CN106987081B - 一种轻质无卤阻燃型abs塑料椅用复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种轻质无卤阻燃型abs塑料椅用复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，包括50‑60份ABS树脂、2‑3份苯乙烯‑乙烯‑乙烯‑丙烯‑苯乙烯共聚物、5‑10份聚异氰脲酸酯多孔粉体、5‑10份三聚氰胺‑甲醛树脂多孔粉体及0.2‑0.8份抗氧化剂。本发明还公开了上述ABS复合材料的制备方法。本发明在实现无卤阻燃的同时具有轻量化的特征。

Description

一种轻质无卤阻燃型ABS塑料椅用复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，尤其是涉及一种轻质无卤阻燃型ABS塑料椅用复合材料及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)具有综合性能优异、高尺寸稳定性、易电镀着色、易加工的特点，被广泛的应用于汽车、电子电器、军工、机械等各个行业，并且随着现代科技的发展，ABS的需求也在快速的增长，目前的产量排在树脂产量的第五位。但ABS仍然存在阻燃性差的问题，其氧指数低、垂直燃烧仅为UL94标准的HB级。阻燃性差制约了ABS的发展，因塑料易燃引发的火灾、导致火灾面积扩大、释放的毒气导致人员伤亡等事故比比皆是，因此阻燃ABS的研发成为了一大研究热点。经过多年的发展，阻燃ABS体系已经日趋成熟，卤-锑协同体系成为了阻燃ABS技术的一个经典案例。但随着世界各国对阻燃产品的环保要求越来越苛刻，溴系阻燃剂已被多个环保标准列入控制范围，随着各国法律法规的日益完善，迫切需要开发无卤阻燃ABS替代普通有卤的阻燃级ABS，以目前的市场供应和研究成果来看，无卤阻燃ABS的需求将会越来越大。同时，当ABS用于塑料椅时，表明ABS材料需要被用于相对封闭的空间，因此对其阻燃性能提出了要求，同时由于是长期与人接触的，因此仍然需要开发无卤阻燃的ABS复合材料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能达到轻量化、阻燃性能佳、安全性能更好的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，包括以下组分：
进一步的，所述苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物为SEPTON-4055。
进一步的，所述聚异氰脲酸酯多孔粉体的粒径为100-200μm，其由密度为44-46kg/m3的聚异氰脲酸酯泡沫破碎而成。
进一步的，所述聚异氰脲酸酯泡沫的阻燃等级为B1级。
进一步的，所述三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体的粒径为80-150μm，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛树脂泡沫破碎而成。
进一步的，所述三聚氰胺-甲醛树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫Basotect。
进一步的，所述三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体和聚异氰脲酸酯多孔粉体的总质量小于等于ABS树脂质量的24％。三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体以及聚异氰脲酸酯多孔粉体的总质量不应超过ABS树脂用量的24％，否则，即使ABS复合材料达到了较好的阻燃性能及较低的密度，但过量添加多孔粉体，会造成ABS复合材料力学性能严重下降。
本发明还公开了一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)原料混合：将50-60份ABS树脂、2-3份苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、5-10份聚异氰脲酸酯多孔粉体、5-10份三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体、0.2-0.8份抗氧化剂均匀混合10分钟；
2)融合：将步骤1)中得到的混料置入双螺杆挤出机中剪切、混炼充分融合；
3)定型：将步骤2)中得到的混合物经挤出机挤出、拉条、冷却、切粒后即得。
由于ABS分子主链上不含氧原子，因此很难采用无卤阻燃技术，目前无卤阻燃ABS更多的采用合金的方式进行，如通过PC/ABS实现ABS的无卤阻燃。聚异氰脲酸酯(PIR)以及三聚氰胺-甲醛树脂是另外两种高氧指数的聚合物，其中，PIR的氧指数可达到26，而三聚氰胺-甲醛树脂的氧指数可达到34，但聚异氰脲酸酯以及三聚氰胺-甲醛与ABS树脂的相容性不佳，直接共混会造成严重的分相，影响材料性能。
同时，随着家具年轻化及高性价比概念的兴起，家具的轻量化已成为家具产品年轻化改良、适应时代消费特征的重要手段之一。因此，用于塑料椅的ABS材料若兼具轻质的优点，则一方面可有效适应其轻量化的趋势，另一方面可以有效节约成本与资源。PIR泡沫与三聚氰胺-甲醛泡沫一方面具有PIR树脂与三聚氰胺-甲醛树脂良好的阻燃性能，另一方面具有泡沫材料较低的密度，因此极有优势用于ABS复合材料的阻燃改性与轻量化改进。
本发明的有益效果是：提供一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，在实现无卤阻燃的同时具有轻量化的特征；PIR多孔粉体与三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体可同时赋予ABS复合材料阻燃与轻质的特点；PIR多孔粉体以及三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体可在燃烧过程中迅速碳化同时保持其多孔结构，进而隔绝热量与氧气；PIR多孔粉体与三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体的添加可产生协同阻燃作用；通过大量试验选定的SEEPS树脂的添加有效提高了ABS、PIR以及三聚氰胺-甲醛树脂三相的相容性，从而使得具有多相结构的复合材料更加稳定。
通过阻燃型泡沫组分改性所得ABS复合材料，相比普通ABS复合材料具有质轻，无毒，安全性高，发烟量低的优势，因此，特别适用于室内家具的制造；同时，因PIR泡沫具有较大的刚性、三聚氰胺-甲醛泡沫具有极佳的韧性，同时添加这两种泡沫，不仅可有效避免因ABS材料密度下降而导致的强度与韧性的下降，更是赋予ABS复合材料更优的耐折及抗压性能。综上，本发明所述ABS复合材料因具有质轻，高效阻燃，低燃烧发烟，高耐折，高抗压等特性，用于制备塑料椅时，可获得轻量化的安全型塑料椅。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为45kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为150μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为100μm；抗氧化剂为巴斯夫的PUR68。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(a)。
所得粒料(a)的密度为0.27kg/m3，极限氧指数为32。
实施例2
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为44kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为100μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为80μm；抗氧化剂为巴斯夫的IRGANOX245。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(b)。
所得粒料(b)的密度为0.35kg/m3，极限氧指数为31.5。
实施例3
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为46kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为200μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为150μm；抗氧化剂为巴斯夫的IRGANOX245。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(c)。
所得粒料(c)的密度为0.43kg/m3，极限氧指数为29。
对比实施例1
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为46kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为200μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为150μm；抗氧化剂为巴斯夫的IRGANOX245。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(d)。
所得粒料(d)的密度为0.73kg/m3，极限氧指数为25。
对比实施例2
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为46kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为200μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为150μm；抗氧化剂为巴斯夫的IRGANOX245。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(e)。
所得粒料(e)的密度为0.70kg/m3，极限氧指数为22。
对比实施例3
一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，由以下组分制成：
ABS树脂 60份
SEEPS树脂 2份
抗氧化剂 0.2份。
其中SEEPS树脂为日本Kerury的SEPTON-4055树脂；PIR多孔粉体的阻燃等级为B1级，其由密度为46kg/m3的PIR泡沫破碎而成，破碎后粒径为200μm；三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体为巴斯夫的Basotect泡沫，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛泡沫破碎而成，破碎后粒径为150μm；抗氧化剂为巴斯夫的IRGANOX245。
将上述各组分按照配比加入混合机中均匀混合10分钟，通过精密计量的送料装置，将混合均匀的物料送入双螺杆挤出机中，通过螺杆的剪切、混炼和输送下充分融合，通过挤出、拉条、冷却、切粒后，制成粒料(f)。
所得粒料(f)的密度为1.02kg/m3，极限氧指数为18。
表1各实施例中数据结果对比
样品 密度(kg/m<sup>3</sup>) 极限氧指数
实施例1粒料(a) 0.27 32
实施例2粒料(b) 0.35 31.5
实施例3粒料(c) 0.43 29
对比实施例1粒料(d) 0.73 25
对比实施例2粒料(e) 0.7 22
对比实施例3粒料(f) 1.02 18
极限氧指数是指聚合物在氧和氮混合气体中当刚能支撑其燃烧时氧的体积分数浓度，其是表征材料燃烧行为的指数。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数<22属于易燃材料，氧指数在22-27之间属可燃材料，氧指数>27属难燃材料。
由表1可以得出，实施例1、实施例2及实施例3中得到的粒料均为难燃材料，阻燃效果较好，且其密度在0.5kg/m3以下，接近于ABS树脂的密度，使得最终成品塑料椅的重量大大减轻。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物为SEPTON-4055。
3.根据权利要求1所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述聚异氰脲酸酯多孔粉体的粒径为100-200μm，其由密度为44-46kg/m3的聚异氰脲酸酯泡沫破碎而成。
4.根据权利要求3所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述聚异氰脲酸酯泡沫的阻燃等级为B1级。
5.根据权利要求1所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体的粒径为80-150μm，其由密度为100kg/m3的三聚氰胺-甲醛树脂泡沫破碎而成。
6.根据权利要求5所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述三聚氰胺-甲醛树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫Basotect。
7.根据权利要求1所述的轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料，其特征在于：所述三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体和聚异氰脲酸酯多孔粉体的总质量小于等于ABS树脂质量的24％。
8.一种轻质无卤阻燃型塑料椅用ABS复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)原料混合：将50-60份ABS树脂、2-3份苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物、5-10份聚异氰脲酸酯多孔粉体、5-10份三聚氰胺-甲醛树脂多孔粉体、0.2-0.8份抗氧化剂均匀混合10分钟；
2)融合：将步骤1)中得到的混料置入双螺杆挤出机中剪切、混炼充分融合；
3)定型：将步骤2)中得到的混合物经挤出机挤出、拉条、冷却、切粒后即得。
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Denomination of invention: A light halogen-free flame retardant ABS plastic chair composite and its preparation method

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