Проблемы и решения огнестойких материалов ABS в электронных продуктах

В области производства электронной продукции все чаще используются огнестойкие материалы ABS. Однако они также сталкиваются с многочисленными техническими проблемами с точки зрения производительности, соответствия требованиям безопасности и технологии обработки. В этой статье систематически излагаются эти проблемы и соответствующие решения с точки зрения свойств материалов, стандартов безопасности и технологий обработки.

1. Основные проблемы производительности

1.1 Противоречие между огнестойкостью и механическими свойствами

Добавление антипиренов существенно влияет на механические свойства материалов АБС. Например, у АБС с 25% бром-сурьмяных антипиренов (типа FR-2025) по стандартному испытанию ASTM D638 его предел прочности падает с исходных 40МПа до 22 – 28МПа; согласно стандартному тесту ASTM D256 ударная вязкость снижается более чем на 50%. На практике недостаточное сопротивление падению (<15 кДж/м²) корпусов аккумуляторов мобильных телефонов приводит к увеличению количества отказов после продажи.

1.2 Узкие места в тонкостенном формовании

В связи с уменьшением требований к толщине стенок (≤0,8 мм) устройств 5G возникло множество проблем при формовании тонкостенных огнестойких материалов ABS. Индекс текучести расплава (при 220 ℃) ​​огнестойкого АБС-пластика составляет всего 5–8 г/10 мин, что намного ниже, чем 10 г/10 мин обычного АБС-пластика. Для этого требуется давление наполнения 120–150 бар, что увеличивает риск недостаточного усилия зажима в три раза по сравнению с обычным в отрасли давлением 80 бар. Например, в IoT-датчике из-за коротких выстрелов при толщине стенки 0,6 мм выход массового производства упал с 92% до 67%.

1.3 Пожелтение при высоких температурах и разница в цвете

Триоксид сурьмы (Sb₂O₃) разлагается при 270 ℃ с образованием хиноновых хромофоров, в результате чего значение цветовой разницы ΔE≥6,0 ( CIE LAB) , что превышает приемлемый порог для клиентов. ( ΔE≤3,0 ) . ASTM D1929 ） 。

2. Проблемы соблюдения требований безопасности

2.1 Коллизии глобальных экологических норм

Экологические нормы в разных регионах налагают строгие ограничения на использование антипиренов в огнестойких материалах АБС, как показано в следующей таблице:

2.2 Неконтролируемая токсичность горения

При горении АБС-пластика выделяется цианистый водород (HCN) в концентрации 50–120 частей на миллион (NIST SP 1020), что значительно превышает порог безопасности (≤20 частей на миллион). Система Dow Corning SiFR может эффективно решить эту проблему, сокращая выбросы CO на 70 % и образование HCN на 85 %.

3. Прорывные пути оптимизации процессов

3.1 Реконструкция огнезащитных материалов на молекулярном уровне

• Реактивная прививка огнезащитного материала : путем прививки диметилфосфата к цепи ABS посредством прививки расплавом, добавление только 12% по весу может соответствовать стандарту UL94 V-0 (1,6 мм).

• Наномасштабная синергетическая технология : добавление 3–5% масс. многослойного двойного гидроксида (ЛДГ) может увеличить предельный кислородный индекс с 22% до 30%, при этом коэффициент удержания удара по Изоду > 90%.

3.2 Точный контроль формования

3.3 Практика умных заводов

• Централизованная система подачи : подача азота по замкнутому контуру (точка росы ≤ -40 ℃) снижает скорость поглощения влаги антипиренами с 15% до 0,3%.

• Инновации в пресс-формах : замена хромирования покрытием из алмазоподобного углерода (DLC) снижает поверхностную энергию на 60 % и уменьшает миграцию антипиренов, вызванную прилипанием формы, на 90 %.