CN110643138B - 改性阻燃abs材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料及其制备方法。所述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料由以下原料制备而成：ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、润滑剂、主抗氧剂、辅抗氧剂和抗滴落剂。该膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料具有良好阻燃性能、耐热性、较高的材料光泽度以及流动性，可广泛应用于电子电器元件、仪器壳体等塑料制品中。

Description

改性阻燃ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料及其制备方法。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)具有良好的耐化学稳定性和加工性，光泽较高且价格低廉。由于人们生活水平的提高，对使用的塑料材料的防火要求越来越高，比如家电产品、汽车配件等使用的阻燃ABS类材料，有V-0级别提高到5VA级别的发展趋势。
蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐矿物中，它经高温灼烧，体积增大6～15倍，膨胀后的蛭石密度为100～130kg/m3，具有细小的空气间隔层，因而是一种优良的保温、隔热、吸音材料；热导率小，密度在50～200kg/m3，是良好的隔热材料。质量良好的膨胀蛭石粉，最高使用温度可达1100℃，膨胀蛭石粉具有良好的电绝缘性、容重轻、耐冻保温、隔热、吸音等性能，但它在阻燃协效方面的应用还有待进一步研究。
一般ABS材料由于溴锑阻燃剂的加入，冲击性能和光泽度会明显降低，所以想要提高阻燃效果，不能通过一味地提高阻燃剂添加量实现，而要通过优化阻燃效率来实现。现有的方式是通过在阻燃ABS材料中添加功能填料，提高阻燃ABS的阻燃效果。
近年来国内外提高阻燃ABS的耐热性，一般是添加耐热剂或聚碳酸酯(PC)。添加耐热剂会使ABS材料的冲击性能与流动性能降低，而添加PC树脂会提高冲击性，但两者都会使成本增加。目前，现有技术对阻燃ABS材料做了一些研究，例如：中国专利CN 106832736A公开了一种高耐热阻燃ABS材料，由质量百分比为60～80％ABS树脂、8～20％溴系阻燃剂、3～10％锑类阻燃剂、1～2％复合消烟剂、1～5％无机阻燃协效剂、0.1～1％的抗滴落剂和1～5％其它加工助剂组成；其无机阻燃协效剂为滑石粉、硼酸锌、硅灰石、云母中的任意一种或者两种以上的组合，未提及膨胀蛭石粉的阻燃协效作用。中国专利CN 104072805A公开了一种基于蛭石的复合阻燃剂的制备方法，按质量计，复合阻燃剂由以下成分组成：20～35份改性蛭石，30～45份氢氧化镁，15～25份磷系阻燃剂，2～5份硅烷偶联剂；采用高含量层间水与结构水的原矿蛭石，进行酸化处理，并不是利用经过高温膨胀处理的蛭石，其阻燃剂添加含量高，材料光泽较差。中国专利CN 101503553A公开了一种以蛭石为阻燃添加剂制备的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯复合材料，该复合材料是由粉碎到100～500目数的蛭石粉体与无卤阻燃剂以1:1～1:10的质量比混合成蛭石复合阻燃剂，再将蛭石复合阻燃剂与高抗冲聚苯乙烯以1:1～1:5的质量比密炼、注塑而得；采用是天然蛭石研磨后添加使用，没有进行高温膨胀处理直接添加，层间水含量较高，注塑制件容易出现料花严重现象。中国专利CN108250664A公开了一种阻燃环保汽车内饰板及其制备方法，包括以下原料：ABS树脂20～60份、聚碳酸酯树脂40～80份、润滑剂1～5份、电气石粉5～10份、蛭石粉5～10份、聚乙二醇200 2～8份、苯胺50～70份、10wt％的过硫酸铵溶液50～70份、浓硫酸1～2份和蒸馏水90～150份；其中蛭石粉的加入主要对抑菌效果和负离子的释放起作用。
中国专利CN 104744874A公开了一种高耐热低烟阻燃ABS材料及其制备方法，由质量百分比58～80％的ABS树脂、8～20％溴系阻燃剂、3～10％的锑类阻燃剂、1～2％的复合消烟剂和1～5％其它加工助剂组成；其所用蛭石粉没有提及经过高温膨胀化处理。中国专利CN 107629382A公开了一种风扇遥控器外壳用ABS复合材料，其原料按重量份包括：主料95～105份，邻苯二甲酸丁酯1～2份，甲基硅油1～2份，碳纤维10～18份，蛭石粉5～14份，椰壳碳粉2～8份，沉淀硫酸钡40～50份，交联剂2～4份，防老剂MBZ 1～2份，防老剂BLE 1～2份。主料重量份包括：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物45～66份，ABS树脂20～30份，改性聚氨酯14～20份；所用蛭石粉也没有提及经过高温膨胀化处理。
发明内容
基于此，有必要提供一种ABS材料，能够具备良好的阻燃性能、光泽度、耐热性与流动性，可应用于电子电器元件、仪器壳体等塑料制品。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性阻燃ABS材料，按重量份数计，由以下原料制备得到：
Figure BDA0002216157920000031
在其中一些实施例中，按重量份数计，由以下原料制备得到：
Figure BDA0002216157920000032
在其中一些实施例中，所述的相容剂为马来酸酐接枝ABS、马来酸酐及苯乙烯共聚物SMA中的一种或两种的组合物。
在其中一些实施例中，所述的有机化膨胀蛭石粉为用超支化聚酯类的超支化分散剂或树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂有机化处理的膨胀蛭石粉。
所述的有机化膨胀蛭石粉为用超支化聚酯类的超支化分散剂或树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂有机化处理的膨胀蛭石粉；所述的超支化分散剂为含端羟基的超支化分散剂或含端氨基的超支化分散剂中的一种或两种的组合物。
在其中一些实施例中，所述抗滴落剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物包覆的聚四氟乙烯；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)；所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(主抗氧剂)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(辅助抗氧剂)的复配物。
本发明的另一个目的是提供一种改性阻燃ABS材料的制备方法，具体技术方案如下：
一种如上所述的改性阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉，添加超支化分散剂，在加热的条件下，在高速搅拌机上搅拌、混合，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按如上所述的原料的重量份数，将ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、润滑剂、抗氧剂与抗滴落剂在高速搅拌机上进行混合；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到平行双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。
在其中一些实施例中，步骤(3)的工艺参数如下：一区温度为180～200℃，二区温度为185～205℃，三区温度为190～210℃，四区温度为185～205℃，五区温度为185～205℃，六区温度为185～205℃，七区温度为180～200℃，八区温度为180～200℃，机头温度200～220℃，双螺杆挤出机的转速设定为300～600rpm，真空度设置为-0.04～-0.06MPa。
在其中一些实施例中，步骤(3)的工艺参数为：一区温度为180～190℃，二区温度为185～195℃，三区温度为190～200℃，四区温度为185～195℃，五区温度为185～195℃，六区温度为185～195℃，七区温度为180～190℃，八区温度为180～190℃，机头温度200～210℃，双螺杆挤出机的转速设定为400～500rpm，真空度设置为-0.04～-0.06MPa。
在其中一些实施例中，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹；螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45。
本发明的膨胀蛭石改性阻燃ABS材料的原理如下：
普通溴锑复配阻燃ABS，其阻燃机理主要包括以下几个方面：燃烧初期三氧化二锑受热熔融，在材料表面包覆一层保护膜隔绝氧气，同时熔融产生吸热反应降低材料燃烧温度；高温时三氧化二锑气化稀释燃烧位置的空气从而达到阻燃效果。三氧化二锑与溴代三嗪复配使用时的协同机理为，溴代三嗪先分解产生HBr，同时生成SbOBr，SbOBr受热分解吸收大量热量的同时产生SbBr3。SbBr3在燃烧位置产生Br·自由基，Br·与火焰中的活性较强的自由基H·或HO·结合，终止燃烧位置的链反应，从而达到阻燃的作用。同时SbOBr及SbBr3蒸汽密度较大，附着在燃烧位置表面，起到隔绝和稀释空气浓度及气化可燃物的浓度，并在火焰上空凝结成固体或液体微粒，使燃烧速度减缓或逐渐终止。
抗滴落剂经挤出螺杆剪切作用纤维化，在材料内形成网状结构，材料燃烧时受热收缩防止材料融化滴落，可提高材料阻燃性；滑石粉是一种含水的具有不规则层状结构硅酸盐矿物，材料燃烧时可在材料表面形成多孔覆盖物，起到隔热作用，同时阻止塑料分解产生的小分子物质向表面扩散和外部氧气向内部的迁移，从而减缓燃烧反应，但不规则片状结构滑石粉对ABS的光泽影响较大，少量添加就会导致光泽度下降明显，同时片状结构可提高材料刚性；沉淀硫酸钡为近球形结构增强作用较弱，但对材料光泽影响较小。
相容剂中主链部分ABS或聚苯乙烯链段与ABS具有良好的相容性，而相容剂中高活性基团马来酸酐可与超支化分散剂中的羟基或氨基产生反应形成共价键，改善ABS树脂与膨胀蛭石粉的界面强度，提高相界面的厚度与粘附力，从而提高材料的力学性能和光泽，但相容剂过量添加会导致材料粘度上升导致熔指下降。
未膨胀的蛭石粉含有层间水合物，直接添加到阻燃ABS中会造成表面料花不良。层间水的含量取决于层间阳离子的水合能力及环境温度与湿度。蛭石粉中的Mg2+，Fe3+与Al3+的水合焓的理论值分别为2044.28kJ/mol，4494.7kJ/mol，4955.79kJ/mol。水合焓值越大，金属离子水合过程中放出的热量越多，形成的水合阳离子M(H2O)n Z+越稳定，吸水受潮后越不容易脱水。而经过高温灼烧膨胀处理的蛭石粉，具有细小空气间隔层，虽然层间水减少，但仍存在少量吸水受潮成团状颗粒的现象，直接添加容易分散不良，达不到良好的阻燃效果与良好的外观效果。为了解决这个问题，本发明通过添加超支化分散剂对膨胀蛭石粉进行有机化处理，添加相容剂、溴锑阻燃剂和ABS树脂的相互配合作用，并挤出造粒，所得产品阻燃效果与外观较为稳定。由于超支化分散剂含有羟基或氨基官能团，可与膨胀蛭石粉的Mg2+，Fe3+与Al3+形成络合结构，相容剂中马来酸酐基团与羟基或氨基发生反应形成稳定的共价键，提高膨胀蛭石粉与ABS的相容性，在降低与水分子的水合能力的同时，而且超支化分散剂的支化结构使得膨胀蛭石粉分散更加均匀，它可以提高膨胀蛭石粉在ABS树脂表面分散程度，有效地解决表面缺陷，提高ABS材料表面光泽度。在阻燃材料燃烧过程中，增大覆盖在ABS树脂表面的膨胀蛭石粉与火焰的接触面积，具有细小空气间隔层的膨胀蛭石粉，可以减少热量传递到ABS树脂，从而提高阻燃效果。
1)
Figure BDA0002216157920000061
2)
Figure BDA0002216157920000062
3)ABS-g-MAH+M(OH)z→ABS-g-COO-M+H2O
其中，M为Mg，Fe或Al，R～OH为含有羟基的超支化分散剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对现有膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料分散不良，易产生麻点，光泽度偏低以及阻燃效果稳定的问题，通过引入超支化分散剂对膨胀蛭石粉进行有机化预处理，再添加相容剂提高膨胀蛭石粉与ABS树脂和阻燃剂的相容性，超支化分散剂的支化结构提高膨胀蛭石粉ABS树脂表面分散程度，解决阻燃ABS材料光泽度偏低，阻燃效果不稳定现象。并且工艺简单，易于控制，对设备要求不高，所使用的设备均为通用的聚合物加工设备，投资不高，所制备得到的阻燃ABS材料具有优异阻燃性能、良好的光泽度与耐热性、较高的流动性。本发明制备得到的膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料具有良好阻燃性能、耐热性、较高的材料光泽度以及高流动性，可广泛应用于电子电器元件、仪器壳体等塑料制品中。
附图说明
图1为本发明膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供的一种改性阻燃ABS材料，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制备得到：ABS树脂60～76份；溴代三嗪14～20份；三氧化二锑4～6份；相容剂2～6份；有机化膨胀蛭石粉4～8份；润滑剂0.2～0.4份；抗氧剂0.4～0.6份；抗滴落剂0.1～0.3份。
优选地，按重量份数计，由以下原料制备得到：ABS树脂65～71份；溴代三嗪16～18份；三氧化二锑4～6份；相容剂3～5份；有机化膨胀蛭石粉5～7份；润滑剂0.2～0.4份；抗氧剂0.4～0.6份；抗滴落剂0.1～0.3份。
更优选地，按重量份数计，由以下原料制备得到：ABS树脂67～69份；溴代三嗪16.5～17.5份；三氧化二锑4.5～5.5份；相容剂3.5～4.5份；有机化膨胀蛭石粉5.5～6.5份；润滑剂0.2-0.3份；抗氧剂0.35～0.45份；抗滴落剂0.2～0.3份。
其中，所述的有机化膨胀蛭石粉为用超支化聚酯类的超支化分散剂或树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂有机化处理的膨胀蛭石粉。
优选地，所述的超支化分散剂为含端羟基的超支化分散剂或含端氨基的超支化分散剂中的一种或两种的组合物。
可选地，所述含端羟基的超支化分散剂选自超支化聚酯类或树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂；所述含端氨基的超支化分散剂选自树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂。
优选地，所述的相容剂为马来酸酐接枝ABS、马来酸酐及苯乙烯共聚物SMA中的一种或两种的组合物。更优选地所述的相容剂苯乙烯共聚物SMA，相容剂为。相容剂中主链部分ABS或聚苯乙烯链段与ABS具有良好的相容性，而相容剂中高活性基团马来酸酐可与超支化分散剂中的羟基或氨基产生反应形成共价键，改善ABS树脂与膨胀蛭石粉的界面强度，提高相界面的厚度与粘附力，从而提高材料的力学性能和光泽，但相容剂过量添加会导致材料粘度上升导致熔指下降。
优选地，所述抗滴落剂为甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物包覆的聚四氟乙烯。
优选地，所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺或硬脂酸镁。
优选地，所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，其中主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯；辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯。所述抗氧剂为主抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和辅抗氧剂三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的复配物。优选地，主抗氧剂和辅抗氧剂以1：(0.5～1.5)的重量份数比例复配，进一步优选为1:1。
本发明的一种如上所述的改性阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)取膨胀蛭石粉，添加超支化分散剂，在加热的条件下，在高速搅拌机上搅拌、混合，得到有机化膨胀蛭石粉；(2)按权利要求1-6任一项所述的原料的重量份数，将ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、润滑剂、抗氧剂与抗滴落剂在高速搅拌机上进行混合；(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到平行双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。
优选地，步骤(1)中膨胀蛭石粉和超支化分散剂的比例具体为：取膨胀蛭石粉100份，添加4.5～5.5份含端羟基超支化分散剂。优选地，所述加热条件为85～90℃的条件。优选地，所述高速搅拌机上搅拌、混合时，告诉搅拌机的转速为380～420rpm；处理时间为14～16min。
优选地，步骤(3)的工艺参数如下：一区温度为180～200℃，二区温度为185～205℃，三区温度为190～210℃，四区温度为185～205℃，五区温度为185～205℃，六区温度为185～205℃，七区温度为180～200℃，八区温度为180～200℃，机头温度200～220℃，双螺杆挤出机的转速设定为300～600rpm，真空度设置为-0.04～-0.06Mpa。
更优选地，步骤(3)的工艺参数为：一区温度为180～190℃，二区温度为185～195℃，三区温度为190～200℃，四区温度为185～195℃，五区温度为185～195℃，六区温度为185～195℃，七区温度为180～190℃，八区温度为180～190℃，机头温度200～210℃，双螺杆挤出机的转速设定为400～500rpm，真空度设置为-0.04～-0.06MPa。
优选地，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，双线螺纹螺杆导程大，挤出时材料停留时间短，减少材料降解，提高生产效率，同时双线螺纹螺杆塑化、分散能力比单线螺杆强，提高阻燃剂的分散程度。螺杆长径比过大会造成会造成聚合物受热时间变长、阻燃剂降解，增加螺杆及挤出机的制造及安装，螺杆长径比过小，分散能力差不利于提高生产效率，优选的螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45。其中，在采用平行双螺杆挤出机时，原料组分中的抗滴落剂经挤出螺杆剪切作用纤维化，在材料内形成网状结构，材料燃烧时受热收缩防止材料融化滴落，可提高材料阻燃性。
本发明实施例与对比例中使用的各原料具体信息如下：
ABS树脂：选自宁波乐金甬兴化工有限公司。
膨胀蛭石粉：选自河北省灵寿县鑫发矿业有限公司。
非膨胀蛭石粉：选自河北省灵寿县鑫发矿业有限公司。
抗滴落剂：选自广州熵能创新材料股份有限公司。
抗氧化剂：主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，选自广州圣莱科特有限公司。
润滑剂：选自广州市黄埔天泰化工有限公司
超细滑石粉：选自江苏常州维雄化工有限公司。
含端羟基或含端氨基类的超支化分散剂：选自威海晨源分子新材料有限公司超支化聚酯类或树枝状聚酰胺胺类的超支化分散剂。
实施例1:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000101
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为35。
实施例2:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000111
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为500rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为190℃；二区温度为195℃；三区温度为200℃；四区温度为195℃；五区温度为195℃；六区温度为195℃；七区温度为190℃；八区温度为190℃；机头温度210℃；真空度-0.05MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
实施例3:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000121
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为600rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为195℃；二区温度为205℃；三区温度为210℃；四区温度为205℃；五区温度为205℃；六区温度为205℃；七区温度为200℃；八区温度为200℃；机头温度220℃；真空度-0.06MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为45。
实施例4:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000131
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
实施例5:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000141
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例1:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000151
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例2:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000161
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例3:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000171
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(2)将步骤(1)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例4:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000172
Figure BDA0002216157920000181
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、沉淀硫酸钡、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(2)将步骤(1)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例5:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000182
Figure BDA0002216157920000191
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、超细滑石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(2)将步骤(1)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例6:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000192
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取非膨胀蛭石粉按照质量份数100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，400rpm处理高混机处理15min，得到有机化非膨胀蛭石粉；
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化非膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例7:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000201
(1)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、未处理膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(2)将步骤(1)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例8:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000211
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂与辅抗氧剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例9:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000221
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加5份含端羟基超支化聚酯类超支化分散剂，在90℃的条件下，高混机上转速400rpm处理15min，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
对比例10:
本实施例膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料，由如下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0002216157920000231
上述膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉100份，添加4.5～5.5份含端羟基超支化分散剂，在85～90℃的条件下，高混机上转速380～420rpm处理14～16min，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按上述的ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、主抗氧剂、辅抗氧剂与抗滴落剂按以上份数称取，在高速搅拌机上高速搅拌，混合5min；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。其中双螺杆挤出机的转速设定为400rpm，挤出机各区温度设定如下：一区温度为180℃；二区温度为185℃；三区温度为190℃；四区温度为185℃；五区温度为185℃；六区温度为185℃；七区温度为180℃；八区温度为180℃；机头温度200℃；真空度-0.04MPa。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为40。
以下为实施例与对比例的原料组成一览表。
表1实施例与对比例原料组成重量份一览表
Figure BDA0002216157920000241
其中，以上实施例和对比例的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(主抗氧剂)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(辅助抗氧剂)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)的添加量均为0.2份。
将上述实施例与对比例制备得到的膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料进行以下性能测试：
阻燃性能按照UL94标准进行测试。
光泽度按照GB/T 8807-1988标准进行测试，入射角取60°，表征聚合物表面效果，数值越大，表面效果越好。
热变形温度按照GB/T 1634.2-2004标准进行测试，负荷为0.45MPa。
熔融指数按照GB/T 3682-2000标准测试，测试温度为220℃，负载为10kg。
性能测试结果如表2所示。
表2实施例与对比例的膨胀蛭石粉改性阻燃ABS材料的性能一览表
Figure BDA0002216157920000251
Figure BDA0002216157920000261
实施例1-5为调整ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂与有机化膨胀蛭石粉的添加量，从表中可以看出，随着已处理膨胀蛭石粉添加量增加，阻燃ABS材料的光泽度略微降低；随着已处理膨胀蛭石粉添加量增加，阻燃ABS材料的热变形温度逐渐增加；随着已处理膨胀蛭石粉添加量增加，阻燃ABS材料的流动性是呈先增大后减小的变化趋势，其中添加量为6份的时候达到最大值。通过对比，实施例3综合性能最佳。
实施例1与对比例1相比，对比例1中添加的已处理的膨胀蛭石粉添加量少于4份，阻燃ABS材料的阻燃效果、热变形温度均差于实施例1，片状膨胀蛭石添加量过少支撑作用及隔热效果较差；实施例3与对比例2相比，对比例2中已处理膨胀蛭石粉的添加量大于8份，阻燃ABS材料的流动性变差，蛭石粉以分散相分散在树脂中，本身不具有流动性，蛭石粉过量添加会阻碍材料流动；实施例3与对比例4相比，对比例4中添加了沉淀硫酸钡，阻燃ABS材料的阻燃效果、热变形温度均差于实施例3，沉淀硫酸钡无协效阻燃作用，球状结构无法在材料中起到支撑作用；实施例3与对比例5相比，对比例5中添加了超细滑石粉，阻燃ABS材料的光泽度比实施例3差；实施例3与对比例6相比，对比例6中添加了非膨胀蛭石粉，阻燃ABS材料的阻燃性能比实施例3差，未膨胀的蛭石粉含有层间水合物，直接添加到阻燃ABS中会造成表面料花不良，协效阻燃效果较差；实施例3与对比例7相比，对比例7中添加未处理膨胀蛭石粉，阻燃ABS材料阻燃效果与表面光泽度均比实施例3差，膨胀处理的蛭石粉虽然层间水减少，但仍存在少量吸水受潮成团状颗粒的现象，直接添加容易分散不良，达不到良好的阻燃效果与良好的外观效果；实施例3与对比例8相比，对比例8中未添加抗滴落剂，阻燃ABS材料阻燃效果比实施例3差，抗滴落剂经挤出螺杆剪切作用纤维化，在材料内形成网状结构，材料燃烧时受热收缩防止材料融化滴落，可提高材料阻燃性；实施例3与对比例9相比，对比例9中未添加相容剂，光泽及阻燃效果比实施例3差；实施例3与对比例10相比，对比例10中添加相容剂大于6份，流动性比实施例3差，相容剂过量添加会导致材料粘度上升导致熔指下降。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种改性阻燃ABS材料，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制备得到：
Figure FDA0003506173850000011
所述的有机化膨胀蛭石粉为用超支化聚酯类的超支化分散剂或树枝状聚酰胺类的超支化分散剂有机化处理的膨胀蛭石粉；所述的超支化分散剂为含端羟基的超支化分散剂或含端氨基的超支化分散剂中的一种或两种的组合物。
2.根据权利要求1所述的改性阻燃ABS材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝ABS、马来酸酐及苯乙烯共聚物SMA中的一种或两种的组合物。
3.根据权利要求1所述的改性阻燃ABS材料，其特征在于，所述含端羟基的超支化分散剂选自超支化聚酯类或树枝状聚酰胺类的超支化分散剂；
所述含端氨基的超支化分散剂选自树枝状聚酰胺类的超支化分散剂。
4.根据权利要求1所述的改性阻燃ABS材料，其特征在于，所述抗滴落剂为改性聚四氟乙烯；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺；所述的抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的复配物。
5.一种权利要求1～4任一项所述的改性阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)取膨胀蛭石粉，添加超支化分散剂，在加热的条件下，在高速搅拌机上搅拌、混合，得到有机化膨胀蛭石粉；
(2)按权利要求1-4任一项所述的原料的重量份数，将ABS树脂、溴代三嗪、三氧化二锑、相容剂、有机化膨胀蛭石粉、润滑剂、抗氧剂与抗滴落剂在高速搅拌机上进行混合；
(3)将步骤(2)中混合均匀的原料投入到平行双螺杆挤出机中，经熔融挤出后造粒。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的工艺参数如下：一区温度为180～200℃，二区温度为185～205℃，三区温度为190～210℃，四区温度为185～205℃，五区温度为185～205℃，六区温度为185～205℃，七区温度为180～200℃，八区温度为180～200℃，机头温度200～220℃，双螺杆挤出机的转速设定为300～600rpm，真空度设置为-0.04～-0.06Mpa。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的工艺参数为：一区温度为180～190℃，二区温度为185～195℃，三区温度为190～200℃，四区温度为185～195℃，五区温度为185～195℃，六区温度为185～195℃，七区温度为180～190℃，八区温度为180～190℃，机头温度200～210℃，双螺杆挤出机的转速设定为400～500rpm，真空度设置为-0.04～-0.06MPa。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为双线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为35～45。
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