CN101665611A - 一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃abs树脂及其制备方法 - Google Patents
一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃abs树脂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂及其制备方法。主要解决了以金属氢氧化物为主阻燃剂时添加量大并导致产品韧性降低的问题。其特征在于：使用纳米金属氢氧化物作主阻燃剂，在ABS树脂中既是阻燃剂，又是增韧剂，并与其它助阻燃剂有协效作用，结果，降低了金属氢氧化物阻燃剂的添加量，在添加量低至8％时仍使阻燃ABS达到UL94 V－0级，韧性接近或达到14KJ/m2(现行阻燃ABS的韧性指标)。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无卤阻燃ABS树脂及其制备方法，特别是一种种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂及其制备方法。
背景技术：
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，具有良好的韧性、硬度、刚性等力学性能，以及较好的耐化学品性、尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温特性、加工流动性等。作为目前产量最大、应用最广的工程塑料，被广泛应用在住宅、家用电器、管道等方面。
但ABS易燃，其水平燃烧速度很快，约为2.5～5.1cm/min，燃烧时产生大量黑烟，离火后仍继续燃烧。传统的阻燃方法是加入含卤有机阻燃剂，所得到的制品虽然阻燃效果良好，但在燃烧时放出大量的有毒的烟气，给消防工作及环境带来很大的影响。自2002年6月起，欧洲议会各成员国禁止在塑料中使用多溴联苯醚类阻燃剂，自此，无卤阻燃剂特备是金属氢氧化物阻燃剂因其良好的阻燃和抑烟性能受到了广泛的重视。
公开号CN101457010A的发明专利公开了“一种低烟无卤阻燃ABS类树脂”，该专利是在ABS中加入微胶囊化红磷并辅以金属氢氧化物来实现无卤阻燃的。但红磷和金属氢氧化物与ABS树脂的相容性都很差，直接使用很难在ABS树脂中分散均匀，不但影响阻燃性能，而且影响产品的韧性。公开号CN101353000A的发明专利公开了“一种聚烯烃用磷系无卤复合阻燃剂及其制备方法”，该专利是采用改性红磷和含有羰基和不饱和双键的共聚乳液，加水混合均匀，置于高速剪切设备中，在一定条件下剪切研磨，然后加入纳米氢氧化物、含有羰基和不饱和双键的共聚单体、自由基引发剂，继续研磨至反应完全，制得该阻燃剂的。该方法过于复杂，为保证反应完全，研磨时间必须很长，且为保证产品中没有水分，烘干温度较高，会使过量的自由基引发剂成为不安全因素。
发明内容：
本发明在于克服背景技术中以金属氢氧化物为阻燃剂时存在的添加量高的、产品韧性低、难以分散的问题，提供一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂，该树脂具有有阻燃剂添加量低、产品无卤阻燃、低烟、高韧性的特点。本发明还提供了一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂的制备方法。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该高韧纳米无卤阻燃ABS树脂其组分及配比按重量百分比如下：
ABS类树脂 50～88％
主阻燃剂 8～20％
辅助阻燃剂A 1～10％
辅助阻燃剂B 1～5％
辅助阻燃剂C 1～5％
抑烟剂 0.1～4％
润滑剂 1～3％
表面处理剂 0.01～0.5％
分散剂 0.01～2％
抗氧剂 0.01～0.5％
所述的主阻燃剂是粒径为纳米级的镁、铝氢氧化物中的一种或两种复配物。
所述的ABS是ABS粒料或ABS粉料与SAN复配物；所述的辅助阻燃剂A是红磷；所述的辅助阻燃剂B是PVC；所述的辅助阻燃剂C是交联剂与增韧剂的混合物；所述的抑烟剂是铵盐类物质；所述的表面处理剂为偶联剂。
所述的红磷是微胶囊化红磷；所述的PVC是5型PVC；所述的交联剂是ECHO-1820；所述的增韧剂是ABS高胶粉；所述的铵盐类物质是硫酸铵或磷酸铵；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或几种；所述的分散剂是己烷、正己烷或无水乙醇；所述的抗氧剂是1010、1076、DLTP、DSTP、DSTDP中的一种或几种；所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合硅烷偶联剂、硅烷与钛酸酯偶联剂的一种或几种复合物。
以纳米级金属氢氧化物为主阻燃剂的无卤阻燃ABS树脂，解决了相似方法中产品韧性低的问题：表面处理剂用以对主阻燃剂进行表面处理，分散剂用以分散表面处理剂，经过偶联剂的湿法表面处理后，纳米金属氢氧化物粒子被充分浸润和包覆，降低了表面能，增加了与非极性的ABS树脂的相容性，经双螺杆挤出机熔融混合后，与ABS大分子链相互缠绕，在ABS树脂中达到纳米级分散，同时起到了增韧和阻燃的效用，结果，降低了金属氢氧化物阻燃剂的添加量，在添加量低至8％时仍使阻燃ABS达到UL94V-0级，韧性接近或达到14KJ/m2(现行阻燃ABS的韧性指标)。
辅助阻燃剂A、B、C与主阻燃剂一起使用，具有协效作用，使主阻燃剂的效果更加明显。
现有的增韧剂如EVA、SBS、三元乙丙橡胶、EPDM等，在增韧的同时能降低阻燃性能。而本发明选用的增韧剂ABS高胶粉与ECHO-1820的混合物与辅助阻燃剂A、B与主阻燃剂一起使用，增韧的同时又有辅助阻燃的效果。
一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂的制备方法：表面处理剂、分散剂按1∶1～1∶10的体积比例配制成溶液；将烘干后的主阻燃剂与该溶液混合，搅拌成糊状，然后分别在35℃和80℃通风条件下烘干；将经过表面处理的主阻燃剂与辅助阻燃剂A、辅助阻燃剂B、辅助阻燃剂C、润滑剂、增韧剂、抗氧剂、抑烟剂按比例一起投入到高速混料机内，充分混合1～10分钟；将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中，在150～225℃范围内挤出造粒，制得本高韧低烟无卤阻燃ABS树脂。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该高韧低烟无卤阻燃ABS树脂通过在加入纳米级阻燃剂和增韧剂，使阻燃ABS达到UL94V-0级，金属氢氧化物阻燃剂添加量低至8％，仍使韧性接近或达到14KJ/m2(现行阻燃ABS的韧性指标)，具有低烟、无毒、韧性好的特点。本方法简单易行，原材料丰富，均为价格低廉的市售产品，因此成本低，突破了有卤阻燃的传统，扩大了阻燃ABS的应用范围。
具体实施方式：
实施例1
取ABS类树脂及各种添加成分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：
ABS(粉料) 50％
纳米级氢氧化镁 20％
微胶囊化红磷 10％
5型PVC 5％
ECHO-1820与ABS高胶粉(1∶1) 5％
硫酸铵 4％
硬脂酸 3％
硅烷偶联剂 0.5％
无水乙醇 2％
1010 0.5％
表面处理剂、分散剂按一定体积比例配制成溶液；将烘干后的主阻燃剂与该溶液混合，搅拌成糊状，然后分别在35℃和80℃通风条件下烘干；将ABS、经过表面处理的主阻燃剂与辅助阻燃剂A、辅助阻燃剂B、辅助阻燃剂C、润滑剂、增韧剂、抗氧剂、抑烟剂按比例一起投入到高速混料机内，充分混合1～10分钟；将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中，在150～225℃范围内挤出造粒，制得本高韧低烟无卤阻燃ABS树脂。
该专用料经注射成型制成的样品，其韧性达到12KJ/m2以上(国标GB13525/T-92)，阻燃性能达到V-0级(美国电工协会UL94标准)。
实施例2
取ABS类树脂及各种添加成分，按下述配方(重量百分比)及制备方法制得专用原料：
ABS(粉料) 60％
纳米级氢氧化铝 15％
微胶囊化红磷 7％
5型PVC 4.5％
ECHO-1820与ABS高胶粉(1∶1) 4.5％
硫酸铵 3.5％、
硬脂酸锌 2.7％
硅烷偶联剂 0.5％
无水乙醇 1.8％
1076 0.5％
制备方法同实施例1，混合3分钟。
该专用料经注射成型制成的样品，其韧性达到12KJ/m2以上(国标GB13525/T-92)，阻燃性能达到V-0级(美国电工协会UL94标准)。
实施例3
取ABS类树脂及各种添加成分，按下述配方及前述方法制得专用原料：
ABS(粉料) 70％
纳米级氢氧化镁加氢氧化铝(1∶1) 10％
微胶囊化红磷 5％
5型PVC 4％
ECHO-1820与ABS高胶粉(1∶1) 3.7％
磷酸铵 3％、
硬脂酸 2％
钛酸酯偶联剂 0.5％
无水乙醇 1.3％
1010 0.5％
制备方法同实施例1，混合4分钟。
该专用料经注射成型制成的样品，其韧性达到13KJ/m2以上(国标GB13525/T-92)，阻燃性能达到V-0级(美国电工协会UL94标准)。
实施例4
取ABS类树脂及各种添加成分，按下述配方(重量百分比)及制备方法制得专用原料：
ABS 80％
纳米级氢氧化镁 8％
微胶囊化红磷 3％
5型PVC 2％
ECHO-1820与ABS高胶粉(1∶1) 2％
硫酸铵 2％、
硬脂酸 1％
硅烷偶联剂 0.5％
无水乙醇 1.5％
制备方法同实施例1，混合6分钟。
该专用料经注射成型制成的样品，其韧性达到14KJ/m2以上(国标GB13525/T-92)，阻燃性能达到V-0级(美国电工协会UL94标准)。
上述实施例使用的所有化合物均为市售商品，纳米级氢氧化镁、氢氧化铝的生产厂家为山东海龙镁业公司。
Claims (10)
1、一种含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：其组分及配比按重量百分比如下：
ABS类树脂 50～88％
主阻燃剂 8～20％
辅助阻燃剂A 1～10％
辅助阻燃剂B 1～5％
辅助阻燃剂C 1～5％
抑烟剂 0.1～4％
润滑剂 1～3％
表面处理剂 0.01～0.5％
分散剂 0.01～2％
抗氧剂 0.01～0.5％
2、根据权利要求1所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的主阻燃剂是粒径为纳米级的镁、铝氢氧化物中的一种或两种复配物。
3、根据权利要求1所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的ABS类树脂是ABS粒料或ABS粉料与SAN复配物；所述的辅助阻燃剂A是红磷；所述的辅助阻燃剂B是PVC；所述的辅助阻燃剂C是交联剂与增韧剂的混合物；所述的抑烟剂是铵盐类物质；所述的表面处理剂为偶联剂。
4、根据权利要求3所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的红磷是微胶囊化红磷。
5、根据权利要求3所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的PVC是5型PVC。
6、根据权利要求3所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的交联剂是ECHO-1820；所述的增韧剂是ABS高胶粉。
7、根据权利要求3所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的铵盐类物质是硫酸铵或磷酸铵。
8、根据权利要求1所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或几种；所述的分散剂是己烷、正己烷或无水乙醇；所述的抗氧剂是1010、1076、DLTP、DSTP、DSTDP中的一种或几种。
9、根据权利要求3所述的高韧纳米无卤阻燃ABS树脂，其特征在于：所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合硅烷偶联剂、硅烷与钛酸酯偶联剂的一种或几种复合物。
10、权利要求1所述的高韧低烟无卤阻燃ABS树脂的制备方法，其特征在于：表面处理剂、分散剂按1∶1～1∶10的体积比例配制成溶液；将烘干后的主阻燃剂与该溶液混合，搅拌成糊状，然后分别在35℃和80℃通风条件下烘干；将ABS原料、经过表面处理的主阻燃剂与辅助阻燃剂A、辅助阻燃剂B、辅助阻燃剂C、润滑剂、增韧剂、抗氧剂、抑烟剂按比例一起投入到高速混料机内，充分混合1～10分钟；将物料送入长径比≥20的双螺杆压出机中，在150～225℃范围内挤出造粒，制得本高韧低烟无卤阻燃ABS树脂。
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