：热变形温度测试、维卡软化温度测试、热膨胀系数测试3)燃烧性能：氧指数测试方法、水平燃烧试验、垂直燃烧试验4)电性能：介电强度测试、体积电阻测试、耐电弧测试5)光学性能：折射率测试、透光率及雾度测试、色差测试6)老化性能：自然老化试验方法、人工加速老化试验方法7)化学性能：浸渍试验、耐锈蚀试验、耐溶剂应力开裂试验、耐环境应力开裂试验2.2 ABS物理性质 ABS树脂在常态下为黄色固体，其强度和韧性较好，并且耐腐能力比较强，同时不易溶于大部分的有机溶液。密度约为1.041.06gcm3。OI值：18.2属易燃高聚物。ABS树脂物理性质可概

18、括为：1）价格适中2）优良的韧性、刚性和力学性能综合性3）易加工，加工后尺寸比较稳定4）耐化学药品性及电气绝缘性优良5）着色性能好，一般呈浅象牙色，不透明，能制成有高度光泽的制品。6）防水效果好，燃烧时呈黄色火焰、燃烧过程中有黑烟冒出，烧焦时有特殊气味，易于注塑、挤出和模压7）ABS材料耐热性，具有吸湿性，必须在加工前进行干燥处理后使用8）无毒2.3 阻燃ABSABS树脂为可燃高分子材料，它的极限氧指数只有18.320，燃烧速度快，用ABS树脂制造的电子产品会因短路发生火灾，因此，研究ABS树脂的阻燃性成为业界十分重要的问题。阻燃ABS主要应用于要求电绝缘性和阻燃性的电器设备，例如：保险丝盒、

19、汽车内外部构件、电器开关零件、电话电脑等电子电气设备外壳。阻燃ABS的结构式：降低ABS树脂燃烧性大概有三个方法：1）用阻燃型聚合物与ABS共混，如PVC、CPE：2）对现有ABS树脂做化学改性：3）向ABS中加入阻燃剂，包括无机阻燃剂很有机阻燃剂。第三种方法成本性能都较其他两个合适。2.3.1 ABS阻燃剂及其分类 根据ABS阻燃剂的使用要求，可以将其分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂两类。1)添加型阻燃剂添加型阻燃剂是塑料阻燃中应用最多的阻燃剂，将其与树脂混合，带有阻燃性。一般用量较多，对ABS力学性能影响较大，但阻燃持久性较差。按其化学结构分为有机阻燃剂和无机阻燃剂两种。有机阻燃剂ABS所适

20、用的有机添加型阻燃剂主要有磷酸烷基二芳基酯、磷酸三苯酯、多氯代苯、全氯环戊癸烷、十溴二苯醚(DBDPO)等。其中DBDPO结构式为： 阻燃机理主要为机理(4)，其含溴量非常高 ，阻燃效率高，是目前世界上应用最多的阻燃剂。但其受紫外线照射易变色，同时降低材料冲击强度等缺点。全氯环戊癸烷是应用较多的另一氯系品种，它由六氯环戊二烯聚合制成，含氯量高达783% ，阻燃效率高，而且热稳定性和化学稳定性都相对较好。在ABS树脂中与氧化锑共用并拥有协同效应。到目前为止，卤系阻燃剂在生产和生活中应用最多，由于溴系阻燃剂的CBr键能比CC1键能小的多，阻燃效果显著，大都采用溴系阻燃剂。具有代表意义的是溴系列阻燃

21、剂，包括十溴二苯醚(DBDPO)、八溴二苯醚(OBDPO)、1，2双(2，4，6-三溴苯氧基)乙烷(BTBPOE)、等。卤系阻燃剂通过禁止自由基连锁反应机理发挥阻燃效果，虽然单个的卤系阻燃剂都具有阻燃特性，现在通用的是卤系阻燃剂与磷系阻燃剂、金属氧化物阻燃协同剂和自由基引发剂的协同体系。 无机阻燃剂ABS树脂所适用的无机阻燃剂主要有三氧化二锑(Sb2O3)、硼酸锌、偏硼酸钡、硫酸铵等。其中使用最多的是Sb2O3，实际上自身没有阻燃作用，需要与有机卤化物共同使用，才能起到效果，所以通常被称为协同剂。其协同作用如下式所示： 由于SbC13的沸点较高，它可以吸附在ABS树脂表面而隔断氧的供应，起到阻

22、燃作用。含溴阻燃剂与Sb203也具有类似的协同作用。水合硼酸锌是一种阻燃剂，其阻燃机理主要为机理，可作为Sb203的替代品，其在260依然保持结晶水，所以适用于在高温下加工。2) 反应型阻燃剂这类阻燃剂具有反应性基团，在ABS树脂合成中参与共聚反应。这种阻燃剂一旦成为ABS分子链的一部分，就不会改变，阻燃性较好，并且对材料的物理力学性能和电性能的影响甚小。ABS常用的反应型阻燃剂为双(2，3-二溴丙基)反丁烯二酸酯，即阻燃剂FR-2，分子式为：反应型阻燃剂对ABS或ABS的共混改性物力学性能影响甚小，虽然其用量很少，但价格昂贵，所以应用比较少。2.4助剂介绍1） 阻燃剂的选择：十溴联苯醚英文名

23、为Decabromodiphenyl oxide，白色粉末，分子量960，熔点285，分解温度425，含溴量8183，水分0.1，几乎不溶于水。用途，其添加型阻燃剂，含溴量大，阻燃效能高，热稳定性好，毒性小，反应范围广，适用于聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、ABS树脂、尼龙、聚烯烃、不饱和聚酯、聚苯醚等塑料。它如与Sb2O3并用，其阻燃效果更好。国内生产厂:江苏省启东化工厂 天津汉沽盐场青岛磷肥厂上海试剂厂2）增韧剂的选择： SBS增韧剂 SBS增韧剂,采用的是SBS经过改性造粒得出的增韧剂.SBS是苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。受热后材料可以流动，容易加工成型。冷却到室温后，聚苯乙烯链段聚集成玻

24、璃态微区，对聚丁二烯链段起到了物理交联点的作用，从而使材料表现出橡胶的特性。因此称之为“热塑性弹性体”。 适用于ABS、PS的增韧，增韧效果明显，性能稳定，添加量约3-10%，是ABS、PS的首选增韧剂。分透明和本色。 国内生产厂:东莞捷佳塑胶科技有限公司3）稳定剂的选择： 二月桂酸二丁基锡 二月桂酸二丁基锡为无色或淡黄色透明液体，分子式：C32H64SnO4分子量：631.31，与大多数溶剂相溶，但与水不相容，除非乳化过后才能与水相融，其属于有毒物质。 本品是使用最早的有机锡类稳定剂，其优点有很多，例如润滑性好，耐候性和透明性较好，在常温下以液体形式存在，故在塑料中的捏合分散性比固体稳定剂好

25、。 主要用途：ZT-101为月桂酸型有机锡稳定剂。主要用于PVC软透制品的加工，可以用于聚氨酯泡沫塑料合成的催化剂，硅橡胶的催化剂等。及氯乙稀共聚物纤维的热稳定剂聚酰胺和酚醛树酯的光热稳定剂，聚氨酯油漆及硅胶的催干剂。 技术指标：锡含量：18.0-19.0复合物锡含量：8.0-9.0水分：0.4外观：浅黄色透明油状液体用量均为1.5-2，最多用3应用特点：1)润滑性及透明性好2)与镉、钡金属皂类并用有协同效应。3)耐候性较好。 国内生产厂 徐州中亿有色金属有限公司 4）润滑剂的选取: 亚乙基双硬脂酰胺 亚乙基双硬脂酰胺为白色至淡黄色粉末或粒状物，相对密度0.98(25)，熔 点：141146

26、。不溶于水，其粉状物在80以上易潮湿，耐酸碱和水介质，常温下不溶于乙醇，丙酮，四氯化碳等有机溶剂。但可溶于热的氯代烃和芳烃，其粉状物滑腻感较强，80以上对水具有可湿性，无毒，对人体无副作用。储存方法： 1).密封保存。 2).储存在阴凉，干燥的地方。 3).储存的地方远离氧化剂。国内生产厂家 上海煦江实业有限公司 所在地区： 上海市奉贤区 .2.5阻燃ABS的加工 2.5.1设备情况 从生产工艺的先进性和可靠性出发，本次加工应选用双螺杆挤出机进行生产制备比较适宜。本文针对双螺杆挤出机作主要介绍，其结构主要由机架、传动箱、螺筒、螺杆、加热器、冷动装置、喂料装置和电气自动控制系统组成，操作位置和挤

27、出机外形图详见挤出机结构图（1）。我们设计制造的每一台挤出机，全部参照有关标准和经过严格检测进行生产的。它适用于标准为：安全标准符合：EN-1114-1之规定。低电压指令符合：EN60204-1之规定。3）主要技术指标双螺杆挤出机 型号：CET35型 南京科亚公司；微机控制电子万能试验机 型号：RGT20A型 深圳瑞格仪器有限公司；记忆式冲压冲压试验机 型号：JJ20型，长春市智能仪器设备有限公司；注塑机型号：HTF86XIA，宁波海天集团；水平垂直燃烧测定仪 型号：JF3，江宁分析仪器厂；氧指数（LOI）测定仪 型号：HC2型，南京江宁分析测试仪器厂；热重（TG）分析仪 型号：TG209C型

28、，德国耐驰仪器制造有限公司；耐漏电起痕指数测试仪 型号：LDH型，深圳德迈盛公司2.5.2主要生产企业概况1)宁波LG甬兴化工有限公司宁波LG甬兴是由韩国LG化学株式会社和宁波甬兴化工投资有限公司合资兴建的专业生产ABS、SAN树脂和SBL（丁苯胶乳）的企业，坐落于浙江省宁波市镇海区，占地约35万平方米，总投资超过3亿美金。2006年8月末ABS四期、SBL项目的扩建竣工后，公司达到年产ABS50万吨的世界级ABS生产规模，SBL年产达到7万吨。2)台塑工业(宁波)有限公司台塑工业(宁波)有限公司成立于2002年5月27日，系台塑公司100%转投资成立之子公司，主要经营范围为大型聚氯乙烯树脂(

29、乙烯法)之生产与销售，已于宁波经济技术开发区扩建一座聚氯乙烯树脂工厂，2006年底年产能为30万吨，注册资本1亿2,600万美元。台塑目前ABS产能30万吨/年，目前正在进行三期20万吨/年ABS建设，预计2013年投产。2.5.3设备主要生产工艺流程图切粒双螺杆挤出双槽冷却混料包装干燥2.5.4工艺描述1）混料：把各种助剂一起在混料机里混匀，助剂包括阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、增塑剂等2）双螺杆挤出：首先将挤出机加热到预定的温度，然后开动螺杆，同时加料、温度和压力分布。根据制品形状和尺寸的要求，调整口模尺寸和同心度及牵引等设备装置，以控制挤出物离模膨胀和形状的稳定性，从而达到最终控制挤出物的产量

30、和质量的目的，直到挤出达到正常状态即进行连续生产。3）双槽冷却：物料由机头挤出后落入水槽中冷却4）切粒：经过风力吹干机将物料吹干后，物料由于受到牵引机的牵引作用而进入切粒机5）干燥：切粒完成后将物料输送至干燥机中，粉尘由于上下风机的作用从干燥器顶部的出口排出并被收集处理。6) 包装：物料在干燥机中干燥后进入振动筛中，经过振动筛筛选后将干燥好的物料送行包装。3电动工具的加工近几年，生产电动工具主要以热塑性塑料制品为主且产量巨大。一般主要采用机械方法进行生产，例如挤出、注射、压延等方法。3.1加工塑料产品的几种主要成型方法1）注射成型2）挤出成型3）压延成型4）吹塑成型此外，还有模压成型、层压成型、滚塑成型、传递成型、真空成型、流涎成型、搪塑成型、缠绕成型等。3.2 电动工具质量指标检测标准3.2.1外观检测1）外观完好，无缺陷，且表面光滑，参数清晰可见。2) 电源开关通电良好，无不良问题。3）电源线完好无损坏。4）电源线插头完好，绝缘。5）单独安装的插头接地线只能接保护线，严禁在插头内直接将接地线于零线相连，不得更换两孔插头。6) 工具转动部分无不良问题