CN102675811A - 一种低烟阻燃abs合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低烟阻燃ABS合金材料，所述的ABS合金材料按质量百分数计包括：ABS树脂50～90%、溴系阻燃剂0.1～30%、辅助阻燃剂0.1～10%、增韧剂0.1～20%、抗滴落剂0.01～1%、抗氧剂0.01～1%和润滑剂0.01～1%。本发明中的辅助阻燃剂为锑钠硅复合阻燃剂、硼酸锌、碱式碳酸铝镁化合物和三氧化二锑或其中几种的组合，该辅助阻燃剂可降低锑白使用量，降低阻燃ABS合金材料的生产成本，降低材料燃烧过程中烟雾释放速率和释放量，具有较好的阻燃效果、显著的社会效益和工业应用价值。

Description

一种低烟阻燃ABS合金材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低烟阻燃ABS合金材料。 

背景技术

ABS树脂是以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯为单体合成的三元共聚物，具有高冲击强度、高耐热、耐化学腐蚀、耐低温冲击、电绝缘性能好、尺寸稳定性优、成型收缩率小、加工性能优良等优异特性，所制得的产品外观光泽度好，可进行电镀、喷涂等二次加工，广泛用于电子设备、汽车工业、家用电器、办公设备、电工产品、通讯器材等领域，是一种用量大、用途广泛的工程塑料。 

ABS树脂本身的氧指数为18.3～20，阻燃性能较差，属于易燃材料，这限制了ABS树脂的进一步推广应用。针对ABS易燃的缺点，国内外已有研究报到中采用了多种手段来提高其阻燃性，其中以在ABS树脂里添加阻燃剂的方法最为成熟，也最为有效。目前，ABS树脂的常用阻燃体系是溴系阻燃剂和三氧化二锑（俗称锑白）的协效体系，这些阻燃体系赋予了ABS树脂优异的阻燃性能和综合物性。中国专利CN101463177B公开了一种高光泽阻燃ABS改性树脂的制备方法，该方法在增强ABS阻燃性的同时提高了其表面光泽度，其中使用的阻燃剂是溴系阻燃剂与锑白的组合，CN102079842A公开了一种超高流动阻燃ABS改性树脂的制备方法，该方法改善了阻燃ABS合金材料由于添加阻燃剂导致的流动性变差的问题，其所使用的阻燃剂仍然为溴系阻燃剂与锑白的组合。锑白的大量使用，导致了市场上锑白的紧缺与价格的上涨，同时降低了阻燃ABS树脂的市场竞争力，限制了其在市场上的进一步推广，寻找一种能够替代锑白的阻 燃剂，必将大大增强阻燃ABS树脂的市场竞争力，扩大其在各领域的使用量。 

上述采用溴系阻燃剂和三氧化二锑制备阻燃ABS合金材料虽然按照标准能够满足UL V0要求，但其在燃烧过程中会释放大量烟雾，而在发生火灾的过程中，80-90%的受害者都是被燃烧过程中释放的烟雾窒息而死。因此，降低阻燃ABS合金在燃烧过程中的烟雾释放速度和总体释放量将带来较好的经济效益和良好的社会效益。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低烟阻燃ABS合金材料，在其具有良好的力学性能和阻燃性能的基础上，可减少锑白加入量，具有较低的烟雾释放速度和释放量。 

为了上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低烟阻燃ABS合金材料，按质量百分数计，其配方组分为： 

上述组分的总数控制为100%。 

所述ABS树脂为采用本体法或乳液法制备的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物或二者的组合物，按质量百分数计，其配方组分为：丙烯腈20-40%，丁二烯12-30%，苯乙烯30-68%。 

溴系阻燃剂为四溴双酚A、十溴二苯乙烷、三（三溴苯基）三嗪、溴化环氧、 十溴联苯醚、六溴环十二烷、四溴苯酐、六溴苯、八溴二苯醚、溴代聚苯乙烯中的一种或几种的组合。 

辅助阻燃剂为锑钠硅复合阻燃剂、硼酸锌、碱式碳酸铝镁化合物和三氧化二锑或其中几种的组合。 

增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EAA）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MB S）、高胶粉（HRG）、乙烯-丙烯酸酯共聚物（EA）、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物（EMA）、氯化聚乙烯（CPE）中一种或几种的组合。 

抗滴落剂为苯乙烯和丙烯腈聚合物（SAN）乳液包覆的聚四氟乙烯。 

抗氧剂为亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂，具体为ciba公司的抗氧剂168、1010、1076、245、B900中的一种或几种的组合。 

润滑剂为硅油、白矿油、硬脂酸镁（MgSt）、硬脂酸钡（BaSt）、硬脂酸钙（CaSt）、硬脂酸锌（ZnSt）、硬脂酸钠（NaSt）、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）、乙烯基双硬脂酰胺（EBS）中的一种或几种的组合。 

一种低烟阻燃ABS合金材料的制备工艺，具有如下步骤： 

（1）按质量百分数计，准备AB S树脂50%～90%、溴系阻燃剂0.1%～30%、辅助阻燃剂0.1%～10%、增韧剂0.1%～20%、抗滴落剂0.01%～1.0%、抗氧剂0.01%～1.0%、润滑剂0.01%～1.0%，将上述物料按次序加入高速混合机内充分搅拌混匀； 

（2）将混合物料经计量送入双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒和包装，得低烟阻燃ABS合金材料。 

所述的双螺杆挤出机带有温控装置和抽真空装置，螺杆长径比为36～44， 双螺杆挤出机温度控制在180～240℃，螺杆的转速范围为50～1200rpm。 

本发明中的辅助阻燃剂为锑钠硅复合阻燃剂、硼酸锌、碱式碳酸铝镁化合物和三氧化二锑或其中几种的组合，该辅助阻燃剂与溴系阻燃剂匹配性良好，可降低锑白使用量，降低阻燃ABS合金材料的生产成本；能降低ABS合金在燃烧过程中烟雾释放速率和释放量，具有较好的阻燃效果、显著的社会效益和工业应用价值，所得阻燃ABS合金材料力学性能良好，制作工艺简单，广泛应用于电子电器外壳及汽车配件的加工。 

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明； 

图1是本发明的实施例中烟释放速率对比图； 

图中，SPR为烟雾释放速率，A为对比例实验数据曲线，B为实施例1实验数据曲线，C为实施例2实验数据曲线，D为实施例3实验数据曲线。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明。 

一种低烟阻燃ABS合金材料的制备工艺，具有如下步骤： 

（1）准备ABS树脂、溴系阻燃剂、辅助阻燃剂、增韧剂、抗滴落剂、抗氧剂和润滑剂，将上述物料按次序加入高速混合机内充分搅拌混匀； 

ABS树脂为乳液法的AG12A1与本体法的HR9661按照质量比54∶18混合而得；溴系阻燃剂为江苏昊华的牌号为FR245的三（三溴苯基）三嗪。 

辅助阻燃剂中的锑钠硅复合阻燃剂为美国联合化学公司的T930，硼酸锌为力拓的Firebrake ZB，碱式碳酸铝镁化合物为日本协和公司的DHT-4A，锑白为闪星锑业提供的三氧化二锑。 

增韧剂为泰国石化公司的牌号为IM5100AH的HRG；抗滴落剂为恒桥的聚四氟乙烯PTFE；抗氧剂为Ciba的168和1076；润滑剂为Faci的硬脂酸镁MgSt。 

实施例中各组分的比例（%）见表1。 

表1 

组分	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
					AG12A1	54	54	54	54
HR9661	18	18	18	18
					FR245	20	20	20	20
锑白	5	3.5	2.0	1.0
					T930		1	1.5	2.0
硼酸锌			1	1.5
					DHT-4A		0.5	0.5	0.5
IM5100AH	2	2	2	2
					PTFE	0.5	0.5	0.5	0.5
168	0.1	0.1	0.1	0.1
					1076	0.1	0.1	0.1	0.1
MgSt	0.3	0.3	0.3	0.3

（2）将混合物料经计量送入双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒和包装，得阻燃ABS合金材料。 

所述的双螺杆挤出机带有温控装置和抽真空装置，螺杆长径比为40，双螺杆挤出机温度的前端温度设定为190℃，中段温度设定为200℃，机头挤出温度为210℃，螺杆的转速范围为350rpm。 

将各实施例准备的材料样品按照ASTM标准注塑成各种标准力学性能测试样条，其中燃烧性能测试按照美国UL标准，具体如表2所示，实施例试样性能测试数据见表3。 

表2 

物理性能	测试方法
		熔融指数（5Kg200°C）	ASTM D1238
拉伸强度（50mm/min）	ASTM D638
		弯曲强度（2mm/min）	ASTM D790
弯曲模量（2mm/min）	ASTM D790
		IZOD缺口冲击强度（3.2mm）	ASTM D256
燃烧性能（垂直燃烧1.5mm）	UL 94
		烟释放速率	ASTM 1354

表3 

性能指标	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
					熔融指数（g/10min）	1.9	1.9	1.9	1.8
拉伸强度（MPa）	42.5	42.6	42.9	42.7
					弯曲强度（MPa）	71.2	71.3	71.5	72.1
弯曲模量（MPa）	2680	2710	2800	2825
					IZOD缺口冲击强度(J/m)	132	133	136	131
燃烧性能	V0	V0	V0	V0

由上述实施例可以看出，产品配方中采用锑钠硅复合阻燃剂、硼酸锌、碱式碳酸铝镁化合物和三氧化二锑或其中几种的组合作为辅助阻燃剂，由表3中的性能测试数据可以看出，采用该辅助阻燃剂所得ABS合金力学性能良好，该辅助阻燃剂可降低锑白使用量，降低阻燃ABS合金材料的生产成本，由图1可知，采用该辅助阻燃剂所得ABS合金在燃烧过程中烟雾释放速率和释放量较低，具有较好的阻燃效果。 

Claims (8)

1.一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：按质量百分数计，其配方组分为：

所述辅助阻燃剂为锑钠硅复合阻燃剂、硼酸锌、碱式碳酸铝镁化合物和三氧化二锑或其中几种的组合。

2.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述ABS树脂为采用本体法或乳液法制备的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物或二者的组合物，按质量百分数计，其配方组分为：丙烯腈20～40%，丁二烯12～30%，苯乙烯30～68%。

3.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、十溴二苯乙烷、三（三溴苯基）三嗪、溴化环氧、十溴联苯醚、六溴环十二烷、四溴苯酐、六溴苯、八溴二苯醚、溴代聚苯乙烯中的一种或几种的组合。

4.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述增韧剂为EAA、MBS、HRG、EA、EMA、CPE中一种或几种的组合；抗滴落剂为SAN乳液包覆的聚四氟乙烯。

5.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类和受阻酚类抗氧剂。

6.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述润滑剂为硅油、白矿油、MgSt、BaSt、CaSt、ZnSt、NaSt、PETS、EBS中的一种或几种的组合。

7.如权利要求1所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：采用如下制备工艺：

（1）按质量百分数计，准备ABS树脂50%～90%、溴系阻燃剂0.1%～30%、辅助阻燃剂0.1%～10%、增韧剂0.1%～20%、抗滴落剂0.01%～1.0%、抗氧剂0.01%～1.0%、润滑剂0.01%～1.0%，将上述物料按次序加入高速混合机内充分搅拌混匀；

（2）将混合物料经计量送入双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒和包装，得低烟阻燃ABS合金材料。

8.如权利要求7所述的一种低烟阻燃ABS合金材料，其特征在于：所述步骤（2）中的双螺杆挤出机带有温控装置和抽真空装置，螺杆长径比为36～44，双螺杆挤出机温度控制在180～240℃，螺杆的转速范围为50～1200rpm。

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