由于ABS分子中有丁二烯双键不饱和键,易热氧老化和光老化,而一些卤素阻燃剂的光稳定性较差,使得阻燃ABS的耐侯性不好,颜色稳定性差,限制了ABS在户外的应用。提高阻燃ABS的耐候性是研究阻燃ABS配方的一个重要方面。如下边表格中的数据所示。
上表中试验是在自然日光下直晒,观察其颜色的变化。观测时间为7~9月份。从表中可以看出,PVC阻燃体系的耐时候性最好,十溴联苯醚阻燃体系最差。
因此,对于阻燃体系ABS耐侯性的研究可以从以下三个方面进行分析。
一、使用耐侯性、稳定性好的阻燃剂,这方面无机阻燃剂就有它的优点。而不同溴类阻燃剂的耐侯性是有差异的,十溴联苯醚是目前我国用量最大的阻燃剂之一,但由于分子结构中存在醚键,键间的结合力较差,所需的能级跃迁的能量低,易吸收紫外光能量而产生活性自由基,既影响阻燃剂本身的紫外光稳定性,又会引发ABS分子链自由基的降解。四溴双酚A在ABS中的耐紫外光老化性能就要优于十溴联苯醚,这是因为十溴联苯醚的两个苯环之间是由氧原子连接,氧上的孤对电子与其两边的苯环上的电子云产生共轭效应,从而可使联苯醚自由基稳定存在,导致更多的溴自由基产生引发ABS的降解。而四溴双酚A两个苯环之间是由碳原子连接,没有共轭效应,使自由基引发ABS的降解能力降低。
二、紫外吸收剂、热稳定剂和光稳定剂复合使用。在TBBPA/Sb2O3复配阻燃的ABS共混物中单独添加苯并三唑类紫外光吸收剂或受阻胺光稳定剂都能使共混物在300h氙灯照射后的ΔE减小,同时共混物力学性能的下降幅度也有所减缓。苯并三唑类紫外光吸收剂是一种具有共轭大π键分子结构的化合物,当氙灯照射到测试样品表面时,分散在共混物中的苯并三唑类化合物能够吸收300~380nm波长的紫外光并导致苯环中的电子向高能级跃迁。由于其存在共轭大π键,能保持化合物的稳定性,因而减弱了紫外光对ABS的降解作用。受阻胺光稳定剂则是一种含有氮杂环的化合物。由于这种化合物的分子结构中存在大量空穴,能够吸收自由电子,因此,当共混物受氙灯照射并产生溴自由基,受阻胺光稳定剂可以捕捉一部份溴自由基,减弱紫外光对ABS的降解程度。但大部分受阻胺类的光稳定剂显弱碱性,而大多数卤素阻燃剂属于酸性,二者的复合使用降低了这类光稳定剂的效果。
三、TiO2 紫外线屏蔽剂能提高ABS耐候性能。金红石晶态的TiO2 是一种白色颜料,其粒子直径为 200~ 300nm,正好是可见光波长的一半,因此添加到聚合物中能够对日光起到折射作用。大量TiO2 粒子产生的折射光会发生漫射,从而使聚合物变成白色。TiO2 粒径又恰好与日光中的紫外光波长相当,能够对紫外线产生反射和阻隔作用。同时能够与起化学作用的苯并三唑类紫外光吸收剂和受阻胺光稳定剂产生协同效应,使ABS具有优异的耐候性能,且在长期使用过程中的力学性能不出现下降。