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丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)兼具有丙烯腈的刚性和耐热性,聚苯乙烯的光泽性和加工性以及聚丁二烯的耐冲击性等特点,可广泛应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、交通运输、建筑材料、日用品及包装材料等领域。但是ABS的极限氧指数(LOI)只有18%,属于易燃材料。为了改善其燃烧行为,使其遇火难燃或离火自熄,必须对ABS进行阻燃改性。但对于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、排插等电器外壳或零部件,除了要求材料具有阻燃的同时,还要求材料具有一定的耐热性。
目前阻燃ABS多以添加阻燃剂达到阻燃目的,常用的阻燃剂主要有四溴双酚A(TBBPA),溴化环氧树脂(BEO),溴代三嗪(BTAC),十溴二苯乙烷(DBDPE)等和三氧化二锑(SBO)复配,但一方面ABS本身耐热性不高,其热变形温度为82~84℃,另一方面ABS本身是“海–岛”结构,添加上述阻燃剂会进一步降低ABS的耐热性和力学性能。因此限制了其在需要阻燃以及耐热性领域的应用。
为了改善阻燃ABS的耐热性,通常用增强剂玻璃纤维(GF)、硅灰石、滑石粉对阻燃ABS 进行耐热性改性。但这种方法在改善阻燃ABS的耐热性同时,会显著降低阻燃ABS的韧性和流动性,同时使ABS 失去高光泽性,很难在外观件领域应用。另一种方法是通过将ABS与耐热剂、阻燃剂及其它加工助剂共混,再通过双螺杆挤出机挤出造粒制备出高耐热阻燃ABS,但由于耐热剂和阻燃剂耐热性不同,温度低于240℃条件下,耐热剂分散不均,温度高于240℃,阻燃剂分解严重,使制备的ABS粒子严重变黄,同时达不到指定的阻燃效果。
通过ABS和其它树脂共混形成合金,如阻燃PC/ABS合金,ABS/SMA合金等。虽然此类合金可同时改善阻燃ABS的耐热性和保持良好外观,但其加工困难,同时成本偏高,不适合在市场上大量推广应用。制备高耐热阻燃ABS的方法,利用高耐热ABS树脂的制备方法,将ABS树脂、耐热剂、增容剂及加工助剂按一定比例加入到高速混合机进行预混合,将上述预混物加入到双螺杆挤出机于240~270℃挤出造粒制备出高耐热ABS 母粒。由于DBDPE阻燃剂具有优异的光稳定性及抗紫外线能力,因而其颜色稳定性优异,同时由于其熔点极高,且在树脂中基本不溶,所以添加到树脂中可使树脂具有较高的热变形温度且不易起霜,可以回收循环使用有利于节能环保。
将高耐热ABS母粒、DBDPE阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂及其它加工助剂按一定比例进行共混,通过双螺杆挤出机于180~210℃条件下挤出造粒,制备出高耐热阻燃ABS材料。这种方法一方面解决了耐热剂在基体树脂中的分散问题,另一方面解决了阻燃剂对加工温度敏感性问题。同时,利用DBDPE本身的结构特点,制备的高耐热阻燃ABS 的热变形温度超过115℃,球压痕温度超过125℃,而其它各项力学性能及阻燃性均达到指定要求。同时其成本远低于阻燃PC/ABS合金。可广泛应用于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、插排等领域。
由于DBDPE熔点极高,且在树脂中基本不溶,所以添加到树脂中可使树脂具有较高的热变形温度且不宜起霜,尤其加到ABS中可明显提高ABS的耐热性,,DBDPE使高耐热ABS母粒的强度和韧性相对下降,但可明显改善体系的流动性,对热变形温度影响不大,对维卡软化温度和球压痕温度有提高,可制备具有稳定阻燃效果的高耐热阻燃ABS粒子。
通过耐热剂母粒和阻燃剂共混,解决了耐热剂和阻燃剂之间不同加工温度的差异,同时耐热剂通过两次挤出,提高了耐热剂在基体树脂之间的分散,减少了耐热剂对基体树脂力学性能的副作用。DBDPE和高耐热ABS母粒共混对高耐热阻燃ABS 母粒的耐热性没有明显影响的前提下,可有效提高其阻燃效率,同时提高了材料的流动性,而其它各项力学性能并没有明显降低。可替代阻燃PC或阻燃PC/ABS 应用于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、插排等既需要耐热又需要阻燃的领域。
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