CN104962034B - 一种改性无卤阻燃abs组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种改性无卤阻燃ABS组合物，组合物中包括以下组分，各组分及相应的重量份数为：ABS树脂：50～60份，阻燃剂：38～48份，相容剂：1～3份，交联剂：0～1份。本ABS组合物有效改善了ABS无卤阻燃材料的相容性，提高材料的力学性能和阻燃性能，使ABS无卤阻燃材料能够更好地适应工业化和市场化，尤其适用于汽车零部件的加工及建筑材料领域。

Description

一种改性无卤阻燃ABS组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃高分子材料的制备技术领域，特别涉及一种改性无卤阻燃ABS组合物及其制备方法。
背景技术
ABS塑料凭借其优异的耐化学性能、机械性能和加工性能，已被广泛应用于电器电子及汽车产业。然而，由于ABS的易燃性，却限制了其进一步更为广泛的应用。
在最近的十几年中，卤系阻燃剂已成功用于制备阻燃ABS塑料，但卤系阻燃材料在燃烧的过程中自身又会释放出有毒的卤化氢气体，其危害不亚于火灾本身对人类的威胁。因此，2003年出台的欧盟RoHS环保指令将多种卤系阻燃剂列入电气电子产品限用有害物质名单，而中国版的“RoHS”指令——《电子信息产品污染控制管理办法》于2007年3月份开始实施，也表明了我国对世界无卤阻燃行动的积极响应。
虽然无卤阻燃ABS已为世界的研究热点多年，但是由于无卤阻燃剂效率低、添加量大且与树脂相容性差而导致材料力学性能严重下降的问题，一直成为无卤阻燃剂广泛应用于市场的主要障碍。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种相容性好、且可有效提高材料力学性能和阻燃性能的改性无卤阻燃ABS组合物。
本发明的另一目的在于提供一种上述改性无卤阻燃ABS组合物的制备方法。
本发明的技术方案为：一种改性无卤阻燃ABS组合物，组合物中包括以下组分，各组分及相应的重量份数如下：
ABS树脂：50～60份，
阻燃剂：38～48份，
相容剂：1～3份，
交联剂：0～1份。
所述阻燃剂为EVA包裹IFRC改性阻燃剂。
所述EVA包裹IFRC改性阻燃剂为EVA包裹的改性磷系阻燃剂，其中各组分及相应的重量份数如下：
EVA乳液：40～50份，
磷系阻燃剂：40～50份，
偶联剂：5～10份，
分散剂：1～3份，
抗氧剂：1～2份。
所述EVA包裹的改性磷系阻燃剂通过以下方法制得：
将磷系阻燃剂(IFR)、分散剂和抗氧剂预混后，加入到EVA乳液中，利用水浴加热保持60～80℃，并高速搅拌1～2h，在搅拌过程中分4～8次加入偶联剂，待搅拌均匀后，经干燥、粉碎和筛选，得到EVA包裹的改性磷系阻燃剂。
所述磷系阻燃剂(IFR)为聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)的复配物，聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为3:1，其中APP的聚合度为1000～2000；
所述分散剂为硬脂酸锌(ZnSt)；
所述抗氧剂为1010抗氧剂；
所述EVA乳液为聚醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其中乙烯的重量比为14～18％，蒸发剩余物大于54.5％；
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-570或硅烷偶联剂KH-550中的一种或者两种的混合物。
所述ABS树脂为采用本体聚合法制备的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物；
所述相容剂为马来酸酐接枝物。
所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
上述改性无卤阻燃ABS组合物的制备方法是：先将各组分(即ABS树脂、阻燃剂和相容剂，或者ABS树脂、阻燃剂、相容剂和交联剂)预混均匀，然后通过挤出机挤出，再进行切粒即可。
所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出机的螺杆长径比为32～36，螺杆转速为110～150r/min，温度为170～210℃。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本ABS组合物通过两步工艺法，在预制工艺中，通过乳液悬浊搅拌法，利用EVA乳液的高粘度带动磷系阻燃剂粉末充分混合，制备出的EVA包裹IFRC改性阻燃剂保障了阻燃剂在聚合物基材中的分散与分布效果，提高了阻燃剂在燃烧过程中的化学反应程度，使得材料在不增加阻燃剂含量的前提下，通过工艺优化进一步提高了材料的阻燃性能并降低了成本，而且相容剂的加入以及EVA作为载体有效改善了ABS无卤阻燃材料的相容性，提高材料的力学性能和阻燃性能，使ABS无卤阻燃材料能够更好地适应工业化和市场化，尤其适用于汽车零部件的加工及建筑材料领域。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
以下各实施例中的材料制备方法相同，都是先将利用乳液悬浊搅拌法，将磷系阻燃剂粉末、分散剂、抗氧剂及偶联剂加入到EVA乳液中，搅拌均匀后，干燥并粉碎制得EVA包裹IFRC改性阻燃剂，然后将各组分(即ABS树脂、阻燃剂和相容剂，或者ABS树脂、阻燃剂、相容剂和交联剂)预混均匀，通过挤出机挤出，再进行切粒即可。其中，挤出机为双螺杆挤出机，挤出机的螺杆长径比为32～36，螺杆转速为110～150r/min，温度为170～210℃。
各原料选择如下：
ABS树脂采用宁波甬兴公司的HI-121H；
EVA乳液为上海影佳工业有限公司生产，固体含量为60％；
磷系阻燃剂采用深圳金龙化学科技有限公司的APP及PER，复配比例为3:1；
偶联剂采用阿拉丁试剂厂的硅烷偶联剂KH-570；
分散剂采用阿拉丁试剂厂的硬脂酸锌ZnSt；
抗氧剂采用宁波金海雅宝化工有限公司的1010抗氧剂；
相容剂采用深圳金龙化学科技有限公司的马来酸酐接枝ABS；
交联剂采用阿拉丁试剂厂的过氧化二异丙苯DCP。
实施例1
本实施例一种改性无卤阻燃ABS组合物，其组分及各组分相应的重量份数如下：
ABS树脂：50份；阻燃剂：48份；相容剂：2份(具体可见表1)。
其中，ABS树脂为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，采用本体聚合法制备得到；阻燃剂为预制的EVA包裹IFRC改性阻燃剂；相容剂为马来酸酐接枝物。
EVA包裹IFRC改性阻燃剂中各组分及相应的重量份数如下：
EVA乳液：50份；磷系阻燃剂：50份；偶联剂：5份；分散剂：1份；抗氧剂：1份(具体可见表2)。
通过上述配方制得改性无卤阻燃ABS组合物的样品后，进行材料测试，测试结果如表3所示。
实施例2
本实施例一种改性无卤阻燃ABS组合物，其组分及各组分相应的重量份数如下：
ABS树脂：50份；阻燃剂：48份；相容剂：2份；交联剂：0.3份(具体可见表1)。
其中，ABS树脂为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，采用本体聚合法制备得到；阻燃剂为预制好的EVA包裹IFRC改性阻燃剂；相容剂为马来酸酐接枝物；交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
EVA包裹IFRC改性阻燃剂中各组分及相应的重量份数如下：
EVA乳液：50份；磷系阻燃剂：50份；偶联剂：5份；分散剂：1份；抗氧剂：1份(具体可见表2)。
通过上述配方制得改性无卤阻燃ABS组合物的样品后，进行材料测试，测试结果如表3所示。
实施例3
本实施例一种改性无卤阻燃ABS组合物，其组分及各组分相应的重量份数如下：
ABS树脂：50份；阻燃剂：48份；相容剂：2份；交联剂：0.6份(具体可见表1)。
其中，ABS树脂为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，采用本体聚合法制备得到；阻燃剂为预制好的EVA包裹IFRC改性阻燃剂；相容剂为马来酸酐接枝物；交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。
EVA包裹IFRC改性阻燃剂中各组分及相应的重量份数如下：
EVA乳液：50份；磷系阻燃剂：50份；偶联剂：5份；分散剂：1份；抗氧剂：1份(具体可见表2)。
通过上述配方制得改性无卤阻燃ABS组合物的样品后，进行材料测试，测试结果如表3所示。
将实施例1～3各组分形成的配方列为表1；实施例1～3中EVA包裹IFRC改性阻燃剂中各组分的配比相同，列为表2；将实施例1～3的材料测试结果列为表3。
表1实施例1～3的配方
实施例1 实施例2 实施例3
ABS树脂(份) 50 50 50
EVA包裹IFRC改性阻燃剂(份) 48 48 48
相容剂(份) 2 2 2
交联剂(份) 0 0.3 0.6
表2实施例1～3中EVA包裹IFRC改性阻燃剂的配方
组分名 具体名称 重量份
EVA乳液 EVA乳液 50
磷系阻燃剂 APP/PER＝3/1 50
偶联剂 KH-570 5
分散剂 ZnSt 1
抗氧剂 1010 1
表3实施例1～3的材料测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度(MPa) 12.76 16.12 14.85
断裂伸长率(％) 20.36 15.99 15.50
缺口冲击强度(KJ/㎡) 6.86 5.54 5.09
氧指数(％) 29.7 30.6 31.4
UL-94 V-0 V-0 V-0
滴落 无 无 无
由上述测试结果可知，本发明的改性无卤阻燃ABS组合物具有良好的力学性能和阻燃性能，适合用于汽车零部件和建筑材料的加工。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (7)

1.一种改性无卤阻燃ABS组合物，其特征在于，组合物中包括以下组分，各组分及相应的重量份数如下：
ABS树脂：50～60份，
阻燃剂：38～48份，
相容剂：1～3份，
交联剂：0～1份；
所述阻燃剂为EVA包裹IFRC改性阻燃剂；
所述EVA包裹IFRC改性阻燃剂为EVA包裹的改性磷系阻燃剂，其中各组分及相应的重量份数如下：
EVA乳液：40～50份，
磷系阻燃剂：40～50份，
偶联剂：5～10份，
分散剂：1～3份，
抗氧剂：1～2份；
所述EVA包裹的改性磷系阻燃剂通过以下方法制得：
将磷系阻燃剂、分散剂和抗氧剂预混后，加入到EVA乳液中，利用水浴加热保持60～80℃，并高速搅拌1～2h，在搅拌过程中分4～8次加入偶联剂，待搅拌均匀后，经干燥、粉碎和筛选，得到EVA包裹的改性磷系阻燃剂。
2.根据权利要求1所述一种改性无卤阻燃ABS组合物，其特征在于，所述磷系阻燃剂为聚磷酸铵与季戊四醇的复配物，聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为3:1，其中聚磷酸铵的聚合度为1000～2000；
所述分散剂为硬脂酸锌；
所述抗氧剂为1010抗氧剂；
所述EVA乳液为聚醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，其中乙烯的重量比为14～18％，蒸发剩余物大于54.5％；
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-570或硅烷偶联剂KH-550中的一种或者两种的混合物。
3.根据权利要求1所述一种改性无卤阻燃ABS组合物，其特征在于，所述ABS树脂为采用本体聚合法制备的丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物；
4.根据权利要求1所述一种改性无卤阻燃ABS组合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝物。
5.根据权利要求1所述一种改性无卤阻燃ABS组合物，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯。
6.权利要求1～5任一项所述一种改性无卤阻燃ABS组合物的制备方法，其特征在于，先将各组分预混均匀，然后通过挤出机挤出，再进行切粒即可。
7.根据权利要求6所述一种改性无卤阻燃ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出机的螺杆长径比为32～36，螺杆转速为110～150r/min，温度为170～210℃。
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