一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法技术

本发明专利技术涉及阻燃剂及阻燃塑料的制备技术领域，提供了一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法。该方法首先采用氨丙基三乙氧基硅烷对勃姆石粉末进行表面改性，然后以双酚A、10‑（2,5‑二羟基苯基）‑10‑氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10氧化物与环氧氯丙烷进行缩聚制得环氧基封端的低聚物，再将低聚物接枝到改性勃姆石粉末表面，制得阻燃添加剂。本发明专利技术的方法不仅提高了阻燃剂在ABS基体中的分散性，并且利用Si/N/P阻燃包覆层与勃姆石粉末联合发挥阻燃作用，实现了显著提高阻燃效果及防止ABS塑料力学性能大幅降低的双重效果，所制得的ABS塑料可达到V‑0阻燃等级，且力学性能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法
本专利技术属于阻燃剂及阻燃塑料的制备
，提供了一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法。
技术介绍
与金属材料、无机非金属材料相比，高分子材料具有成本低、质轻、易加工成型等优点，但是，由于大多数高分子材料在空气中极易燃烧，且燃烧后释放大量有毒烟气，并伴随熔融滴落，威胁人民生命财产安全，而且对环境造成不利影响，从而限制了高分子材料的应用。因此，针对高分子材料的阻燃改性的研究，成为当下热点。ABS是一种典型的高分子材料，是五大通用塑料之一，集聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯的优异性能为一体，在建材、汽车、电器等领域应用广泛。目前，使用较多的阻燃剂有卤系阻燃剂（不环保）、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂、金属氧化物、金属氢氧化物、膨胀型阻燃剂等。勃姆石（γ-AlOOH）的热稳定性好，分解温度达400℃以上，其表面含有大量羟基，受热分解时吸收大量的热，并释放水蒸汽稀释可燃气体，同时生成Al2O3膜层隔绝氧气和热量，阻止材料进一步燃烧，因此可作为一种良好的阻燃添加剂。另外，与其他无机粉末类似，未充分干燥的勃姆石表面结合有水分子。勃姆石粉末用作ABS塑料的阻燃剂时，具有两个缺陷：一是由于其阻燃效果有限，单独使用勃姆石时，在合适的添加量范围内难以达到理想的阻燃效果；二是由于其表面含有大量羟基，亲水性强，与ABS基体的相容性差，易团聚，不利于阻燃效果的发挥，且严重影响材料的力学性能。
技术实现思路
可见，勃姆石粉末用作ABS塑料的阻燃剂时，具有阻燃效果不理想且严重影响材料力学性能的缺陷。针对这种情况，本专利技术提出一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法，不仅提高了阻燃剂在ABS基体中的分散性，并且利用Si/N/P阻燃包覆层与勃姆石粉末联合发挥阻燃作用，实现了显著提高阻燃效果及防止ABS塑料力学性能大幅降低的双重效果。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：本专利技术首先提供了一种阻燃添加剂的制备方法，所述阻燃添加剂制备的具体步骤如下：（1）将28~32重量份勃姆石粉末加入100重量份甲苯中，加入20~25重量份氨丙基三乙氧基硅烷，超声混合10~20min，然后在搅拌状态下加热回流反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到改性勃姆石粉末，再加入150重量份甲苯中分散均匀，得到改性勃姆石分散液；（2）将22.8重量份双酚A、32.4重量份10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物、33.3~36重量份环氧氯丙烷混合，加热至80~90℃并搅拌至完全溶解，加入4~7重量份氢氧化钠溶液，然后降低温度进行反应，反应结束后减压除去过量的环氧氯丙烷，采用苯进行萃取，再蒸出苯，得到透明液体，即环氧基封端的低聚物；（3）将步骤（2）制得的透明液体加入150重量份甲苯中，加入3~5重量份异丙醇，保持以60~120r/min的速度缓慢搅拌，同时滴加步骤（1）制得的改性勃姆石分散液，滴加完毕后降低搅拌速度至30r/min，升温反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到所述阻燃添加剂。优选的，步骤（1）所述反应的温度为105~110℃，时间为8~10h。优选的，步骤（2）所述氢氧化钠溶液的质量浓度为25~30%。优选的，步骤（2）所述反应的温度为50~55℃，时间为6~8h。优选的，步骤（3）所述改性勃姆石分散液的滴加速度为20~30mL/min。优选的，步骤（3）所述反应的温度为40~45℃，时间为3~3.5h。本专利技术首先采用氨丙基三乙氧基硅烷对勃姆石粉末进行表面改性，氨丙基三乙氧基硅烷首先与勃姆石粉末表面的水分子相互作用而水解，生成Si-OH键，然后Si-OH与粉末表面的活性羟基进行脱水缩合形成Si-O而连接，从而将Si原子接枝在粉末表面，同时在粉末表面引入了氨基。然后，本专利技术以双酚A、10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物与环氧氯丙烷进行缩聚，得到的低聚物的结构式如附图1所示。为使低聚物两端均为环氧基封端，以确保后续制备过程中低聚物能顺利接枝到改性勃姆石粉末表面，需使用过量的环氧氯丙烷，优选的，环氧氯丙烷过量20~30%为宜，即双酚A、10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物、环氧氯丙烷的摩尔比为1：1：3.6~3.9（相应的质量比为22.8：32.4：33.3~36）。最后，以甲苯为介质，先加入环氧基封端的低聚物，然后缓慢滴加改性勃姆石分散液，在低速搅拌下使低聚物的环氧基与改性勃姆石粉末表面的氨基反应，从而将低聚物接枝到改性勃姆石粉末表面。在体系中添加质子给予能力较弱的异丙醇，有利于控制反应的稳定性，并且异丙醇在无催化剂且温度较低时不会与环氧基反应，可避免副反应的发生。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的一种阻燃添加剂，其结构示意图如附图2所示。一方面，通过对勃姆石粉末进行表面改性，再以环氧低聚物进行接枝，在大幅减少表面羟基数量的同时，在其表面引入了有机基团，降低了表面能，有利于阻燃剂在ABS基体中分散均匀，有利于阻燃效果的发挥，并可降低阻燃剂添加对材料力学性能的不利影响；另一方面，通过在勃姆石粉末表面形成Si-O，其在材料燃烧时生成的SiO2与勃姆石生成的Al2O3相互补充，共同形成更为致密的阻隔膜层，可对氧气和热量起到更好的阻隔作用，并且，通过以10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物与双酚A、环氧氯丙烷共同合成低聚物，使低聚物中含有阻燃性良好的含磷基团，并以含氮的氨基与环氧基反应实现接枝，在材料燃烧时通过形成N-P交联网络防止磷元素受热挥发（形成P2O5挥发），进一步提高阻燃性，也就是说，通过在勃姆石粉末表面形成Si/N/P阻燃包覆层，与勃姆石粉末联合发挥阻燃作用，可显著提高阻燃效果。进一步的，本专利技术还提供了一种阻燃ABS塑料的制备方法，所述阻燃ABS塑料制备的具体步骤如下：（1）将权利要求1~6的方法制备的阻燃添加剂与ABS树脂、PC树脂、增强剂、抗氧剂、抗静电剂在高速混合机中混合均匀，得到共混料；其中，阻燃添加剂6~10重量份、ABS树脂100重量份、PC树脂15~20重量份、增强剂3~6重量份、抗氧剂0.2~1重量份、抗静电剂0.5~1重量份；（2）将步骤（1）制得的共混料通过螺杆挤出机进行挤出造粒，再通过注塑机进行注塑成型，得到所述阻燃ABS塑料。所述PC树脂、增强剂、抗氧剂、抗静电剂选择普通市售产品即可。更进一步的，本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的一种阻燃ABS塑料。所述阻燃ABS塑料能达到V-0阻燃等级，且力学性能良好。本专利技术提供了一种阻燃添加剂、含该添加剂的阻燃ABS塑料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术通过对勃姆石粉末进行表面改性，再以环氧低聚物进行接枝，提高了阻燃剂在ABS基体中的分散性，有利于提高阻燃效果，并降低阻燃剂添本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃添加剂的制备方法，其特征在于，所述阻燃添加剂制备的具体步骤如下：/n（1）将28~32重量份勃姆石粉末加入100重量份甲苯中，加入20~25重量份氨丙基三乙氧基硅烷，超声混合10~20min，然后在搅拌状态下加热回流反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到改性勃姆石粉末，再加入150重量份甲苯中分散均匀，得到改性勃姆石分散液；/n（2）将22.8重量份双酚A、32.4重量份10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物、33.3~36重量份环氧氯丙烷混合，加热至80~90℃并搅拌至完全溶解，加入4~7重量份氢氧化钠溶液，然后降低温度进行反应，反应结束后减压除去过量的环氧氯丙烷，采用苯进行萃取，再蒸出苯，得到透明液体，即环氧基封端的低聚物；/n（3）将步骤（2）制得的透明液体加入150重量份甲苯中，加入3~5重量份异丙醇，保持以60~120r/min的速度缓慢搅拌，同时滴加步骤（1）制得的改性勃姆石分散液，滴加完毕后降低搅拌速度至30r/min，升温反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到所述阻燃添加剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻燃添加剂的制备方法，其特征在于，所述阻燃添加剂制备的具体步骤如下：
（1）将28~32重量份勃姆石粉末加入100重量份甲苯中，加入20~25重量份氨丙基三乙氧基硅烷，超声混合10~20min，然后在搅拌状态下加热回流反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到改性勃姆石粉末，再加入150重量份甲苯中分散均匀，得到改性勃姆石分散液；
（2）将22.8重量份双酚A、32.4重量份10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物、33.3~36重量份环氧氯丙烷混合，加热至80~90℃并搅拌至完全溶解，加入4~7重量份氢氧化钠溶液，然后降低温度进行反应，反应结束后减压除去过量的环氧氯丙烷，采用苯进行萃取，再蒸出苯，得到透明液体，即环氧基封端的低聚物；
（3）将步骤（2）制得的透明液体加入150重量份甲苯中，加入3~5重量份异丙醇，保持以60~120r/min的速度缓慢搅拌，同时滴加步骤（1）制得的改性勃姆石分散液，滴加完毕后降低搅拌速度至30r/min，升温反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到所述阻燃添加剂。


2.根据权利要求1所述一种阻燃添加剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述反应的温度为105~110℃，时间为8~10h。


3.根据权利要求1所述一种阻燃添加剂的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩光军，
申请(专利权)人：韩光军，
类型：发明
国别省市：四川;51