一种无卤ABS阻燃材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种ABS无卤阻燃材料及其制备方法，该阻燃材料的重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH20-33份，包覆红磷20-32份，SBS15-29份，抗氧剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，将各物料充分混合均匀，造粒后既可用作计算机、电视机、手机等电器外壳的原材料，阻燃性能达到了最高级别，力学性能良好，韧性、强度均较优。

【技术实现步骤摘要】
一种无卤ABS阻燃材料及其制备方法
本专利技术属于ABS阻燃材料
，具体涉及一种无卤ABS阻燃材料及其制备方法。
技术介绍
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)具有良好的力学性能、电绝缘性能和加工性能，而且价格相对较低，被广泛应用于家用电器和电讯制品外壳、电器元件、家具、家庭办公装饰、建筑及交通等领域。然而，ABS极易着火燃烧，给人民的生命财产带来了潜在的威胁。随着火灾安全日益受到重视和相关法规的不断健全，人们对ABS阻燃性能的要求也越来越高。目前我国阻燃ABS产品以含卤阻燃为主，这种产品在燃烧时释放出大量的浓烟和腐蚀性卤化物，造成人员伤亡及设备腐蚀。国内外许多厂家都在致力于低烟无卤阻燃材料的开发，这类材料燃烧时发烟量少，释放出有毒气体少，对人体及仪器设备的伤害小。但目前所研制的低烟无卤阻燃ABS大都不能同时兼顾材料的力学性能和阻燃性能，有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无卤ABS阻燃材料，采用nano-CG-ATH和包覆红磷对ABS进行协效阻燃，同时利用SBS对阻燃材料进行增韧，得到了具有优异力学性能的低烟无卤阻燃ABS材料。为了实现本专利技术所述目的，专利技术人提供了以下技术方案。一种无卤ABS阻燃材料，其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH20-33份，包覆红磷20-32份，SBS15-29份，抗氧剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份。优选其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH22-30份，包覆红磷22-29份，SBS18-27份，抗氧剂0.3-0.8份，润滑剂0.3-0.8份。进一步优选其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH24-28份，包覆红磷23-27份，SBS20-23份，抗氧剂0.5-0.7份，润滑剂0.4-0.7份。更进一步优选其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH26份，包覆红磷26份，SBS21份，抗氧剂0.6份，润滑剂0.5份。上述无卤ABS阻燃材料，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基)苯酚、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的任意一种。上述无卤ABS阻燃材料，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸铅、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的任意一种。本专利技术同时提供了上述无卤阻燃材料的制备方法，包括以下操作步骤：A.混料：称取所有原料，混合均匀，得混合料；B.造粒：将步骤A所得混合料在挤出机上挤出造粒，即可。上述无卤阻燃材料的制备方法，所述挤出机为双螺杆挤出机。上述无卤阻燃材料的制备方法，所述挤出机各段设定温度分别为：一区130-160℃，二区150-180℃，三区180-200℃，机头190-220℃。本专利技术所述nano-CG-ATH指高性能纳米氢氧化铝，SBS指苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，ERP指包覆红磷。所述百分比除特别标注的外，均指重量百分比。专利技术人在研究的过程中对ABS无卤阻燃材料组方中的成分对材料燃烧性能的影响进行了考察：(1)nano-CG-ATH对阻燃材料燃烧性能的影响固定ERP的量为总量的15％。表1nano-CG-ATH对阻燃材料燃烧性能的影响注：nano-CG-ATH的用量为其占ABS、ERP和nano-CG-ATH三种物质总重量的百分比。从表1可以看出，当nano-CG-ATH的用量为0，ABS中仅添加15％的包覆红磷时，阻燃材料的水平燃烧等级为FH-2级，当加入3％的nano-CG-ATH后，阻燃材料的水平燃烧等级达到了水平燃烧的最高级FH-1级。之后，随着nano-CG-ATH用量的增加，阻燃材料的水平燃烧等级一直保持水平燃烧的最高级FH-1级。从表中还可以看出，当ABS中仅添加15％的包覆红磷时，复合材料的燃烧性能达不到垂直燃烧的评判标准；当ABS/包覆红磷阻燃材料中nano-CG-ATH的用量等于或低于6％时，阻燃材料的燃烧性能仍不能满足垂直燃烧的评判标准；nano-CG-ATH的用量达到9％时，阻燃材料的燃烧性能达到垂直燃烧的评判标准，为FV-1级，nano-CG-ATH的用量为15％时，阻燃材料的燃烧性能达到垂直燃烧的最高级FV-0级。由以上分析可知，随着nano-CG-ATH用量的增加，阻燃材料的阻燃性能呈现出增加的趋势。(2)nano-CG-ATH对阻燃材料力学性能的影响nano-CG-ATH用量对阻燃材料冲击强度和拉伸强度的影响曲线图如附图1所示。由附图1可知，随着nano-CG-ATH用量的增加，阻燃材料的冲击强度不断下降。当nano-CG-ATH用量从0增加到15％时，冲击强度从10.54kJ/m2下降到5.92kJ/m2，下降幅度达43.83％。弹性体增韧是橡胶颗粒诱发基体剪切屈服和银纹化，吸收塑性能，对基体材料的韧性没有特殊要求。无机刚性粒子增韧不同于弹性体增韧，其增韧机理在于：刚性粒子加入后作为应力集中点，引发大量的银纹，当其用量达到临界值时，应力场间的剧烈相互作用促使基材发生屈服和塑性形变而吸收能量，这就要求基材本身具有塑性形变的能力，即要求基材有一定的韧性。本专利技术中，由于基材(此处基材为ABS、ERP，如附图1所示)的韧性较差，冲击强度只有10.54kJ/m2，所以nano-CG-ATH的加入不会使基材的韧性增加，相反，随着其用量的增加基材的韧性会越来越差，从而导致阻燃材料的冲击强度不断下降。因此，在保证阻燃材料的阻燃性能达到要求的前提下，nano-CG-ATH的加入量越少越好。阻燃材料的拉伸强度随着nano-CG-ATH用量的增加，呈现出先上升后下降的趋势，但是变化幅度不大。当nano-CG-ATH用量小于3％时，拉伸强度不断增大，在nano-CG-ATH用量为3wt％时拉伸强度达到最大，为36.73MPa。之后，随着nano-CG-ATH用量的增加，拉伸强度不断下降，当其用量为15％时拉伸强度降为34.85MPa。可见，在该体系中，当添加量较小时，nano-CG-ATH对阻燃材料有一定的增强作用。而nano-CG-ATH用量超出3％后，由于在聚合物中分散性变差，粒子发生扩散相变，由微畴向宏畴转变，导致颗粒直径增大，团聚现象严重，从而在基体材料中引入更多的缺陷，在拉伸应力的作用下，易发生位错的滑移和增殖，使其力学性能降低。nano-CG-ATH用量对阻燃材料弯曲模量的影响如附图2所示。由附图2可知，随着nano-CG-ATH用量的增加，阻燃材料的弯曲模量呈现出显著上升的趋势。当nano-CG-ATH用量从0增加到15％时，弯曲模量从1830MPa增加到2472MPa，增加幅度达35.08％。由此可见，nano-CG-ATH的加入有助于阻燃材料刚性的增加。(3)包覆红磷对阻燃材料燃烧性能的影响红磷比较适合应用于含氧高聚物，而对聚烯烃的阻燃效果不太理想，必须与氢氧化铝和氢氧化镁等阻燃剂协效使用才能达到较好的阻燃效果。本专利技术将包覆红磷作为nano-CG-ATH的协效阻燃剂，取得了良好的阻燃效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于，其重量份数比组成为：ABS 100份，nano‑CG‑ATH 20‑33份，包覆红磷20‑32份，SBS 15‑29份，抗氧剂0.1‑1份，润滑剂0.1‑1份。

【技术特征摘要】
1.一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于，其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH20-33份，包覆红磷20-32份，SBS15-29份，抗氧剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，所述nano-CG-ATH占ABS阻燃材料总重量的＜15％。2.根据权利要求1所述的一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于，其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH22-30份，包覆红磷22-29份，SBS18-27份，抗氧剂0.3-0.8份，润滑剂0.3-0.8份。3.根据权利要求1所述的一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于，其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH24-28份，包覆红磷23-27份，SBS20-23份，抗氧剂0.5-0.7份，润滑剂0.4-0.7份。4.根据权利要求1所述的一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于，其重量份数比组成为：ABS100份，nano-CG-ATH26份，包覆红磷26份，SBS21份，抗氧剂0.6份，润滑剂0.5份。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无卤ABS阻燃材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔文广，高岩磊，任蕾，张雪红，雷霓，
申请(专利权)人：石家庄学院，
类型：发明
国别省市：河北;13