CN106674865A - 一种用于abs的阻燃母粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功能性母料领域，公开了一种用于ABS的阻燃母粒，由以下重量份的组份混合制备而成：载体树脂100～120份、阻燃剂30～40份、热稳定剂5～8份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，载体树脂为ABS树脂，阻燃剂以重量份计为：纳米级高岭土粉末20～30份、纳米级白云石粉末20～30份、纳米级冰晶石粉末40～60份，热稳定剂以重量份计为：纳米级氧化铝粉末20～30份、纳米级二氧化钛粉末20～30份，抗氧化剂以重量份计为：BHT45～55份、柠檬酸45～55份。本发明阻燃母粒在ABS中的分散程度更加均匀，ABS性能一致性得到保证，ABS的生产成本降低，并且有助于清洁化生产。

Description

一种用于ABS的阻燃母粒
技术领域
本发明涉及功能性母料领域，具体涉及一种用于提高ABS阻燃性的功能母粒。
背景技术
ABS即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂，由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元共聚物，集成丙烯腈的耐化学品特性、丁二烯的橡胶韧性和苯乙烯的高流动性，具有优良的加工性能、耐低温性能、电绝缘性能和耐化学腐蚀性能，在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。但是ABS的氧指数为18～20，属易燃物质，限制了ABS在高温场合的应用。现有技术中通常在ABS中直接添加粉末状阻燃剂改性以提高ABS的阻燃性，但存在以下不足：
（1）阻燃剂为粉末状，直接添加的分散效果不好，易发生团结，使ABS制品性能不一；
（2）阻燃剂的性能单一，不能从多方面提升ABS的品质。
中国专利CN105732712A，专利名称一种含均三嗪结构单元的磷酸苯酯磷氮协同阻燃剂，制备方法及其应用，公布日2016年7月6日，公开了一种应用于ABS的含均三嗪结构单元的磷酸苯酯磷氮协同阻燃剂，该阻燃剂以2,4-二苯氧基-6-（4-醛基苯氧基）-1,3,5,-均三嗪、NaHB4、苯氧基磷酰二氯、间苯二酚为原料制备。但阻燃剂呈白色粉末状，直接添加容易结团造成ABS制品性能不一，且该阻燃剂制造中使用到甲醇、四氢呋喃能有毒物质，对人员健康不利。
母粒是将超常量的改性化学助剂均匀负载在载体树脂中而得到的粒状聚集体。与直接在制品中添加改性化学助剂相比：母粒的分散效果好使制品的性能均匀，母粒的载体树脂与制品树脂的相容性好使添加母粒的制品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。
发明内容
针对现有技术中用于改善ABS阻燃性的阻燃剂分散效果不好，容易产生结团，造成ABS制品性能不一的问题，本发明的目的在于提供一种用于提高ABS阻燃性能的阻燃母粒，克服直接添加改性阻燃剂带来的问题，同时使用更加方便，更加安全，性能也更全面。
本发明提供如下的技术方案：
一种用于ABS的阻燃母粒，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂100～120份、阻燃剂30～40份、热稳定剂5～8份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，其中所述载体树脂为ABS树脂，所述阻燃剂由以下重量份的组份：纳米级高岭土粉20～30份、纳米级白云石粉20～30份、纳米级冰晶石粉40～60份混合而成。
本发明的阻燃母粒采用ABS树脂作为载体树脂与ABS制品的相容性好，可使阻燃母粒添加到ABS中分散更为均匀，提高阻燃母粒的阻燃效果。阻燃剂采用纳米级的天然矿物高岭土、白云石和冰晶石粉末实现三级阻燃防护。首先纳米级的各天然矿物均匀分散在ABS中形成较为松散的阻火结构，而冰晶石在565℃下从单斜晶系转变为立方体晶系使松散的阻火结构变的较为致密。其次随温度升高，白云石在730～790 ℃时分解成游离氧化镁和碳酸钙，碳酸钙进一步在900℃时分解成氧化钙和二氧化碳。二氧化碳从ABS中逸出降低了ABS表面的氧气浓度，起到阻火作用。冰晶石在1000℃下发生熔融而溶解游离的氧化镁和氧化钙形成熔融物，从而将ABS材质表面或内部较为致密的阻火结构变成致密的隔氧层，阻止ABS燃烧。最后随温度继续升高，由于高岭土的熔点高达1780℃，高岭土对隔氧层起到支撑作用，防止ABS在更高的温度下发生燃烧。偶联剂可改善阻火剂与ABS间的表面活性，提高阻火剂的分散效果。热稳定剂和抗氧化剂则分别提高ABS对光、热和氧化剂的抗老化性，强化阻火剂的阻火效果。
作为本发明的一种改进，所述热稳定剂的组份以重量份计为：纳米级氧化铝粉末20～30份、纳米级二氧化钛粉末20～30份。氧化铝和二氧化钛的熔点高，长期稳定，且氧化铝粉、二氧化钛粉末均呈白色，对ABS的外观影响较小。氧化铝粉和二氧化钛粉兼有润滑分散的效果，可促进阻火剂在ABS中的均匀分散。与ABS常用的硬质酸锌分散剂相比，氧化铝粉和二氧化钛粉末更为稳定。
作为本发明的一种改进，所述抗氧化剂的组份以重量份计为：BHT45～55份、柠檬酸45～55份。BHT与柠檬酸是常用的食品中的抗氧化剂，添加在ABS中可以与丙烯腈中的腈基结合，具有很好的抗氧化效果。
作为本发明的一种改进，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。钛酸质偶联剂可以改善高岭土、白云石和冰晶石与ABS之间的表面活性，并提高ABS的光泽度。
一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃搅拌混合30～45分钟，搅拌速度300～400 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将所得步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
首先将原料在混合搅拌机中高速搅拌均匀，提高阻燃母粒的性能一致性。通过双螺杆挤出机熔融复合挤出成颗粒状。与粉末状的阻燃剂相比，提高了阻燃母粒添加在ABS中的均匀分散程度，同时避免被人体吸收，有利于清洁生产。本发明的阻燃母粒的粒径可通过-12目～+20目的筛网，添加在ABS中既可以保证母粒均匀分散，又避免粒径过大影响阻燃母粒的熔融分散效果。
作为本发明的一种改进，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。通过设定双螺杆挤出机各段的操作温度逐渐上升，充分释放阻燃母粒中各配料的阻燃、抗氧化、热稳定以及润滑分散特性，提高阻燃母粒性能的稳定均匀一致。
作为本发明的一种改进，在进行步骤（3）过筛前，将步骤（2）所得颗粒首先在130～145 ℃下通风干燥2～4小时得干燥的颗粒。这样可以促进阻燃母粒表面的结构均匀，便于阻燃母粒的长期存放。
本发明的有益效果如下：
本发明的阻燃母粒通过将纳米级的高岭土、白云石和冰晶石负载在载体树脂中，与现有的阻燃剂粉末相比，颗粒状的阻燃母粒分散程度更加均匀，保证了ABS的品质一致性，功能更全面，同时避免了对人身健康的损害。再者阻燃母粒在ABS中随温度升高逐渐形成的隔氧结构能够使ABS的阻燃性能得到长足的提高。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1：
一种用于ABS的阻燃母粒，由以下重量份的组份混合制备而成：载体树脂100 g、阻燃剂30 g、热稳定剂5 g、抗氧化剂0.8 g、偶联剂1.5 g，其中载体树脂为ABS树脂，阻燃剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级高岭土粉末20 g、纳米级白云石粉末20 g、纳米级冰晶石粉末40 g，热稳定剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级氧化铝粉末20 g、纳米级二氧化钛粉末20 g，抗氧化剂由以下组份按重量份混合而成：BHT45 g、柠檬酸45 g，偶联剂优选钛酸酯偶联剂。
一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在50 ℃下搅拌混合30分钟，搅拌速度300 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的搅拌速度为150 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
为得到性能较好的阻燃母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高阻燃母粒表面的均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在130 ℃下通风干燥2小时得干燥颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网的颗粒即为所要获得的用于ABS的阻燃母粒。
实施例2：
一种用于ABS的阻燃母粒，由以下重量份的组份混合制备而成：载体树脂110 g、阻燃剂35 g、热稳定剂6.5 g、抗氧化剂0.9 g、偶联剂1.75 g，其中载体树脂为ABS树脂，阻燃剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级高岭土粉末25 g、纳米级白云石粉末25 g、纳米级冰晶石粉末50 g，热稳定剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级氧化铝粉末25 g、纳米级二氧化钛粉末25 g，抗氧化剂由以组份按重量份混合而成：BHT50 g、柠檬酸50 g，偶联剂优选钛酸酯偶联剂。
一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在55 ℃下搅拌混合40分钟，搅拌速度350 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的搅拌速度为175 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
为得到性能较好的阻燃母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高阻燃母粒表面的均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在137 ℃下通风干燥3小时的干燥颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网的颗粒即为所要获得的用于ABS的阻燃母粒。
实施例3：
一种用于ABS的阻燃母粒，由以下重量份的组份混合制备而成：载体树脂120 g、阻燃剂40 g、热稳定剂8 g、抗氧化剂1.0 g、偶联剂2.0 g，其中载体树脂为ABS树脂，阻燃剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级高岭土粉末30 g、纳米级白云石粉末30 g、纳米级冰晶石粉末55 g，热稳定剂由以下组份按重量份混合而成：纳米级氧化铝粉末30 g、纳米级二氧化钛粉末30 g，抗氧化剂由以下组份按重量份混合而成：BHT55 g、柠檬酸55 g，偶联剂优选钛酸酯偶联剂。
一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将各原料组份放入混合搅拌机中在60 ℃下搅拌混合45分钟，搅拌速度400 r/min；
（2）将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的搅拌速度为200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200 ℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将所得步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
为得到性能较好的阻燃母粒，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
为提高阻燃母粒表面的均匀程度，将步骤（2）所得颗粒在145 ℃下通风干燥4小时得干燥的颗粒后再通过步骤（3）中的筛网进行筛选。
通过-12目～+20目筛网的颗粒即为所要获得的用于ABS的阻燃母粒。
分别添加实施例1、2、3的阻燃母粒40 g的ABS树脂（分别为测试样1、测试样2、测试样3），与添加市售四溴双酚A阻燃剂的ABS树脂（对比样）的阻燃试验结果如表1：
其中，四溴双酚A的添加量为40 g，为阻燃母粒中阻燃剂的最大添加量；
氧指数测试：按照GB/T 2406-2009标准测试，试样尺寸为110 mm×6.5 mm×3 mm;
水平燃烧测试：按照GB/T 2408-2008标准测试，试样尺寸为125 mm×13 mm×3 mm；
表1 测试结果
ABS试样 测试样1 测试样2 测试样3 对比样
氧指数 35.2% 41.2% 48.6% 28.7%
水平燃烧等级 HB20 HB HB HB75
燃烧现象 轻微黑烟、无熔滴、缓慢自熄 无黑烟、无熔滴。迅速自熄 无黑烟、无熔滴、迅速自熄 黑烟、熔滴、难自熄
本发明阻燃母粒与现有的改性阻燃剂粉末相比，氧指数和水平燃烧等级均得到提高。
本发明的阻燃母粒在ABS中的分散程度更加均匀，ABS制品性能一致性得到保证。而且ABS的生产成本降低，并有助于清洁化生产。

Claims (7)

1.一种用于ABS的阻燃母粒，其特征在于，由以下重量份的组份制备而成：载体树脂100～120份、阻燃剂30～40份、热稳定剂5～8份、抗氧化剂0.8～1.0份、偶联剂1.5～2.0份，其中所述载体树脂为ABS树脂，所述阻燃剂由以下重量份的组份：纳米级高岭土粉20～30份、纳米级白云石粉20～30份、纳米级冰晶石粉40～60份混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于ABS的阻燃母粒，其特征在于，所述热稳定剂的组份以重量份计为：纳米级氧化铝粉20～30份、纳米级二氧化钛粉20～30份。
3.根据权利要求1所述的一种用于ABS的阻燃母粒，其特征在于，所述抗氧化剂的组份以重量份计为：BHT45～55份、柠檬酸45～55份。
4.根据权利要求1所述的一种用于ABS的阻燃母粒，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
5.一种如权利要求1至4任一所述的用于ABS的阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：
（1）将重量份的各原料组份放入混合搅拌机中在50～60 ℃搅拌混合30～45分钟，搅拌速度300～400 r/min；
（2）将混合物料投入双螺杆挤出机中，保持双螺杆挤出机的搅拌速度为150～200 r/min，双螺杆挤出机各段的温度范围为145～200℃，经充分熔融复合后，挤出成粒；
（3）将步骤（2）所得颗粒经过-12目～+20目的筛网过筛。
6.根据权利要求5所述的一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机各段的温度控制分别为：一段145～160 ℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模头温度为190～195℃。
7.根据权利要求5所述的一种用于ABS的阻燃母粒的制备方法，其特征在于，在进行步骤（3）过筛前，将步骤（2）所得颗粒首先在130～145 ℃下通风干燥2～4小时得干燥的颗粒。
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