CN101139457A - 一种坡缕石-abs复合阻燃材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种坡缕石－ABS复合阻燃材料，是将粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以1∶1∶1～1∶20∶100的重量比充分混合，以常规炼塑工艺混炼而成。坡缕石的多孔和中空结构能够阻断热的传递，使ABS复合材料具有良好的阻燃性能；坡缕石的多孔和中空结构对气体有着强吸附作用，具有抑烟和降低有毒气体的功能。无卤阻燃剂燃烧形成炭化层，阻止了热量和氧气进入，也阻止了热解产生的小分子可燃性气体进入气相，同样也使ABS复合阻燃材料具有良好的阻燃性能和抑烟和降低有毒气体的功能。经测定本发明的复合阻燃材料的氧指数可达到36以上，燃烧性能为UL94－1～UL94－0级，烟密度小于75，其力学性能可满足不同用户的基本要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种复合阻燃材料，尤其涉及一种坡缕石-ABS复合阻燃材料。
背景技术
ABS是丙烯腈、丁二烯及苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯，学名丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，它是通用塑料之一。ABS树脂是目前产量最大，应用最广的聚合物，它将PS(聚苯乙烯)，SAN(聚苯乙烯-丙烯腈塑料)，SB(聚丁二烯-苯乙烯塑料)的各种性能有机的统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。
ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。
ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有浓浓的黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。由于ABS工程塑料热变形温度较低，易燃，耐候性较差等特点，限制了其在家电、建筑、建材、汽车等行业的应用，故在生产中ABS的阻燃性越来越引起人们的重视。目前已有的阻燃ABS主要是以氯系阻燃为主，此类阻燃剂存在发烟量大，燃烧时释放出卤化氢气体，进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害，所以目前阻燃正趋向于无卤化，对无卤阻燃剂的研究成为世界各国的热点之一，无卤化已成为阻燃剂开发应用的主要趋势。并且大部分ABS是与各种(例如PVC聚氯乙烯)难燃树脂混合形成的合金，其阻燃效果并不理想(其氧指数不到30，水平垂直燃烧可达到UL94-V0)，而且抑烟效果差(烟密度大于150，美国标准规定烟密度小于150为合格)
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种阻燃效果好，低烟、环保的坡缕石-ABS复合阻燃材料。
本发明的坡缕石-ABS复合阻燃材料，是将粉碎到100～5000目的坡缕石粉体与ABS以1∶1～1∶100的重量比，以机械掺混的方式充分混合，并以常规的炼塑工艺混炼而成。
为了使坡缕石-ABS复合阻燃材料即具有良好的阻燃效果，又保持ABS的优良加工性能，将坡缕石粉体与ABS以1∶1～1∶20的重量比配比，优选比例是1∶15。
由于坡缕石晶体内有与其长度方向一致的孔径为0.32×0.73nm的微孔，孔内含有大量的阻燃元素镁，铝和不同性质的水，如结晶水、羟基结构水、沸石分子水和包结水等，这些水在高温下产生的水蒸气特别对磷系阻燃剂有利；坡缕石的多孔和中空结构能够阻断热的传递，这些特点使其具有良好的阻燃性能，而且坡缕石的多孔和中空结构对气体有着强吸附作用，具有抑烟和降低有毒气体的功能；同时由于坡缕石性能稳定，不挥发、原料来源广泛，价格低廉，从而大大降低了阻燃材料的成本。以具有良好加工性能的ABS为基体，以坡缕石粉体为阻燃机剂混合炼制的坡缕石-ABS复合阻燃材料，具有良好的阻燃性能，同时又保持了ABS工程塑料原有良好的使用性能：优良电性能和易加工成型性，耐热和耐腐蚀性，且表面硬度高、耐化学性好。对其弹性和抗拉强度有所减弱，但也能满足大部分用户需求。经测定，坡缕石-ABS复合阻燃材料的氧指数可达到36以上，燃烧性能为UL94-1～UL94-0级，烟密度小于75。根据阻燃剂配方的不同，可生产各种改性ABS工程塑料，其力学性能可满足不同用户的基本要求。
为了进一步提高复合材料的阻燃性能，本发明的坡缕石-ABS复合阻燃材料中还可加入无卤阻燃剂。坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以1∶1∶1～1∶20∶100的重量比配比，优选比例为1∶1∶1～1∶15∶20，最佳比例为1∶10∶20。
无卤阻燃剂可选用三聚氰胺、石墨、氢氧化镁中的至少一种。当无卤阻燃剂为石墨与三聚氰胺或石墨与氢氧化镁的混合物，二者的重量比为1∶0.1～1∶10。当无卤阻燃剂为石墨、三聚氰胺、氢氧化镁的混合物，三者的重量比为1∶0.1∶0.1～1∶10∶10。
由坡缕石、三聚氰胺、石墨、氢氧化镁中等无卤阻燃剂与ABS混炼而成的复合阻燃材料，在受热时可在聚合物表面形成氧化镁、氧化硅和氧化铝等物质，将可燃物与热源隔开，在膨胀过程中大量吸热及释放出的大量水，降低了体系的温度，并且释放出夹层中的酸根离子，促进了脱水炭化并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应，起到了凝固相阻燃的作用；燃烧形成炭化层，阻止了热量和氧气进入，也阻止了热解产生的小分子可燃性气体进入气相，从而又达到了气相阻燃的目的，进一步提高了坡缕石-ABS复合材料的阻燃性能。更重要的是，石墨等无卤阻燃剂在混炼工艺中不恶化基材的加工性能和最终产品的物理-机械性能及电气性能，紫外线稳定性和光稳定性都很好，而且其本身无毒，受热时不生成有毒和腐蚀性气体并能大大降低发烟量。经测定，由坡缕石、三聚氰胺、石墨、氢氧化镁中等无卤阻燃剂与ABS混炼而成的复合阻燃材料，氧指数可达到36以上，燃烧性能为UL94-1～UL94-0级；烟密度小于75。
具体实施方式
下面通过具体实例进一步说明线性低密度聚乙烯阻燃材料阻燃效果：
实施例1、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体与ABS按1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为73。
实施例2、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体与ABS按1∶15的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度小于59。
实施例3、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体与ABS按1∶20的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为68。
实施例4、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体与ABS按1∶50的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为74。
实施例5、先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体与ABS按1∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为86。
实施例6：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、三聚氰胺、ABS按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到37，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为65。
实施例7：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨、ABS按1∶10∶50的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到30，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为69。
实施例8：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、氢氧化镁、ABS按1∶20∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到32，燃烧性能为UL94-1；烟密度为79。
实施例9：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与三聚氰胺的混合物(其中石墨与三聚氰胺的重量比为1∶0.1)、ABS按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到34，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为72。
实施例10：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与三聚氰胺的混合物(其中石墨与三聚氰胺的重量比为1∶1)、ABS按1∶5∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到33，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为68。
实施例11：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与三聚氰胺的混合物(其中石墨与三聚氰胺的重量比为1∶15)、ABS按1∶8∶80的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到35，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为64。
实施例12：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与氢氧化镁的混合物(其中石墨与氢氧化镁的重量比为1∶0.1)、ABS按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到30.5，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为66。
实施例13：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与氢氧化镁的混合物(其中石墨与氢氧化镁的重量比为1∶1)、ABS按1∶10∶20的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到30.2，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为56。
实施例14：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、石墨与氢氧化镁的混合物(其中石墨与氢氧化镁的重量比为1∶15)、ABS按1∶15∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到36，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为73。
实施例15：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、三聚氰胺与氢氧化镁中的混合物(其中三聚氰胺与氢氧化镁中的重量比为1∶0.5)、ABS按1∶1∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到35.5，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为76。
实施例16：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、三聚氰胺与氢氧化镁中的混合物(其中三聚氰胺与氢氧化镁中的重量比为1∶7)、ABS按1∶7∶60的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到33.8，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为89。
实施例17：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、三聚氰胺与氢氧化镁中的混合物(其中三聚氰胺与氢氧化镁中的重量比为1∶16)、ABS按1∶16∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到31.5，燃烧性能为UL94-1；烟密度为98。
实施例18：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将石墨、三聚氰胺、氢氧化镁按1∶0.1∶0.1的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、ABS按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到38，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为46。
实施例19：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将石墨、三聚氰胺、氢氧化镁按1∶1∶5的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、ABS按1∶10∶20的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS复合新型阻燃材料。经测定，其氧指数可达到34.5，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为67。
实施例20：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将石墨、三聚氰胺、氢氧化镁按1∶15∶15的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、ABS按1∶15∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡缕石-ABS新型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到30.2，燃烧性能为UL94-1级；烟密度为63。
Claims (9)
1.一种坡缕石-ABS复合阻燃材料，其特征在于：是将坡缕石粉体与ABS以1∶1～1∶100的重量比充分混合，并以常规的炼塑工艺混炼而成。
2.如权利要求1所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体与ABS以1∶1～1∶20的重量比配比。
3.如权利要求1所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体与ABS以1∶15的重量比配比。
4.如权利要求1所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：是将坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以1∶1∶1～1∶20∶100的重量比，并以常规的炼塑工艺混炼而成。
5.如权利要求4所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以1∶1∶1～1∶15∶30的重量比配比。
6.如权利要求5所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以1∶10∶20的重量比配比。
7.如权利要求1所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体的粒度为100～5000目。
8.所述无卤阻燃剂为所述无卤阻燃剂为三聚氰胺、石墨、氢氧化镁中的至少一种。
9.如权利要求1所述坡缕石-ABS新型复合阻燃剂，其特征在于：所述坡缕石粉体、无卤阻燃剂、ABS以机械掺混的方式混合。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091021 Termination date: 20130926 |