一种无卤阻燃增强型ABS复合材料及其制备方法技术

一种无卤阻燃增强型ABS复合材料及其制备方法，涉及塑料技术领域。其技术方案为：一种无卤阻燃增强ABS，由ABS基体、主阻燃基体、协效基体、增强基体、抗滴落剂、抗氧化剂、成炭剂、石蜡和色母粒组成，通过主阻燃剂、协效剂和增强体的复配协同作用，进而具有良好的阻燃性能和力学性能的ABS及其制备方法。无机组份和有机组分复配使用，形成协同作用，同时提高复合材料的阻燃效率和力学性能，降低了材料成本；采用本发明专利技术的工艺生产，工艺简单，操作方便，同时生产效率，可以降低生产成本。总之，在达到复合材料性能的同时，综合成本较之于传统的ABS复合材料优势较为明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及塑料
，具体的说是一种阻燃增强型ABS复合材料及其制备方 法。
技术介绍
随着社会可持续发展观念的深入，人们的环保和安全意识已经有了较大程度的提 高，对生态环境和生命价值的关注也更为重视。现在高分子材料作为人们生活必须的一部 分，解决高分子材料与环保协调发展的问题，已经迫在眉睫。随着人们对生活品质的不断追 求，使得对塑料原料提出了更高的要求，塑料正朝着环境友好化、功能化、低成本等方向发 展，为了获得低成本、高性能以及环境友好的塑料制品，人们越来越关注和重视塑料材料物 理改性技术的研究与应用。 ABS树脂是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯（S)的三元共聚物，具有抗冲击强度高、 耐热和耐低温性能较好等特点，而且加工容易，广泛用于汽车、电子电器、轻工家电等行业， 但在空气中易于燃烧，极限氧指数为18%左右，且存在无自熄性、易滴落等缺点，极大限制 了其使用范围，因此对其进行阻燃改性有着重要的意义，近年来ABS阻燃已成为聚合物阻燃 的研究热点。卤素阻燃剂具有用量小、阻燃效率高的特点，制备的阻燃ABS树脂有着良好的力学 性能，广泛用于ABS阻燃材料的制备，但卤素阻燃剂在燃烧过程中产生大量烟雾及腐蚀性气 体，卤素阻燃剂燃烧后会释放出二恶英(Dioxin)和苯咲喃(Benzfuran)等强致癌物质，极易 对人体产生二次伤害；同时，卤素阻燃材料的制备还会造成环境的污染及加工设备的腐蚀， 随着欧盟RoHS及WEEE指令的颁布更加限制了该阻燃体系的应用，选择环保、高效阻燃剂制 备无卤阻燃ABS材料已经成为研究的焦点。研究过程中，通常无卤阻燃剂添加量达到一定量 时，才能达到阻燃等级的要求。而添加大量阻燃剂，严重的影响了ABS的力学性能，难以满足 一些在阻燃领域对力学性能有需求的场合。因此，开发出一种无卤阻燃环保型，又具有良好 力学性能，同时又要满足市场需要的ABS复合材料是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中ABS材料阻燃性能和力学性能不能很好兼顾的问 题，提供一种通过主阻燃剂、协效剂和增强体的复配协同作用，进而具有良好的阻燃性能和 力学性能的ABS及其制备方法。 本专利技术所采用的技术方案为：一种无卤阻燃增强ABS，由ABS基体、主阻燃基体、协 效基体、增强基体、抗滴落剂、抗氧化剂、成炭剂、石蜡和色母粒组成，各组分的重量份数依 次为:ABS基体55-70份、主阻燃基体10-20份、协效剂基体5-8份、增强基体10-15份、成炭剂 1 -5份、抗滴落剂1-2份、抗氧化剂1-2份、石蜡1 -2份和色母1 -2份;其中，ABS基体橡胶含量为 40%;主阻燃基体由阻燃剂烷基次磷酸盐，芳基二磷酸酯，间苯二酚-双(磷酸二甲苯酯)缩聚 物和ABS树脂组成，它们的重量比为3:2:1-1.5:10,其中所述的烷基次磷酸盐为二已基次磷 酸铝，磷含量为23%-24%，粒径为15μπι，所述的芳基二磷酸酯为四-(2,6-二甲苯基）间苯二酚 二磷酸酯；协效基体由三聚氨氰尿酸、三聚氰酸聚磷酸盐、微胶囊红磷、炭黑和ABS树脂组 成，它们的重量比为3:4:0.5-1: 2:10，其中，所述的微胶囊红磷平均粒径为15μπι，所述的炭 黑粒径为l〇nm;增强基体由纳米二氧化硅和晶须组成，它们的重量比为1:2,其中，所述的纳 米二氧化硅纯度>99%，平均粒径10nm，所述的晶须可以是钛酸钾晶须、碳化硅晶须和硼酸铝 晶须中的一种或几种；所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯；所述的抗氧化剂为1010或168或 B219;成炭剂为酚醛环氧树脂和OMMT，按重量比5:1共混改性而成，所述的酚醛环氧树脂环 氧当量为210,所述的OMMT为400目。 制备无卤阻燃增强ABS复合材料的方法，具体的制备步骤为： (1) .按上述比例在烧瓶中加入适量酚醛环氧树脂和OMMT，水浴加热至70°C，搅拌 30min，转速300r/min，共混改性制得成炭剂，备用； (2) .按照上述比例用高速混合机将主阻燃剂混合均匀，转速为1100r/min，混合时间5~ lOmin，备用； (3) .将(2)中的主阻燃剂与ABS基料按照重量比为1:5,将上述预混物投入双螺杆挤出 机进行挤出造粒，双螺杆挤出机筒温度为一区175°C、二区190°C、三区195°C和四区200°C， 主机转速l〇〇〇r/min，喂料转速400r/min，挤出造粒制备出主阻燃基体粒料； (4) .按照上述比例用高速混合机将协效剂混合均勾，转速为900r/min，混合时间5~ 10min，备用； (5) .将(4)中的协效剂和ABS基料按照重量比为1:6加入双螺杆挤出机进行挤出造粒， 双螺杆挤出机筒温度为一区180°C、二区195°C、三区200°C和四区205°C，主机转速1050r/ min，喂料转速350r/min，挤出造粒制备的协效基体粒料，备用； (6) .按照上述比例用高速混合机将增强体混合均匀，转速为1000r/min，混合时间5~ 10min，备用； (7) .将(6)中混合均匀的增强体和ABS基料按照重量比1: 3双螺杆挤出机进行挤出造 粒，双螺杆挤出机筒温度为一区175°C、二区190°C、三区200°C和四区205°C，主机转速 1000r/min，喂料转速350r/min，挤出造粒制备出增强基体粒料，备用； (8) .将(3)、（5)和(7)制备的粒料置于烘箱中，80°C，干燥2.5h; (9) .按照比例将(8)烘干的粒料、成炭剂、抗氧化剂、抗滴落剂、成炭剂和石蜡加入注塑 机，其中注塑机机筒内温度为:一区180°C、二区195°C和三区205°C，熔料经注塑机中温度为 200°C的喷嘴注射到模具的型腔中，模具温度为60~80°C，型腔中的熔料在30MPa的压力下保 压6s，冷却后，制得无卤阻燃增强型ABS。 本专利技术中，二已基次磷酸铝为磷系阻燃剂，不吸水，分子中含有的二乙基与ABS树 脂有良好的相容性，同时分子中金属铝离子有一定的抑烟效果，受热分解产生P0 ·和P〇2 · 自由基，随着温度的升高可生成聚偏磷酸，生成的P0 ·和P〇2 ·自由基能够捕捉ABS燃烧分 解过程中产生的活泼自由基H0 ·，而聚偏磷酸为不易挥发的胶状化合物，包覆在ABS表层， 有效地切断了氧源，阻止热量的传递，达到阻燃的效果，同时聚偏磷酸为强脱水剂，在ABS表 面形成致密的碳化层。 四_(2，6-二甲苯基）间苯二酚二磷酸酯为白色固体，具有良好的加工性、独特的自 熄性能和良好的兼容性等优点，同时不影响材料色泽。在与协效阻燃剂和成炭剂配合使用 燃烧时，能够在ABS的表面形成一层炭层，燃烧后有直立的炭骨架生成，燃烧速度明显降低， 黑烟量减少，熔融滴落现象消失。燃烧过程中，磷酸酯分解产生的磷酸和聚磷酸可以和酚醛 树脂之间发生交联反应，促进成炭，磷残留于炭层中，阻燃效果更显著，ABS的氧指数明显得 到提高。再者其在阻燃的同时还有明显的增塑作用，提高ABS的塑性流动，降低材料的热变 形温度。在燃烧的过程中，协效阻燃剂三聚氨氰尿酸、三聚氰酸聚磷酸盐易吸热分解释放 出氨气、氮气、水蒸汽等不燃性气体，同时，阻燃剂的分解带走了大部分热量，降低了聚合物 表面温度;生成的含氮不燃性气体还会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤阻燃增强型ABS，其特征在于：由ABS基体、主阻燃基体、协效基体、增强基体、抗滴落剂、抗氧化剂、成炭剂、石蜡和色母粒组成，各组分的重量份数依次为：ABS基体55‑70份、主阻燃基体10‑20份、协效剂基体5‑8份、增强基体10‑15份、成炭剂1‑5份、抗滴落剂1‑2份、抗氧化剂1‑2份、石蜡1‑2份和色母1‑2份；其中，主阻燃基体由阻燃剂烷基次磷酸盐，芳基二磷酸酯，间苯二酚‑双（磷酸二甲苯酯）缩聚物和ABS树脂组成，它们的重量比为3:2:1‑1.5:10; 协效基体由三聚氨氰尿酸、三聚氰酸聚磷酸盐、微胶囊红磷、炭黑和ABS树脂组成，它们的重量比为3:4:0.5‑1:2:10; 增强基体由纳米二氧化硅和晶须组成，它们的重量比为1:2; 成炭剂由酚醛环氧树脂和OMMT组成，按重量比5:1；抗滴落剂为聚四氟乙烯，抗氧化剂为1010或168或B219。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张峻岭，
申请(专利权)人：东莞职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44