CN109535638B - 一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟abs及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻燃抑烟复合材料的技术领域，提供了一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS及制备方法。该方法先采用正癸胺将α‑磷酸锆的层间距撑大，然后将乙酰丙酮盐插层于α‑磷酸锆的层间，再与ABS树脂、尼龙‑6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂进行共混及挤出造粒，制得阻燃抑烟ABS。本发明的优势在于，利用乙酰丙酮盐插层α‑磷酸锆与磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯对ABS进行协同阻燃，在阻燃抑烟剂的总重量份不超过10份时，就能使ABS达到V‑0阻燃等级，且抑烟效果显著。
Description
技术领域
本发明属于阻燃抑烟复合材料的技术领域，提供了一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS及制备方法。
背景技术
ABS由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成，因而表现出三种组分的协同性能，其中丙烯腈使聚合物耐化学腐蚀和表面硬度，丁二烯使聚合物呈现橡胶韧性，而苯乙烯使聚合物具有流动性和刚性。ABS具有耐冲击、耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学药品及电性能良好、易于成型及机械加工等优点，因而被广泛应用于电子设备、汽车、仪器仪表和建筑材料等领域。
但是ABS属于易燃材料，氧指数低，容易燃烧，并且燃烧时会释放出大量的有毒气体和黑烟，不仅会造成严重的财产损失，还会给人类的生命安全和生存环境带来极大威胁。因此，ABS的阻燃抑烟问题越来越受到人们的高度重视。
目前提升ABS阻燃性能的技术方法主要是通过添加阻燃剂实现。常用的阻燃剂主要有卤系阻燃剂、氮磷阻燃剂、无机阻燃剂等。为使ABS达到良好的阻燃抑烟性能，通常需要加入大量的阻燃抑烟剂。然而阻燃抑烟剂的大量加入，不可避免地造成ABS材料的机械强度等性能的下降，影响ABS材料的发展和应用。因此，研究和应用添加量较小的用于ABS材料的阻燃剂，已成为重要的研究课题。
中国发明专利申请号201310461239.4公开了一种汽车内饰件用阻燃ABS塑料，包括100重量份的ABS树脂和30~50重量份的复合阻燃剂，复合阻燃剂包括无卤膨胀型阻燃剂。该发明的汽车内饰件用阻燃ABS塑料具有较好的阻燃性，但阻燃剂的添加量大，对于ABS的综合性能影响大，同时抑烟效果不理想。
中国发明专利申请号201310367930.6公开了一种阻燃ABS塑料。该发明包括以下重量份数的原料：ABS 55~75重量份，阻燃剂10~30重量份，增强剂5~15重量份，润滑剂1~5重量份，抗氧剂1~10重量份，稳定剂1~5重量份。该发明是一种生产成本较低，生产时环境友好的阻燃ABS塑料。该发明存在的缺陷依然是阻燃剂的添加量大，对于材料的性能存在不利影响。
综上所述，现有技术中，为达到良好的阻燃抑烟效果，需要在ABS中加入大量的阻燃剂及抑烟剂，这对ABS材料的性能产生不利影响，因此开发一种阻燃剂及抑烟剂添加量较小而性能良好的阻燃抑烟ABS材料，有着重要的意义。
发明内容
可见，为达到良好的阻燃抑烟效果，需要在ABS中加入大量的阻燃剂及抑烟剂，这对ABS材料的性能产生不利影响。针对这种情况，本发明提出一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS及制备方法，利用乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯对ABS进行协同阻燃，在阻燃抑烟剂的总重量份不超过10份时，就能使ABS达到V-0阻燃等级，且抑烟效果显著。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS的制备方法，所述阻燃抑烟ABS制备的具体步骤如下：
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理40~50h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至230~240℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS。
优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，层状α-磷酸锆20~30重量份、正癸胺70~80重量份。
优选的，步骤（2）所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴中的一种或几种。
优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，乙酰丙酮盐10~15重量份、去离子水45~60重量份、预撑层状α-磷酸锆30~40重量份。
优选的，步骤（2）所述超声振荡的频率为50~100kHz，减压压力为30~40kPa，加热温度为80~85℃。
优选的，步骤（3）所述抗静电剂为乙氧基月桂酷胺、甘油-硬脂酸酯中的一种。
优选的，步骤（3）所述抗氧剂为2, 2’-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种。
优选的，步骤（3）所述各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆2~4重量份、ABS树脂78~86重量份、尼龙-6树脂4~6重量份、磷酸三聚氰胺5~7重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.7~1.5重量份、抗静电剂2~3重量份、抗氧剂0.3~0.5重量份。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS。所述阻燃抑烟ABS是通过先采用正癸胺将α-磷酸锆的层间距撑大，然后将乙酰丙酮盐插层于α-磷酸锆的层间，再与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂进行共混及挤出造粒而制得。
本发明提供了一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明的制备方法，在ABS中加入乙酰丙酮盐插层的α-磷酸锆，α-磷酸锆作为炭化催化剂，乙酰丙酮盐作为炭化助催化剂，促进ABS材料在燃烧时自身成炭形成石墨结构，并可增强炭化层的强度，使其不易损坏，使ABS具有自熄性且无滴落。
2.本发明的制备方法，在磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯对ABS的阻燃过程中，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆可起到协效作用，α-磷酸锆可在磷酸三聚氰胺之间形成桥联结构，增加磷酸三聚氰胺长链的稳定性，减少热解过程中磷氧化合物的挥发，促进磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯的炭层形成，以起到隔质隔热作用，同时增加了磷酸三聚氰胺的聚合度，使体系粘度增大，降低火焰蔓延速度。
3.本发明的制备方法，由于增加了成炭率，使烟气生成相应减少，另外，α-磷酸锆具有良好的吸附能力，可吸附燃烧产生的部分气体和固体微粒，因此制得的ABS材料的烟密度等级降低，抑烟效果明显。
4.本发明制备的阻燃抑烟ABS中，季戊四醇硬脂酸酯不仅起到成炭作用，还可增加ABS材料的韧性，添加的尼龙-6树脂可增加ABS材料的强度，从而可减小因阻燃抑烟剂的加入对ABS材料性能造成的影响。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理46h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至234℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆26重量份、正癸胺74重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐13重量份、去离子水53重量份、预撑层状α-磷酸锆34重量份；超声振荡的频率为70kHz，减压压力为36kPa，加热温度为83℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为乙氧基月桂酷胺；抗氧剂为2, 2’-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆3重量份、ABS树脂82.2重量份、尼龙-6树脂5重量份、磷酸三聚氰胺6重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.8重量份、抗静电剂2.6重量份、抗氧剂0.4重量份。
实施例2
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理42h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至232℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆22重量份、正癸胺78重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮铁；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐11重量份、去离子水56重量份、预撑层状α-磷酸锆33重量份；超声振荡的频率为60kHz，减压压力为32kPa，加热温度为81℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为甘油-硬脂酸酯；抗氧剂为双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆2.5重量份、ABS树脂84重量份、尼龙-6树脂4.5重量份、磷酸三聚氰胺5.5重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.9重量份、抗静电剂2.3重量份、抗氧剂0.3重量份。
实施例3
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理48h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至238℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆27重量份、正癸胺73重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钴；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐14重量份、去离子水49重量份、预撑层状α-磷酸锆37重量份；超声振荡的频率为90kHz，减压压力为38kPa，加热温度为84℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为乙氧基月桂酷胺；抗氧剂为双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆3重量份、ABS树脂81.3重量份、尼龙-6树脂5.5重量份、磷酸三聚氰胺6重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.7重量份、抗静电剂3重量份、抗氧剂0.5重量份。
实施例4
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理40h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至230℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆20重量份、正癸胺80重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐10重量份、去离子水60重量份、预撑层状α-磷酸锆30重量份；超声振荡的频率为50kHz，减压压力为30kPa，加热温度为80℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为甘油-硬脂酸酯；抗氧剂为2, 2’-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆2重量份、ABS树脂86重量份、尼龙-6树脂4重量份、磷酸三聚氰胺5重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.7重量份、抗静电剂2重量份、抗氧剂0.3重量份。
实施例5
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理50h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至240℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆30重量份、正癸胺70重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮铁；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐15重量份、去离子水45重量份、预撑层状α-磷酸锆40重量份；超声振荡的频率为100kHz，减压压力为40kPa，加热温度为85℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为甘油-硬脂酸酯；抗氧剂为双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆4重量份、ABS树脂81.4重量份、尼龙-6树脂5.5重量份、磷酸三聚氰胺5重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.8重量份、抗静电剂2.8重量份、抗氧剂0.5重量份。
实施例6
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理45h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至235℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆25重量份、正癸胺75重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；乙酰丙酮盐为乙酰丙酮钴；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐13重量份、去离子水52重量份、预撑层状α-磷酸锆35重量份；超声振荡的频率为80kHz，减压压力为35kPa，加热温度为82℃；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；抗静电剂为甘油-硬脂酸酯；抗氧剂为双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆3重量份、ABS树脂82.2重量份、尼龙-6树脂5重量份、磷酸三聚氰胺6重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.9重量份、抗静电剂2.5重量份、抗氧剂0.4重量份。
对比例1
未制备乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆，直接将ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS。原料配比为：ABS树脂82.2重量份、尼龙-6树脂5重量份、磷酸三聚氰胺9重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.9重量份、抗静电剂2.5重量份、抗氧剂0.4重量份。
性能测试：
（1）氧指数：按GB/T2406-2009标准，将本发明制得的阻燃抑烟ABS制成标准试样，采用HC-2型氧指数测定仪测得样品的氧指数；
（2）阻燃等级：采用UL94标准，将本发明制得的阻燃抑烟ABS制成标准样品，进行垂直燃烧试验，测得样品的阻燃等级；
（3）烟密度等级：参照ASTM/D 2843-2016标准和GB/T 8627-2007标准，将本发明制得的阻燃抑烟ABS制成标准样品，采用烟密度测试仪进行试验，测得样品的烟密度等级。
所得数据如表1所示。
表1：
Claims (4)
1.一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS的制备方法，其特征在于，所述阻燃抑烟ABS制备的具体步骤如下：
（1）将层状α-磷酸锆加入正癸胺中，超声振荡处理40~50h，使正癸胺插入α-磷酸锆的层间，撑大α-磷酸锆的层间距，然后过滤，加热至230~240℃除去正癸胺，制得预撑层状α-磷酸锆；各原料的重量份为，层状α-磷酸锆20~30重量份、正癸胺70~80重量份；
（2）将乙酰丙酮盐加入去离子水中形成均匀的分散液，然后加入步骤（1）制得的预撑层状α-磷酸锆，一边超声振荡，一边减压加热使水分蒸发除去，待水分全部除去后，制得乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐10~15重量份、去离子水45~60重量份、预撑层状α-磷酸锆30~40重量份；超声振荡的频率为50~100kHz，减压压力为30~40kPa，加热温度为80~85℃；所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴中的一种或几种；
（3）将步骤（2）制得的乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆与ABS树脂、尼龙-6树脂、磷酸三聚氰胺、季戊四醇硬脂酸酯、抗静电剂、抗氧剂在高速混合机中进行预混，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，制得用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS；各原料的重量份为，乙酰丙酮盐插层α-磷酸锆2~4重量份、ABS树脂78~86重量份、尼龙-6树脂4~6重量份、磷酸三聚氰胺5~7重量份、季戊四醇硬脂酸酯0.7~1.5重量份、抗静电剂2~3重量份、抗氧剂0.3~0.5重量份。
2.根据权利要求1所述一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述抗静电剂为甘油-硬脂酸酯。
3.根据权利要求1所述一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述抗氧剂为2, 2’-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、双（2, 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯中的一种。
4.权利要求1~3任一项所述制备方法制备得到的一种用于电子设备壳体的阻燃抑烟ABS。
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Non-Patent Citations (1)
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