CN107974034A - 一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料及其制备方法，其技术方案要点是：包括以下原料，按重量百分比为：ABS树脂：34％～71.3wt％，有机磷阻燃剂：2％～15wt％，卤锑复合阻燃剂：13％～20wt％，硅系复合成炭剂：3％～10wt％，高岭土：5％～15wt％，热稳定剂：0.5％～3wt％，抗滴落剂：0.1％～0.5wt％，抗氧剂：0.3％～0.8wt％，润滑剂：0.3％～1.7wt％。本发明的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，具有较好的耐热稳定性。

Description

一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及于一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料及其制备方法。
【背景技术】
ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈三元聚合物共聚合而成的一种抗冲改性树脂，具有良好的机械物理性能和表面高光泽度，但是ABS属于易燃材料，极限氧指数只有18左右，极易起燃且会释放大量黑烟，普通卤锑阻燃ABS以气象阻燃机理为主导作用，虽然可以满足UL94垂直燃烧测试标准，但是材料表面成碳效果不明显，氧指数只能达到26左右，也无法满足灼热丝起燃性温度GWIT 750度的要求，无法满足阻燃要求较高的环境。
【发明内容】
本发明的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，具有较好的耐热稳定性。
本发明另一目的是提供一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，包括以下原料，按重量百分比为：
ABS树脂：34％～71.3wt％，
有机磷阻燃剂：2％～15wt％，
卤锑复合阻燃剂：13％～20wt％，
硅系复合成炭剂：3％～10wt％，
高岭土：5％～15wt％，
热稳定剂：0.5％～3wt％，
抗滴落剂：0.1％～0.5wt％，
抗氧剂：0.3％～0.8wt％，
润滑剂：0.3％～1.7wt％。
优选的，所述ABS树脂的胶含量为16～20％。
优选的，所述有机磷阻燃剂为磷酸芳酯类阻燃剂。
优选的，所述卤锑复合阻燃剂为溴代三嗪/四溴双酚A和三氧化二锑的复配混合物。
优选的，所述硅系复合成炭剂为硅锡化合物。
优选的，所述高岭土为经过微粉化特殊表面处理的高岭土。
优选的，所述热稳定剂为改性插层水滑石。
优选的，所述的抗滴落剂为经特殊改性的聚四氟乙烯粉末，分子量在400-500万之间。
优选的，所述抗氧剂为酚类、亚磷酸脂类、铜盐类、螯合剂类的一种或几种复配而成，所述润滑剂为改性乙撑双硬脂酸酰胺、褐煤酸衍生物或硅酮类中的一种或几种混合。
一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料的制备方法，步骤如下：
(1)原材料的处理及混合：将上述涉及到的ABS树脂置于80℃鼓风烘箱中烘3～4小时，保证水分含量低于0.1％，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂及润滑剂在高混机中混3～5分钟，使各组分充分搅拌，混合均匀；
(2)熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，经充分熔融混合后挤出，温度控制在190～220℃之间，螺杆转速为360转/分；
(3)造粒及后处理：对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁得到成品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，经过创新性的配方设计，采用磷卤硅协效复合阻燃，将材料的氧指数提升到30以上，满足灼热丝起燃性温度750度的要求，快速的表面成碳速率，明显降低了烟密度，同时改性插层水滑石的引入，大幅增加了体系的热稳定性；传统的卤锑阻燃ABS氧指数提高有限，表面成碳效率较低，无法，且由于卤素阻燃剂受热易降解产生卤化氢，减活其他助剂尤其是抗氧化剂，降低材料的热稳定性，本发明通过创新的配方设计，多重协效阻燃，同时满足氧指数大于30、灼热丝起燃性温度750的要求和优异的高温热稳定性；
本发明的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，工艺成本低，条件稳定，良率高。
【具体实施方式】
结合实施例1～3对本发明的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料的制备方法作进一步说明：
实施例1：
将ABS树脂以80℃烘4小时，使水分含量低于0.1％，然后将按照表1中的各原料配方方案按重量分数进行称量，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂(酚类和亚磷酸脂类复配制成)及润滑剂(改性乙撑双硬脂酸酰胺)在高混机中混3分钟，由喂料器送入双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出，双螺杆挤出机的温度设置为：一区190℃、二区200℃、三区220℃、四区220℃、五区210℃、六区210℃、七区215℃、八区220℃、机头温度230℃，螺杆转速为360rpm，再经水冷、风干得到所述高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料。
实施例2：
将ABS树脂以80℃烘3小时，使水分含量低于0.1％，然后将按照表1中的各原料配方方案按重量分数进行称量，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂(铜盐类)及润滑剂(改性乙撑双硬脂酸酰胺)在高混机中混5分钟，由喂料器送入双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出，双螺杆挤出机的温度设置为：一区195℃、二区205℃、三区225℃、四区220℃、五区210℃、六区215℃、七区210℃、八区220℃、机头温度230℃，螺杆转速为360rpm，再经水冷、风干得到所述高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料。
实施例3：
将ABS树脂以80℃烘3.5小时，使水分含量低于0.1％，然后将按照表1中的各原料配方方案按重量分数进行称量，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂(螯合剂类)及润滑剂(硅酮类)在高混机中混4分钟，由喂料器送入双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出，双螺杆挤出机的温度设置为：一区200℃、二区205℃、三区225℃、四区220℃、五区210℃、六区215℃、七区220℃、八区225℃、机头温度230℃，螺杆转速为360rpm，再经水冷、风干得到所述高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料。
实施例4：
将ABS树脂以80℃烘4小时，使水分含量低于0.1％，然后将按照表1中的各原料配方方案按重量分数进行称量，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂(亚磷酸脂类和铜盐类复配制成)及润滑剂(褐煤酸衍生物)在高混机中混4分钟，由喂料器送入双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出，双螺杆挤出机的温度设置为：一区195℃、二区205℃、三区225℃、四区220℃、五区210℃、六区215℃、七区210℃、八区220℃、机头温度230℃，螺杆转速为360rpm，再经水冷、风干得到所述高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料。
表1：各实施例的原料配方
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
ABS树脂 71.3 69.3 70.3 34
有机磷阻燃剂 3 4 2 15
卤锑复合阻燃剂 14 13 15 20
硅系复合成炭剂 5 4 3 10
高岭土 5 8 8 15
热稳定剂 0.8 0.5 0.5 3
抗滴落剂 0.1 0.2 0.1 0.5
抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.8
润滑剂 0.5 0.8 0.8 1.7
对实施例1～4中制备的高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料进行性能测试，测试方法和结果见表2
表2：各实施例产品性能测试数据
传统的卤锑阻燃ABS氧指数提高有限，表面成碳效率较低，无法，且由于卤素阻燃剂受热易降解产生卤化氢，减活其他助剂尤其是抗氧化剂，降低材料的热稳定性，本发明通过创新的配方设计，多重协效阻燃，同时满足氧指数大于30、灼热丝起燃性温度750的要求和优异的高温热稳定性。
以上实施例仅用于解释本发明，不针对发明作任何形式的限制，凡依本发明技术方案作出的改变，所产生的功能作用未能超出本发明技术方案的范围是，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于包括以下原料，按重量百分比为：
ABS树脂：34％～71.3wt％，
有机磷阻燃剂：2％～15wt％，
卤锑复合阻燃剂：13％～20wt％，
硅系复合成炭剂：3％～10wt％，
高岭土：5％～15wt％，
热稳定剂：0.5％～3wt％，
抗滴落剂：0.1％～0.5wt％，
抗氧剂：0.3％～0.8wt％，
润滑剂：0.3％～1.7wt％。
2.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述ABS树脂的胶含量为16～20％。
3.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述有机磷阻燃剂为磷酸芳酯类阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述卤锑复合阻燃剂为溴代三嗪/四溴双酚A和三氧化二锑的复配混合物。
5.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述硅系复合成炭剂为硅锡化合物。
6.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述高岭土为经过微粉化特殊表面处理的高岭土。
7.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述热稳定剂为改性插层水滑石。
8.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述的抗滴落剂为经特殊改性的聚四氟乙烯粉末，分子量在400-500万之间。
9.根据权利要求1所述的一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料，其特征在于：所述抗氧剂为酚类、亚磷酸脂类、铜盐类、螯合剂类的一种或几种复配而成，所述润滑剂为改性乙撑双硬脂酸酰胺、褐煤酸衍生物或硅酮类中的一种或几种混合。
10.一种高热稳定性的磷、卤、硅复合阻燃材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)原材料的处理及混合：将上述涉及到的ABS树脂置于80℃鼓风烘箱中烘3～4小时，保证水分含量低于0.1％，将烘干后ABS树脂、阻燃剂、成炭剂、高岭土、热稳定剂、抗滴落剂、抗氧剂及润滑剂在高混机中混3～5分钟，使各组分充分搅拌，混合均匀；
(2)熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，经充分熔融混合后挤出，温度控制在190～220℃之间，螺杆转速为360转/分；
(3)造粒及后处理：对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁得到成品。
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