Akrilnitrilo butadieno stirenas (ABS) yra plačiai naudojamas termoplastikas, žinomas dėl savo tvirtumo, atsparumo smūgiams ir lengvo apdorojimo. Tačiau tais atvejais, kai reikalaujama priešgaisrinės saugos, pavyzdžiui, elektronikos korpusuose, automobilių vidaus dalyse ir statybinėse medžiagose, ABS dažnai derinamas su antipirenais (FR). Šie priedai, paprastai halogeninti (pvz., bromintų junginių) arba fosforo, labai pakeičia medžiagos degimą ir fizines savybes. Ugnį{6}}stabdantį ABS skirtumą nuo standartinio ABS labai svarbu užtikrinti kokybės kontrolę, atitiktį reikalavimams ir saugumo užtikrinimą. Tarp paprasčiausių ir prieinamiausių lauko bandymų yra degimo bandymas ir tankio bandymas. Toliau pateikiamas išsamus, praktinis abiejų metodų vadovas, įskaitant principus, procedūras, saugos priemones ir rezultatų aiškinimą.
1. Degimo bandymas
Degimo bandymas yra tiesiausias ir plačiausiai naudojamas išankstinio antipireno patikrinimo metodas. Jis priklauso nuo to, kaip stebima, kaip medžiaga reaguoja į atvirą liepsną – jos užsidegimo tendenciją, liepsnos plitimą, lašėjimą ir savaiminio-gesinimo galimybę.
Principas
Antipirenai veikia trukdydami degimo ciklui. ABS brominti FR kaitinant išskiria vandenilio bromido (HBr) dujas, kurios išstumia deguonį ir užgesina laisvuosius radikalus liepsnoje. Tai lemia lėtesnį degimą, ne tokį ilgalaikį degimą ir dažnai savaiminį{2}}užgesimą pašalinus uždegimo šaltinį. Ne-FR ABS elgiasi kaip įprastas angliavandenilių plastikas – jis lengvai užsidega, stipriai dega karšta liepsna ir toliau dega net ir pašalinus liepsną.
Reikalinga įranga
Butano arba propano degiklis arba laboratorinis Bunsen degiklis
Metalinė mentelė arba pincetas mėginiui laikyti
Laikrodis arba chronometras
Ne{0}}degus darbo paviršius (pvz., keraminės plytelės arba metalo lakštas)
Gesintuvas (B klasė) ir smėlio kibiras saugai
Gerai-vėdinama vieta arba dūmų gaubtas (degantis ABS išskiria stireną ir galbūt vandenilio halogenidus)
Mėginio paruošimas
Nupjaukite arba sulaužykite nedidelį ABS lakšto gabalėlį – maždaug 5 mm pločio, 50 mm ilgio ir 2–3 mm storio (įprastas lakšto storis). Mėginys turi būti švarus ir sausas. Ploniems lakštams (<1 mm), fold or stack several layers to achieve a similar thickness.
Procedūra
Įsikurkite saugioje vietoje: Atlikite bandymą garų gaubte arba lauke. Pašalinkite visas degias medžiagas iš arti.
Uždekite deglą: sureguliuokite iki mėlynos, nešviečiančios{0}}liepsnos (apie 20–25 mm aukščio).
Uždėkite liepsną: laikykite ABS mėginį pincetu viename gale. Priešingą galą įkiškite į liepsną 10 sekundžių (standartinis poveikis). Siekiant didesnio jautrumo, kai kurie protokolai naudoja dvi 5 sekundžių programas.
Atidžiai stebėkite: Pašalinkite uždegimo šaltinį ir paleiskite laiką. Įrašykite šiuos dalykus:
Laikas užsidegti: Kaip greitai mėginys užsidega? (Ne{0}}FR ABS užsidega per 1–3 sekundes; FR ABS gali užtrukti ilgiau arba iš viso neužsidega.)
Liepsnos spalva ir intensyvumas: Ne{0}}FR ABS dega ryškiai geltona suodžių liepsna. FR ABS dažnai rodo mažesnę, mirgančią mėlyną{2}}geltoną liepsną.
Dūmų savybės: Ne{0}}FR ABS gamina tankius juodus dūmus. FR ABS gali skleisti baltus arba pilkus dūmus su aštriu rūgštiniu kvapu (dėl HBr arba HCl).
Varva: Ne{0}}FR ABS tirpdo ir lašina liepsnojančius lašelius, kurie gali paskleisti ugnį. FR ABS linkęs formuoti anglies sluoksnį; lašėjimas yra mažesnis arba -neliepsnoja.
Pasibaigus -liepsnos laikui: Išmatuokite, kiek sekundžių mėginys toliau dega po to, kai išimamas degiklis.Pagrindinis rodiklis: If the flame extinguishes within 2–5 seconds after removal, it strongly suggests flame retardants. Non-FR ABS will keep burning until the entire sample is consumed (often >30 sekundžių mažam gabalėliui).
Savaiminis{0}}gesinimas: Ar liepsna užgęsta pati? FR ABS dažnai savaime{0}}užgęsta, ypač vertikaliame pavyzdyje. Ne-FR ABS visiškai sudega.
Pakartokite: Atlikite bent tris skirtingų mėginių bandymus, kad užtikrintumėte nuoseklumą.
Interpretacija
| Stebėjimas | Ne{0}}ugnį slopinantis ABS | Antipirenas ABS |
|---|---|---|
| Uždegimo laikas | < 3 seconds | >5 sekundes arba be uždegimo |
| Liepsna po pašalinimo | Dega toliau > 30 s | Užgęsta per 2–5 s |
| Liepsnos išvaizda | Didelis, geltonas, suodingas | Mažas, mėlynas{0}}galis, dūminis |
| Varva | Liepsnojantys lašeliai | Ne{0}}liepsnoja arba nelašėja |
| Dūmų spalva | Juoda | Balta/pilka, aštri |
| Charumo susidarymas | Nėra | Juoda pluta ant paviršiaus |
Pastaba: kai kurių žemo -lygmens FR ABS gali rodyti vidutinį elgesį. Patikimiausias ženklas yrasavaiminis-užgesimas per 10 sekundžiųnuėmus liepsną. Taip pat atminkite, kad tam tikri priedai, tokie kaip stibio trioksidas (dažnai sinergistas), gali sukelti baltus dūmus.
Apribojimai
Degimo bandymas yra destruktyvus ir tik kokybinis.
Jis negali nustatyti konkretaus FR tipo ar koncentracijos.
Užpildai (pvz., talkas, stiklo pluoštas) taip pat gali pakeisti degimo elgesį ir sukelti klaidingus teigiamus rezultatus.
Vėdinimas yra labai svarbus, nes bromintos FR gali išskirti toksiškus dūmus (pvz., vandenilio bromidą, dioksinus nepilno degimo metu).
2. Tankio aptikimo metodas
Antipirenai paprastai yra tankesni nei ABS derva. Gryno ABS tankis yra maždaug 1,04–1,06 g/cm³. Įprastų bromintų FR (pvz., dekabromdifenilo eterio, dekabromdifeniletano) tankis svyruoja nuo 2,0 iki 3,0 g/cm³. Fosforo{9}} FR (pvz., trifenilfosfato, TPP) tankis yra apie 1,2–1,3 g/cm³. Todėl pridėjus šių priedų padidėja bendras junginio tankis. Antipireno -ABS tankis paprastai yra nuo1,10–1,20 g/cm³ for medium loading (12–18% FR), and up to 1.30–1.40 g/cm³ for high loading (>25 proc.). Šis skirtumas, nors ir mažas, gali būti tiksliai išmatuotas naudojant paprastus plūdrumo metodus.
Principas
Archimedo principas: objektas, panardintas į skystį, patiria plūduriuojančią jėgą, lygią išstumto skysčio svoriui. Išmatavus bandinio masę ore ir žinomo tankio skystyje (dažniausiai vandenyje), galima apskaičiuoti mėginio tankį. Kadangi ne-FR ABS plūduriuoja vandenyje (tankis ~1,05 < 1,00? Palaukite – vandens tankis yra 1,00 g/cm³, taigi grynas ABS (1,04–1,06) yra šiek tiek tankesnis už vandenį – jis iš tikrųjų skęsta, bet labai lėtai. Daugelis žmonių klaidingai mano, kad ABS yra beveik neutralus; iš tikrųjų tankis. vos nuskęs, o FR ABS (1.15) lengvai nuskęsta. Šį skirtumą galima aptikti naudojant paprastą hidrometrą arba svarstykles.
Reikalinga įranga
Analitinės svarstyklės (0,001 g tikslumas) arba geros skaitmeninės svarstyklės (0,01 g)
Stiklinė arba stiklinė talpykla, užpildyta distiliuotu vandeniu (arba etanoliu didesniam tankiui)
Smulki viela arba sriegis (pvz., 0,1 mm skersmens nailono arba vario)
Termometras (vandens temperatūrai matuoti tankio korekcijai)
Stovas ir spaustukas mėginiui pakabinti
Neprivaloma: žinomo tankio atskaitos blokas (pvz., polietilenas, tankis ~0,92)
Mėginio paruošimas
Iškirpkite stačiakampį arba netaisyklingą ABS lakšto gabalą, sveriantį mažiausiai 2–5 gramus. Įsitikinkite, kad nėra tuštumų, burbuliukų ar prilipusių pašalinių medžiagų. Nuvalykite paviršių alkoholiu ir gerai išdžiovinkite.
Procedūra (plūdrumo metodas)
Pasverkite mėginį ore(W_air). Įrašas iki 0,001 g.
Pasverkite į vandenį panardintą mėginį(W_water):
Pakabinkite mėginį nuo balanso kablio naudodami ploną vielą (arba uždėkite panardintą atramą, jei naudojate viršutinį-įkrovimo svarstykles). Įsitikinkite, kad mėginys yra visiškai panardintas, bet neliečia talpyklos šonų ar dugno.
Vanduo turi būti kambario temperatūros (20-25 laipsnių). Užsirašykite temperatūrą.
Palaukite, kol balanso rodmuo stabilizuosis (prie mėginio neprilips oro burbuliukų; burbuliukus pašalinkite smulkiu šepetėliu).
Užrašykite panardintą svorį.
Apskaičiuokite tankįnaudojant formulę:
ρsample=WairWair−Wwater×ρwaterρsample=Wair−WwaterWair×ρwater
Kai ρvanduoρvanduo 20 laipsnių temperatūroje yra 0,9982 g/cm³ (apytiksliai . 1.00 praktiniam naudojimui).
Alternatyvus paprastesnis būdas: Jei įmanoma, naudokite tankio gradiento stulpelį. Tačiau lauko reikmėms, aplūdės{0}}kriauklės bandymasžinomo tankio vandeniniuose tirpaluose gali būti greitas kokybinis patikrinimas.
Kokybinis plūduriavimo{0}}grimzdimo testas (greitam patikrinimui)
Paruoškite įvairaus tankio tirpalus:
Sprendimas A: Vanduo iš čiaupo (tankis ~1,00 g/cm³)
Sprendimas B: prisotintas natrio chlorido tirpalas (apie 360 g/l, tankis ~1,20 g/cm³)
Sprendimas C: Vandens ir etanolio mišinys (pvz., 70 % etanolio išeiga ~0,89 g/cm³ – naudinga, jei įtariate mažo tankio užpildus, bet nebūdingi).
Procedūra:
Drop a small piece of ABS sheet into water. Non-FR ABS (density 1.04–1.06) will sink slowly, often staying just below the surface or settling to the bottom after a few seconds. FR ABS (density >1.10) greitai grimzta ir tvirtai remiasi į dugną.
Norėdami geriau atskirti, paruoškite 1,10 g/cm³ tankio natrio chlorido tirpalą (reguliuoti naudokite hidrometrą). Įdėkite mėginį į šį tirpalą. Jei jis plūduriuoja, jo tankis yra<1.10 – likely non-FR or low-FR. If it sinks, density >1.10 – rodo reikšmingą FR.
Interpretacija
| Tankio diapazonas (g/cm³) | Tikėtina FR turinys | Interpretacija |
|---|---|---|
| 1.03 – 1.06 | Nėra arba labai mažai (0–5 %) | Standartinis ABS |
| 1.07 – 1.10 | Žemas FR (5–10 %) | Galbūt FR, bet gali būti ir kitų užpildų |
| 1.11 – 1.18 | Vidutinis FR (12–18 %) | Tipiškas V-0 arba V-2 vardinis ABS |
| 1.19 – 1.30 | High FR (>20%) | Didelė FR apkrova, dažnai su stibio trioksidu |
| >1.30 | Labai didelis užpildo kiekis | Gali būti labai FR arba turi tankių mineralų |
Tikslumas: 0,03 g/cm³ tankio skirtumas yra išmatuojamas esant gerai balansui. Tačiau tokie veiksniai kaip mėginio poringumas, paviršiaus užterštumas arba temperatūros svyravimai gali sukelti klaidų. Visada paleiskite žinomo ABS kontrolinį pavyzdį.
Apribojimai
Vien tankis nėra galutinis; kai kuriuose ne-FR ABS sudėtyje gali būti sunkių užpildų (pvz., bario sulfato, skirto garso slopinimui), kurie užtikrina didelį tankį ir nesulaiko liepsnos.
Ir atvirkščiai, kai kurios pažangios FR sistemos (pvz., pūkuojančios arba mažo tankio fosforo organinės medžiagos) tankio gali labai nepadidinti.
Ploniems lakštams (<1 mm), the buoyancy force is small, requiring a high-precision balance.
Abu metodų derinimas patikimam identifikavimui
Nė vienas testas nėra tobulas pats savaime, tačiau kartu jie pateikia svarių įrodymų. Rekomenduojama darbo eiga:
Atlikite degimo bandymąpirma – tai greita ir tiesiogiai kovoja su liepsnos slopinimu. Jei mėginys savaime-užgęsta per 5 sekundes ir išskiria baltus rūgščius dūmus, tai beveik neabejotinai yra FR ABS.
Jei degimo rezultatas yra dviprasmiškas (e.g., burns but slower than normal), measure the density. A density >1,10 g/cm³ palaiko FR buvimą.
Jei tankis didelis, bet degimas normalus(smarkiai dega), įtariama, kad ne{0}}FR ABS su sunkiais užpildais – patikrinkite paprašydami medžiagos duomenų lapo arba atlikdami cheminį testą (pvz., termogravimetrinę analizę arba FTIR laboratorijoje).
Klaidingai teigiamas scenarijus: Some ABS alloys (e.g., ABS/PVC blends) are inherently flame retardant due to PVC, but they also have higher density (>1.15) ir savaime-užges. Tai vis dar yra FR elgesys, nors nebūtinai dėl pridėtų FR priedų.
Saugos priemonės
Toksiški dūmai: Deginant FR ABS išsiskiria vandenilio bromidas, kuris ėsdina ir dirgina plaučius. Visada naudokite traukos gaubtą arba dėvėkite respiratorių su rūgščių dujų kasetėmis.
Gaisro pavojus: Šalia laikykite gesintuvą. Išlydytas ABS gali lašėti ir uždegti kitas medžiagas.
Cheminis poveikis: Ruošiant druskos tirpalus tankio tyrimams, vengti sąlyčio su akimis ir oda. Nedelsiant nuplaukite išsiliejusias medžiagas.
Išmetimas: Nedeginkite didelių ABS kiekių. Ištirtus pavyzdžius išmeskite kaip kietas plastikines atliekas.
Išvada
Antipirenus ABS lakštuose identifikuoti galima naudojant paprastus įrankius ir atidžiai stebint. Degimo bandymas pateikia tiesioginį gaisro elgsenos įrodymą – pagrindiniai rodikliai yra savaiminis-užgesimas ir balti dūmai. Tankio bandymas siūlo papildomą fizinį matavimą, nes dauguma FR priedų padidina tankį daugiau nei 1,10 g/cm³. Lauko apžiūros ar kokybės užtikrinimo atveju abu bandymus paeiliui atlikę patikimą atsakymą gausite greičiau nei per 15 minučių. Tačiau, norėdami absoliutaus patvirtinimo, nusiųskite mėginius į sertifikuotą laboratoriją deguonies indekso (LOI) tyrimui arba elementų analizei (pvz., XRF bromui). Atminkite, kad dirbant su degančiais plastikais saugumas visada turi būti pirmas.