目录
第一章绪论......................................................................................................... 3
1.1ABS 塑料简要概述及研究意义 ........................................................... 3 1.2 ABS的燃烧机理.................................................................................. 4 1.3 阻燃剂的作用机理 ............................................................................. 4 1.4 降低ABS燃烧性................................................................................. 5 1.5 ABS的“阻燃添加剂”...................................................................... 5 1.6 ABS塑料制品的成型方法.................................................................. 6 1.7 挤出成型工艺概述 ............................................................................. 6 1.8 设计原则............................................................................................. 7 第二章制备阻燃ABS原料的选取及配方设计 ................................................. 8
2.1 主要原料............................................................................................. 8 2.1.1ABS树脂............................................................................................ 8 2.2 助剂的选择 ....................................................................................... 10 2.3 配方的设计 ....................................................................................... 13 第三章物料衡算............................................................................................... 14
3.1 概述................................................................................................... 14 3.2 物料衡算内容 ................................................................................... 14 3.3 损耗率的计算 ................................................................................... 14 3.4 选定计算基准 ................................................................................... 14 第四章 设备选型............................................................................................. 19
4.1 设备的选择原则 ............................................................................... 19
4.1.1 选型的原则 ........................................................................... 19 4.1.2 设备的分类和选型 ............................................................... 19 4.1.3 设备选型工艺参数内容 ....................................................... 20 4.2 非定型设备的选取 ........................................................................... 20
4.2.1 储罐的选取 ........................................................................... 20 4.2.2 中间储料仓的选取 ............................................................... 22 4.2.3 中间料斗 ............................................................................... 22 4.2.4 成品储仓 ............................................................................... 23 4.3 定型设备的选取 ............................................................................... 23
4.3.1 失重式喂料机与配料秤的选取 ........................................... 23 4.3.2 高速搅拌机的选取 ............................................................... 24 4.3.3 流量计的选取 ....................................................................... 25
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4.3.4 挤出机的选取 ....................................................................... 25 4.3.5 冷却设备的确定 ................................................................... 26 4.3.6 仓壁振动器的选取 ............................................................... 26 4.3.7 吹干设备的选取 ................................................................... 27 4.3.8 振动筛的选取 ....................................................................... 27 4.3.9 切粒机的选取 ....................................................................... 28 4.3.10 旋风分离器的选取 ............................................................. 28 4.3.11 打包机的选取 ..................................................................... 28 4.3.12 干燥器的选取 ..................................................................... 29
第五章 工艺流程............................................................................................. 31
5.1 概述................................................................................................... 31 5.2 工艺流程........................................................................................... 31 5.3 造粒方法........................................................................................... 32 5.4 物料输送方式 ................................................................................... 32 第六章 贮存注意事项..................................................................................... 34
6.1 包装................................................................................................... 34 6.2 运输................................................................................................... 34 6.3 贮存................................................................................................... 34 参考文献........................................................................................................... 35
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第一章绪论
1.1ABS 塑料简要概述及研究意义
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)树脂是是五大合成树脂之一,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，因而能表现三种组分之间的协同性能：丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能, 刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，较好的热稳定性和化学稳定性、较好的流动性，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。
ABS树脂的性能特征
ABS树脂是浅象牙色、不透明的非晶形粒料，无毒、无味，着色性优良，吸水性小于1%；ABS制品坚硬而韧，刚性、耐冲击性均较好，可在80℃温度以下长期使用；尺寸稳定，耐磨性好、耐油、耐酸、耐碱、和无机盐，但溶于脂、醛、醚和氯化烃；电性能良好，可燃，燃烧时散发出一种特殊臭味；但其氧指数仅18.3 3～20 (< 21 )，属于易燃材料，这已成为ABS树脂进一步推广应用和发展的一大障碍。
ABS是一种用途极广的热塑性工程塑料，在ABS消费结构中主要是家用电器、机械配件、办公用品和用具等。主要有电视机、电冰箱、洗衣机、电风扇、空调、计算机、复印机、电话、吸尘器等，此外还有汽车、摩托车和管道等。上述用途中ABS主要做内外壳体、支撑和各种零配件。同时在通讯器材、商品器材、文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。ABS树脂已是目前我国产量最大、应用最广泛的通用工程塑料。但ABS氧指数
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仅18.3-20(<21)，属于易燃材料。在ABS的实际应用中，使用ABS制作的一些电子电器配件壳体燃烧引起的火灾时有发生，同时燃烧时放出黑烟和有毒气体，其发烟量是各种塑料中最大的，这不仅会造成严重的财产损失，还会给人类的生命安全和生存环境带来极大威胁，限制了其在居民住宅、家电、管道等很多方面的使用。随着科技进步和生活质量的提高，人们安全意识越来越强，国内外对汽车、建筑、家用电器，办公用品等方面使用的塑料材料提出了严格的防火阻燃要求，制定了相应的技术标准与规范。因此ABS的阻燃问题越来越受到世界各国的高度重视，研究和开发阻燃的ABS显得非常重要。
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1.2 ABS的燃烧机理
ABS树脂的燃烧机理十分复杂， 由于所用原料的种类、比例、工艺条件、生产方法的多样化，ABS树脂的实际组成千差万别，变动极大，其燃烧性能也有差异。一般随丁二烯成分增加，树脂透明性降低，可燃性增加。这是由于聚丁二烯相中存在取代的叔碳原子，有利于氧从丁二烯中夺氢，并引发氧化，加速ABS的降解。也有人认为ABS热-氧老化可从丙烯腈-丁二烯和丁二烯-苯乙烯共聚物的热降解来说明，在丙烯腈-丁二烯共聚物的热解产物里没有发现丙烯腈的特有产物HCN，这是因为丁二烯部分的热解产生不饱和成分，很快与HCN反应所致。ABS树脂本质上和其它高聚物一样，燃烧过程中产生特别活泼的自由基HO·，而HO·的浓度是决定燃烧速度的关键。当高分子和HO·相遇，生成高分子自由基和水，在氧存在下，又产生出HO·自由基，可使反应继续进行，最后生成CO2和H2O。为了阻止塑料燃烧，其基本方法是抑制可燃性气体的发生 和隔绝空气中的氧气。一般来说，燃烧过程包括加热、熔融、解聚、分解、 氧化和着火等步骤。在燃烧过程的各个步骤中，其进行速度将受到许多因素 的制约， 除外界因素外， 高分子材料燃烧的难易主要取决与自身的燃烧特性。
1.3 阻燃剂的作用机理
ABS树脂的燃烧机理十分复杂，但本质上和其它高聚物一样，燃烧过程中产生特别活泼的自由基HO?，而HO?的浓度是决定燃烧速度的关键。当高分子和HO?相遇到，生成高分子自由基和水，在氧存在下，又产生出HO?自由基，可使反应继续进行，最后生成CO2和H2O。ABS燃烧的三要素是可燃物、氧气和热能，要想阻止燃烧就得除去三要素中的至少一个。为此采用添加化学阻燃剂是十分有效的。阻燃剂的作用机理比较复杂，就目前研究的结果，可以从以下几个方面来考虑：
(1)由于阻燃剂或其分解产物的脱水作用使树脂炭化，减少产生火焰的燃烧和可燃气体的生成。
(2)由于含水化合物在高温时的剧烈分解脱水而吸收大量热能，降低了环境温度。
(3)阻燃剂的分解产物形成了不挥发性的保护膜，包覆在树脂表面，阻止燃烧。
(4)含卤阻燃剂在高温分解形成的卤化氢稀释了聚合物分解产生的可燃气体，使燃烧变得困难；同时，卤化氢又是HO?的捕获体，能大大降低 HO?浓度，终止链反应而起到阻燃作用。
(5)阻燃剂分解产生的不可燃气体覆盖在树脂表 面而断绝了氧的供应而阻燃。
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(6)由于阻燃剂分解而复合产生密度较大的气体。或高沸点液体，覆盖在材料表面而断绝了氧的供给。
1.4 降低ABS燃烧性
为了解决材料易燃等问题，世界各国都进行了大量的研究，目前研究和采用的方法大致有下列物种途径：
（1） 将具有阻燃效果的氟、氯、溴、磷、氮等元素在树脂合成时引入分子链中，是高聚物本身的阻燃型得到提高，用这类高分子材料制成的建筑塑料制品，阻燃性必然提高。
（2） 掺混其他高难燃聚合物的办法。
（3） 在挤出聚合物中用阻燃性好的单体进行接枝的方法。 （4） 采用阻燃好的单体进行共聚的方法。 （5） 在基料中加入阻燃剂。
以上采用合成的办法是解决自熄性阻燃高聚物的一条重要途径，在一些经济发达国家已取得很大进展，其商品也有不少投入了市场。但现实应用中，由于这类商品价格甚高，要解决大量的易燃高聚物材料的阻燃及低烟、低毒问题，最简单、经济和富有实效的方法是第5种方法，也就是在基料中加入添加型阻燃剂的方法。
1.5 ABS的“阻燃添加剂”
对ABS塑料具有较好阻燃作用的主要有磷系、卤系有机物及某些无机化合物，其中无机阻燃剂在ABS中添加量需要达到 40%以上才有较明显的效果，同时由于其添加量大，因此会严重损害ABS的物理力学性能。而磷系阻燃剂品种、数量较少，且多数又为液体和低熔点化合物，不适用于ABS的造粒加工工艺。因此，当前对于ABS的阻燃体系主要采用卤系阻燃剂，其中阻燃效果最好的为含溴有机化合物，如十溴联苯醚 (DBDPO)、四溴双酚A等。
聚氯乙烯和CPE由于其与ABS良好的相容性和高含氯量，因而既是ABS的一种高效阻燃剂，又可作为ABS的共混改性组份。用它还可以降低小分子阻燃剂对ABS的力学损失，但在使用过程中应充分考虑到其热稳定性差的缺点。研究表明，十溴联苯醚和Sb2O3共同使用具有协同效应。当DBDPO/Sb2O3为 2∶ 1时，阻燃效率最好，氧指数最高。其阻燃机理为：卤素阻燃剂分解产生的卤化氢气体是不燃性气体，有稀释作用，且卤化氢能够抑制高聚物燃烧的连锁反应，同时加入辅助阻燃剂Sb2O3与HBr反应得SbBr3相对密度很大，覆盖于聚合物表面。另外，生成的SbBr3 在高温下分解，产生固体小颗粒分散于气相中，起到隔绝空气和热的作用。
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