CN104031351A - 一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法，其中高韧性无卤阻燃材料以重量组分计包括：ABS70-85份；辛基磷酸酯3-9份；甲基丙烯酸甲酯2-6份；偏硅酸钠3-8份；阻燃剂3-7份；抗氧剂0.5-2份；辅助抗氧剂0.3-0.8份；增韧剂3-10份；润滑剂0.5-1份。制备方法为将各组分于搅拌混合机中充分混合均匀，然后再于双螺杆挤出机中进行挤出造粒。本发明提供的高韧性无卤阻燃材料具有很好地韧性，同时阻燃性能也达到了V-0级别，能够更大范围地应用于多个领域中。

Description

一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化工材料制备技术领域，具体涉及一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是目前最应用最为广泛的合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐化学药品性及优良的电气性，还有易加工、稳定性好等的特点，因而被广泛用于机械、汽车、电子器械、仪器、防治、建筑等行业。
目前ABS运用于电器类产品以及办公室用品等中通常都需要具有阻燃性能，而现在多数添加的阻燃剂都是以卤素化合物居多，卤系阻燃剂最然具有较好的阻燃性能，成品稳定性好，适用面广，价格适中等特点，但是长时间使用对环境会产生一定的危害作用。目前多用的阻燃剂多为溴二苯醚类物质，其具有阻燃效率高、用量少、对材料性能影响小，性价比高等特点，我国供出口的电器类产品中超过70％都用此类阻燃剂。但是出于对环境保护的考虑，欧盟国家以及日本都已经出台了法令禁止使用此类阻燃剂，因而该国家和地区的生产商和供应商纷纷采取措施，避免使用含卤素类的阻燃材料。
介于以上形式的考虑，国内外都已经开展了大量无卤素阻燃剂的研究，目前主要使用的有磷系阻燃剂和无机阻燃剂。磷系阻燃剂阻燃效率高，添加量少，但是磷的引入会引起材料的塑化，严重影响了材料的冲击和耐热性，无机阻燃剂的阻燃效率较低，需要添加的量较多，会对材料的冲击性产生影响。同时目前的阻燃材料韧性有限，对于其应用也受到了很大影响，因此就需要开发一种具有高韧性的无卤阻燃材料，来满足不断扩大的市场需要。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种高韧性无卤阻燃材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术手段实现的：
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS70-85份；
辛基磷酸酯3-9份；
甲基丙烯酸甲酯2-6份；
偏硅酸钠3-8份；
阻燃剂3-7份；
抗氧剂0.5-2份；
辅助抗氧剂0.3-0.8份；
增韧剂3-10份；
润滑剂0.5-1份。
所述的高韧性无卤阻燃材料，阻燃剂可以为氮系阻燃剂。
所述的高韧性无卤阻燃材料，抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂可以为硫代二丙酸双酯或三辛酯。
所述的高韧性无卤阻燃材料，增韧剂可以为CPE或者EVA。
所述的高韧性无卤阻燃材料，润滑剂可以为硬脂酸镁。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为60-70转/分钟，混合温度60-70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，步骤(2)中挤出造粒的温度可以为165-182℃，转速可以为50-60转/分钟。
本发明提供的高韧性无卤阻燃材料由于添加了辛基磷酸酯、甲基丙烯酸甲酯和偏硅酸钠使得材料具有了优良的物理性能，其中冲击强度达到了17.8KJ/m2以上，拉伸强度达到了36MPa以下，伸长率达到了202％以上，阻燃性达到了V-0级，能够更广泛的满足市场的要求。
具体实施方式：
实施例1
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS70份；
辛基磷酸酯3份；
甲基丙烯酸甲酯2份；
偏硅酸钠3份；
三聚氰胺3份；
2，6-三级丁基-4-甲基苯酚0.5份；
三辛酯0.3份；
CPE3份；
硬脂酸镁0.5份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为60转/分钟，混合温度60℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为165℃，转速为50转/分钟。
实施例2
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS72份；
辛基磷酸酯4份；
甲基丙烯酸甲酯5份；
偏硅酸钠6份；
三聚氰胺4份；
2，6-三级丁基-4-甲基苯酚0.8份；
三辛酯0.5份；
CPE7份；
硬脂酸镁0.6份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为62转/分钟，混合温度65℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为170℃，转速为55转/分钟。
实施例3
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS76份；
辛基磷酸酯6份；
甲基丙烯酸甲酯3份；
偏硅酸钠5份；
三聚氰胺6份；
2，6-三级丁基-4-甲基苯酚1份；
硫代二丙酸双酯0.7份；
EVA8份；
硬脂酸镁0.9份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为65转/分钟，混合温度66℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为172℃，转速为56转/分钟。
实施例4
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS82份；
辛基磷酸酯7份；
甲基丙烯酸甲酯4份；
偏硅酸钠6份；
三聚氰胺5份；
季戊四醇酯1.6份；
硫代二丙酸双酯0.8份；
CPE6份；
硬脂酸镁0.8份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为68转/分钟，混合温度70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为177℃，转速为58转/分钟。
实施例5
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS85份；
辛基磷酸酯9份；
甲基丙烯酸甲酯6份；
偏硅酸钠7份；
三聚氰胺5份；
季戊四醇酯2份；
三辛酯0.5份；
CPE6份；
硬脂酸镁0.7份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为68转/分钟，混合温度70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为180℃，转速为55转/分钟。
实施例6
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS85份；
辛基磷酸酯9份；
甲基丙烯酸甲酯6份；
偏硅酸钠8份；
三聚氰胺7份；
季戊四醇酯2份；
硫代二丙酸双酯0.8份；
EVA10份；
硬脂酸镁1份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为70转/分钟，混合温度70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为182℃，转速为60转/分钟。
对以上实施例制备得到的高韧性无卤阻燃材料进行性能测试，结果如下：
从以上数据可以看出，本发明提供的高韧性无卤阻燃材料具有很好的物理性能，其中冲击强度达到了17.8KJ/m2以上，拉伸强度达到了36MPa以下，伸长率达到了202％以上，阻燃性达到了V-0级，其中实施例4得到的高韧性无卤阻燃材料性能最后，因此作为最优实施例。
参考例1
采用与实施例4相同的方法制备高韧性无卤阻燃材料，其中不添加辛基磷酸酯和甲基丙烯酸甲酯，其他方法与实施例4相同，具体如下：
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS82份；
偏硅酸钠6份；
三聚氰胺5份；
季戊四醇酯1.6份；
硫代二丙酸双酯0.8份；
CPE6份；
硬脂酸镁0.8份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为68转/分钟，混合温度70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为177℃，转速为58转/分钟。
参考例2
采用与实施例4相同的方法制备高韧性无卤阻燃材料，其中不添加偏硅酸钠，其他方法与实施例4相同，具体如下：
一种高韧性无卤阻燃材料，以重量组分计包括：
ABS82份；
辛基磷酸酯7份；
甲基丙烯酸甲酯4份；
三聚氰胺5份；
季戊四醇酯1.6份；
硫代二丙酸双酯0.8份；
CPE6份；
硬脂酸镁0.8份。
以上所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为68转/分钟，混合温度70℃；
(2)将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中挤出造粒温度为177℃，转速为58转/分钟。
对以上参考例制备得到的高韧性无卤阻燃材料进行与实施例相同的性能测试，结果如下：
测试项目 测试方法 参考例1 参考例2
冲击强度(KJ/m2) GB/T1843-2008 13.6 9.2
拉伸强度(MPa) GB/T1040-2006 45 38
弯曲强度(MPa) GB/T9341-2008 83 82
伸长率％ GB/T1040.1 163 195
熔融指数(g/10min) GB/T3682-2000 19 19
阻燃性 UL94 V-0 V-0
从以上试验数据可以看出，参考例1中没有添加辛基磷酸酯和甲基丙烯酸甲酯，导致冲击强度下降较大，同时拉伸强度变大，伸长率降低，其中伸长率降低最为突出，说明辛基磷酸酯和甲基丙烯酸甲酯的加入可以柔化材料的内部结构，改善产品的韧性；而从参考例2可以看出，其冲击强度相对于实施例有了极大的下降，因此，偏硅酸钠的加入对于冲击强度的提高有着重要作用。
综上所述，本发明提供的高韧性无卤阻燃材料具有很好地韧性，同时阻燃性能也达到了V-0级别，能够更大范围地应用于多个领域中。

Claims (7)

1. 一种高韧性无卤阻燃材料，其特征在于，以重量组分计包括：
ABS 70-85份；
辛基磷酸酯3-9份；
甲基丙烯酸甲酯2-6份；
偏硅酸钠3-8份；
阻燃剂3-7份；
抗氧剂0.5-2份；
辅助抗氧剂0.3-0.8份；
增韧剂3-10份；
润滑剂0.5-1份。
2. 根据权利要求1所述的高韧性无卤阻燃材料，其特征在于，阻燃剂为氮系阻燃剂。
3. 根据权利要求1所述的高韧性无卤阻燃材料，其特征在于，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为硫代二丙酸双酯或三辛酯。
4. 根据权利要求1所述的高韧性无卤阻燃材料，其特征在于，增韧剂为CPE或者EVA。
5. 根据权利要求1所述的高韧性无卤阻燃材料，其特征在于，润滑剂为硬脂酸镁。
6. 根据权利要求1所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各组分，于搅拌混合机中充分混合均匀，其中搅拌速度为60-70转/分钟，混合温度60-70℃；
（2）将混合后的原料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒。
7. 根据权利要求6所述的高韧性无卤阻燃材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中挤出造粒的温度为165-182℃，转速为50-60转/分钟。
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