一种环保阻燃型PVC/ABS合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环保阻燃型PVC/ABS合金及其制备方法，其原料由以下质量份的组分组成：PVC树脂30‑80份，ABS树脂20‑70份，增塑剂2‑10份，热稳定剂1‑8份，抗氧剂1‑5份，无卤复配阻燃剂10‑20份，抑烟剂3‑10份，润滑分散剂1‑5份。本发明专利技术得到的PVC/ABS合金既具有ABS树脂耐冲击、耐低温、易于成型加工等优点，又具有PVC的阻燃性和耐化学腐蚀、耐磨、绝缘、价格低廉等优点，合金材料的拉伸强度达45～49Mpa，弯曲强度高达68～73Mpa，悬臂梁缺口冲击强度高达680～725J/m，其阻燃性能可达到UL94‑V0，氧指数在31～33，烟密度等级低于70，符合环保要求。

Environmental friendly flame retardant PVC/ABS alloy and preparation method thereof

The invention relates to an environmentally friendly flame retardant PVC/ABS alloy and a preparation method thereof. The raw material consists of the following components: PVC resin 30_80, ABS resin 20_70, plasticizer 2_10, heat stabilizer 1_8, antioxidant 1_5, halogen-free compound flame retardant 10_20, smoke suppressant 3_10, lubricant dispersant 1_5. Copy. The PVC/ABS alloy obtained by the present invention not only has the advantages of impact resistance, low temperature resistance, easy molding and processing of ABS resin, but also has the advantages of flame retardancy, chemical corrosion resistance, wear resistance, insulation and low price of PVC. The tensile strength of the alloy material reaches 45-49 Mpa, the bending strength reaches 68-73 Mpa, and the notch impact strength of the cantilever beam reaches 68. The flame retardancy can reach UL94_V0, the oxygen index is 31-33, and the smoke density is below 70, which meets the environmental protection requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种环保阻燃型PVC/ABS合金及其制备方法
本专利技术属于高分子复合材料
，涉及一种环保阻燃型PVC/ABS合金及其制备方法。
技术介绍
PVC是一种常用的热塑性树脂，在日常生活中有着广泛的应用。从世界范围来看，PVC作为第二大通用塑料，消费量仅次于聚乙烯。PVC具有良好的力学性能、阻燃、耐化学腐蚀、耐磨、绝缘等优良的综合性能，而且价格低廉、原料来源丰富，因此广泛应用于建筑材料和其他领域。但PVC也存在热稳定性差、韧性差、加工性能差等缺点。因此，科研工作者对PVC进行了大量的改性以提高其热稳定性及抗冲性能，常用的改性方法为物理共混法。ABS树脂具有突出的冲击韧性，而且表面光泽性和加工成型性好，是一种用途极广泛的工程塑料，但耐热性和耐候性较差。PVC与ABS共混得到的PVC/ABS塑料合金则能兼有PVC及ABS各自的优点，具有较好的耐候性和综合物理性能、阻燃性以及较理想的性价比。然而现有的PVC/ABS合金一般采用挤出机通过物理熔融共混法制备，存在烟气量大、热稳定性差、流动性差，注塑时容易摩擦生热导致降解发黄等现象，严重影响产品外观和使用性能。目前防火阻燃级别的PVC/ABS合金主要采用PVC颗粒料、溴系阻燃剂、三氧化二锑与ABS树脂为原料，混合均匀后通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒而成。由于PVC颗粒料由PVC粉料加增塑剂等经过造粒而成，导致用PVC颗粒料比直接使用PVC粉料成本高；另外溴系阻燃剂本身不环保，并且含溴锑阻燃体系的合金在燃烧时发烟量太大，一旦发生火灾，将产生严重的烟尘危害。近年来，无机晶须的发展已经成为化学，材料科学，晶体学，地质学甚至矿物学等各个领域的科学家的研究热点之一。晶须是一种高强度，高模量，耐热性好的新型复合材料增强剂，与普通晶体材料相比几乎没有内部缺陷(晶界，位错和空穴)。碱式硫酸镁(MOS)晶须在上世纪70年代就已经被发现，应用研究则是90年代初才逐步开展起来。碱式硫酸镁晶须具有阻燃抑烟、增强材料力学性质等优越性能，常用作填充材料添加于塑料、橡胶、造纸、涂料等材料中。但由于其本身具有较强的极性和亲水性，晶粒趋向于二次凝聚，难以在非极性的聚合物中均匀分散。因此，填充聚合物中常导致聚合物的其他性能(如力学性能和加工性能等)严重恶化。本专利技术使用表面改性剂对碱式硫酸镁晶须进行改性处理，然后将改性后的碱式硫酸镁晶须与双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)按比例混合得到无卤复配阻燃体系，将其添加到PVC/ABS合金体系中，并在热稳定剂等组份配合下，得到阻燃性能优异、力学性能良好的PVC/ABS合金材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种环保阻燃型PVC/ABS合金及其制备方法，该PVC/ABS合金以改性的碱式硫酸镁晶须与BDP为阻燃添加剂，在提高合金材料阻燃性能的同时，也能够改善合金的力学性能，所得PVC/ABS合金既具有ABS树脂耐冲击、耐低温、易于成型加工等优点，又具有PVC的阻燃性和耐化学腐蚀、耐磨、绝缘、价格低廉等优点，是一种高性能的合金材料，可应用于电子、仪表、汽车、家用电器、线缆护套等行业。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：提高一种环保阻燃型PVC/ABS合金，其原料由以下质量份的组分组成：按上述方案，所述无卤复配阻燃剂由改性碱式硫酸镁晶须和双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)按质量比3：2混合得到；其中所述改性碱式硫酸镁晶须的制备方法为：将碱式硫酸镁晶须与去离子水混合，加热至60～90℃，搅拌均匀得到晶须悬浮液，然后加入表面改性剂，继续搅拌30min，然后冷却至室温，再经洗涤、干燥得到改性碱式硫酸镁晶须。表面活性剂的憎水基团在碱式硫酸镁晶须表面进行包覆，使晶须与有机高分子材料相容性良好。按上述方案，所述表面改性剂为硅烷偶联剂KH550，KH570，KH590，硬脂酸钠，硬脂酸锌，月桂酸中的一种，表面改性剂加入量为碱式硫酸镁晶须质量的2％。所述碱式硫酸镁晶须为152型、153型或138型碱式硫酸镁晶须。优选的晶须长度为60～90μm，晶须长径比为80～300。按上述方案，所述PVC树脂为硬质聚氯乙烯，聚合度为500～1000。按上述方案，所述增塑剂为DOP(邻苯二甲酸二辛酯)。按上述方案，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。按上述方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010。按上述方案，所述抑烟剂为三氧化钼或八钼酸铵。按上述方案，所述润滑分散剂为PE粉，粒径≤5μm。本专利技术还包括上述环保阻燃型PVC/ABS合金的制备方法，具体步骤如下：1)先将各组分按配比称取，然后将PVC树脂与热稳定剂、增塑剂、润滑分散剂、抗氧剂置于高速混合机中，在80～100℃下搅拌10～20分钟，并冷却至常温，随后将无卤复配阻燃剂和抑烟剂加入到高速混合机中，在常温下搅拌5～10分钟，得到预混料；2)将步骤1)所得预混料从双螺杆挤出机的主喂料口加入，ABS树脂通过侧喂料器从双螺杆挤出机的中段喂入，通过双螺杆挤出机挤出得到环保阻燃型PVC/ABS合金。按上述方案，步骤2)所述双螺杆挤出机从机头到挤出口各段温度分别为160℃，165℃，165℃，170℃，170℃，175℃，172℃，170℃。有机磷系阻燃剂BDP与PVC/ABS合金体系具有良好的相容性，同时BDP为液相阻燃剂，对于合金具有很好的增塑作用，可以提高合金材料的加工性能。BDP阻燃增强合金的主要机理同时具有气相与凝聚相阻燃，可以提高合金第二阶段PVC相的热降解温度，同时在800℃时残碳量增加。BDP受热产生PO·自由基，它可以捕获H·与HO·自由基，从而抑制燃烧反应的进行，达到气相阻燃目的。碱式硫酸镁晶须经过有机改性后与高分子合金基体相容性增强，其通过高温分解吸收部分燃烧热，脱水形成的水蒸气则可以稀释可燃性气体和氧气的浓度，抑制燃烧的进行。而高温分解后在合金材料表面生成的MgO覆盖层是良好的耐火材料，具有极大的表面积，能吸收烟和可燃物，使表面燃烧较难进行，并且有利于表面炭化层的形成，延缓热量和氧气进入合金材料基体内部，减少可燃物的产生，增强合金的热稳定性。本专利技术利用有机磷系阻燃剂BDP气相阻燃增强PVC/ABS合金，同时促进有机炭层的形成，利用碱式硫酸镁晶须抑制分子链的热运动，促进表面炭层的稳定，另一方面由于有机磷系阻燃剂BDP中的磷酸酯受热后会分解生成多磷酸，生成的酸在高温作用下可以形成熔融的粘性表层，在碱式硫酸镁晶须的协同作用下，粘性表层与碱式硫酸镁晶须高温分解后形成MgO覆盖层组成的保护层能够防止炭层高温氧化，以达到延缓合金材料燃烧或氧化的目的，从而得到一种环保阻燃型的PVC/ABS合金材料。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术在生产工艺中添加改性后的碱式硫酸镁晶须与BDP按比例组成的无卤复配阻燃体系，通过使用双螺杆挤出机制备出PVC/ABS合金，在实现阻燃的同时，也能够改善合金的力学性能，最大程度实现节能减排；2、本专利技术得到的PVC/ABS合金既具有ABS树脂耐冲击、耐低温、易于成型加工等优点，又具有PVC的阻燃性和耐化学腐蚀、耐磨、绝缘、价格低廉等优点，合金材料的拉伸强度达45～49Mpa，弯曲强度高达68～73Mpa，悬臂梁缺口冲击强度高达680～725J/m，其阻燃性能可达到UL94-V0，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，其原料由以下质量份的组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，其原料由以下质量份的组分组成：2.根据权利要求1所述的环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，所述无卤复配阻燃剂由改性碱式硫酸镁晶须和双酚A-双(磷酸二苯酯)按质量比3：2混合得到；其中所述改性碱式硫酸镁晶须的制备方法为：将碱式硫酸镁晶须与去离子水混合，加热至60～90℃，搅拌均匀得到晶须悬浮液，然后加入表面改性剂，继续搅拌30min，然后冷却至室温，再经洗涤、干燥得到改性碱式硫酸镁晶须。3.根据权利要求1所述的环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，所述表面改性剂为硅烷偶联剂KH550，KH570，KH590，硬脂酸钠，硬脂酸锌，月桂酸中的一种，表面改性剂加入量为碱式硫酸镁晶须质量的2％。4.根据权利要求1所述的环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，所述碱式硫酸镁晶须为152型、153型或138型碱式硫酸镁晶须，晶须长度为60～90μm，晶须长径比为80～300。5.根据权利要求1所述的环保阻燃型PVC/ABS合金，其特征在于，所述PVC树脂为硬质聚氯乙烯，聚合度为500～1000。6.根据权利要求1所述的环保阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山俊，巴丽，陈明，杨舒逸，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42