2025年05月23日行業(yè)資訊
銀塑阻燃:ABS電器外殼高溫場景阻燃解決方案
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一、ABS 塑料燃燒的四個階段
1.?加熱階段:
當 ABS 電器外殼處于高溫應用場景時,開始吸收熱量。熱量從外部傳遞至材料內部,使 ABS 塑料分子的熱運動逐漸加劇。在此階段,ABS 塑料的物理狀態(tài)逐漸改變,如變軟、開始呈現熔融狀態(tài),但尚未發(fā)生化學變化,未產生新的物質。
2.?熱分解階段:
隨著溫度持續(xù)升高,達到 ABS 塑料的熱分解溫度后,其分子鏈開始斷裂。ABS 是由丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚而成,熱分解時會產生多種揮發(fā)性可燃氣體,如苯、乙烯以及丙烯腈等小分子化合物。這些可燃氣體為后續(xù)的燃燒提供了物質基礎。
3.?引燃階段:
熱分解產生的可燃氣體與周圍空氣中的氧氣充分混合,當混合氣體達到一定的濃度范圍,并且遇到足夠能量的火源(如電器內部的電火花)或者達到可燃氣體的自燃溫度時,就會被點燃,從而產生火焰,標志著燃燒過程正式開始。此時雖然火勢相對較小,但如果不加以控制,將會迅速發(fā)展。
4.?燃燒階段:
一旦引燃,燃燒反應會迅速蔓延。燃燒所釋放出的大量熱量會進一步促使 ABS 塑料持續(xù)熱分解,源源不斷地產生更多可燃氣體,從而維持并加劇燃燒。同時,燃燒過程中會產生大量煙霧以及一氧化碳、氫氰酸等有毒氣體,不僅對人體健康構成嚴重威脅,還會阻礙人員疏散和滅火救援工作。
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二、具體電器火災案例分析
案例詳情
某辦公室的一臺老舊臺式電腦,在一次日常使用過程中突然冒煙起火。該電腦使用年限較長,內部散熱風扇積塵嚴重,導致散熱效率大幅下降。電腦運行時產生的熱量無法及時散發(fā),使得電腦主機的 ABS 塑料外殼長時間處于高溫環(huán)境。
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原因分析
1.?材料方面:
可能由于成本控制等因素,該電腦生產時選用的 ABS 塑料外殼阻燃性能本身就未達到高標準,或者隨著使用年限增長及高溫影響,阻燃劑逐漸失效,使得材料的阻燃性能大幅降低。
2.?散熱問題:
散熱風扇積塵致使散熱不暢,熱量在電腦內部積聚,使得 ABS 外殼局部溫度過高,加速了熱分解過程,產生大量可燃氣體。
3.?引燃因素:
電腦內部復雜的電路在運行過程中,可能產生微小的電火花。當熱分解產生的可燃氣體達到一定濃度后,遇到電火花便被引燃,進而引發(fā)火災。
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三、銀塑阻燃增效降本解決方案分析
1.?優(yōu)化阻燃劑體系
主阻燃劑選擇:選用新型高效的溴 - 磷復合阻燃劑作為主阻燃劑。這種阻燃劑結合了溴系阻燃劑高效捕捉自由基的氣相阻燃優(yōu)勢以及磷系阻燃劑促進炭層形成的凝聚相阻燃優(yōu)勢。例如,特定結構的溴化磷腈化合物,在高溫下,一方面分解產生含溴自由基捕捉燃燒過程中的活性自由基,中斷燃燒鏈式反應;另一方面,磷元素促使 ABS 塑料表面脫水炭化,形成致密的炭層,隔絕氧氣和熱量傳遞。添加量可控制在 8% - 12%(質量分數),相較于傳統(tǒng)單一阻燃劑,在達到相同阻燃效果的情況下,用量可減少 20% - 30%,從而降低成本。
輔阻燃劑搭配:搭配少量的氮系阻燃劑,如三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)。MCA 在高溫下分解產生氮氣等不燃性氣體,稀釋可燃氣體濃度,同時與主阻燃劑產生協(xié)同效應,增強阻燃效果。此外,MCA 還具有良好的熱穩(wěn)定性和與 ABS 的相容性,對材料的物理性能影響較小。其添加量一般在 2% - 5%(質量分數)。
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廣州銀塑阻燃公司專屬 ABS 阻燃劑解決方案
? ? ? 廣州銀塑阻燃新材料股份有限公司為 ABS 材料專門研發(fā)了兩款高性能阻燃劑:ABS-P-20M 和 ABS-XT-22M。
ABS-P-20M 是一種專用紅磷阻燃母粒,以穩(wěn)定化處理的紅磷為主要原料,通過熔融共混造粒而成。其添加量為 20%時即可達到 UL94-V0(2mm)級阻燃效果,同時具備加工安全、使用方便的特點,可直接與 ABS 注塑成型,適用于各種需要阻燃處理的 ABS 制品。
ABS-XT-22M 是一種溴銻阻燃母粒,以溴和銻化合物為阻燃劑,氯化聚乙烯為載體。其添加量為 22%時,可達到 UL94-V0(2mm)級阻燃效果,能夠顯著提高產品加工過程中的分散性,避免粉塵污染,降低材料損耗,并簡化工藝流程,進一步降低生產成本。
這兩種阻燃劑均經過優(yōu)化配方,可在保證阻燃性能的同時,進一步降低材料添加量,從而降低生產成本,同時滿足不同客戶的工藝和性能需求。
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2.?改進加工工藝
溫度精準控制:在注塑成型過程中,利用先進的溫度監(jiān)測設備,精確控制料筒溫度、模具溫度等關鍵參數。針對含新型阻燃劑的 ABS 材料,將料筒溫度設定為前段 205 - 215℃,中段 215 - 225℃,后段 195 - 205℃,模具溫度控制在 45 - 55℃。這樣既能保證阻燃劑的穩(wěn)定性,避免因溫度過高導致阻燃劑分解失效,又能確保 ABS 塑料充分塑化,提高產品質量。通過優(yōu)化溫度控制,產品的次品率可降低 10% - 15%,減少生產成本。
混合與分散優(yōu)化:采用高速攪拌與雙螺桿擠出相結合的方式,確保阻燃劑在 ABS 樹脂中均勻分散。在高速攪拌過程中,將阻燃劑與 ABS 樹脂初步混合,使阻燃劑顆粒均勻分布在樹脂顆粒表面;然后通過雙螺桿擠出機的強剪切和混煉作用,進一步細化阻燃劑顆粒,并使其在樹脂基體中形成穩(wěn)定的分散相。良好的分散性使得阻燃劑能夠充分發(fā)揮作用,在降低阻燃劑用量的情況下,依然能保證材料達到 UL94V0 標準,同時提高材料性能的穩(wěn)定性。
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3.?散熱與結構優(yōu)化
散熱設計改進:重新設計電器外殼的散熱結構,例如在電腦主機外殼上,增加散熱鰭片的數量和高度,優(yōu)化散熱孔的布局和大小。通過模擬軟件分析氣流走向,使散熱孔的分布更加合理,提高散熱效率。改進后的散熱結構可使 ABS 外殼表面溫度降低 10 - 15℃,有效延緩 ABS 塑料的熱分解速度,降低火災風險。同時,優(yōu)化散熱結構所增加的成本相對較低,約為產品總成本的 3% - 5%,但卻能顯著提升產品的安全性和可靠性。
防火結構增強:在電器內部,設置防火隔離層。例如,在電路板與 ABS 外殼之間,添加一層薄的陶瓷纖維防火氈。這種防火氈具有良好的隔熱性能和防火性能,能夠有效阻止熱量傳遞到 ABS 外殼,同時在發(fā)生火災時,可延緩火勢蔓延,為人員疏散和滅火提供更多時間。陶瓷纖維防火氈成本較低,且安裝方便,對產品整體成本影響較小,約增加 2% - 3%,但能大幅提升防火安全性。
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通過以上銀塑阻燃增效降本解決方案,能夠在滿足 ABS 電器外殼在高溫應用場景達到阻燃 UL94-V0 材料標準的同時,有效降低生產成本,提高產品的市場競爭力,從多個方面防止電器引發(fā)火災隱患。
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