CN110951207A - 一种阻燃abs复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃ABS复合材料，包含以下重量份的组分：ABS树脂和SAN树脂的混合物60～96份、增韧剂0～20份、阻燃剂3～25份、阻燃协效剂0.1～20份和抗滴落剂0.01～1份；所述阻燃剂为阻燃剂A和阻燃剂B的混合物；所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴代三嗪、溴化亚胺、四溴双酚A和八溴醚中的至少一种；所述阻燃剂B为磷酸酯、三聚氰胺、聚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。本发明所述ABS复合材料通过采用气相阻燃剂与凝聚相阻燃剂复配，阻燃效率高，减少了两种阻燃剂的添加比例，降低成本，产品更具有市场竞争力，生烟量少、气味小，同时复合材料的物理机械性能高。

Description

一种阻燃ABS复合材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种阻燃ABS复合材料。
背景技术
当今社会，对材料防火安全的要求越来越高。由于常用阻燃剂如十溴联苯醚类燃烧产生大量的黑烟，甚至是强致癌物质二噁英的产生，对人体造成很大危害，因而各国普遍出台法律法规，限制某些阻燃剂的使用。家用电器等领域由于接触电，存在短路着火的风险，因而要求材料具有阻燃性。
常用环保阻燃PS体系使用的以溴系阻燃剂为代表的气相阻燃剂阻燃效率高，但存在生烟量大、气味大的缺陷，火灾发生时产生的烟雾可能会导致人窒息。以磷酸酯为代表的凝固相相阻燃剂虽然生烟少，但存在阻燃效率低、易析出的缺点，添加量大导致材料的物理机械性能过低，至今无商业化生产的V0级无卤阻燃ABS市售。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种阻燃ABS复合材料。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种阻燃ABS复合材料，包含以下重量份的组分：ABS树脂和SAN树脂的混合物60～96份、增韧剂0～20份、阻燃剂3～25份、阻燃协效剂0.1～20份和抗滴落剂0.01～1份；
所述阻燃剂为阻燃剂A和阻燃剂B的混合物；所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴代三嗪、溴化亚胺、四溴双酚A和八溴醚中的至少一种；所述阻燃剂B为磷酸酯、三聚氰胺、聚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种；
所述ABS树脂和SAN树脂的混合物中，ABS树脂和SAN树脂的重量之比为：ABS树脂：SAN树脂＝60～96：0～80。
目前市售的环保阻燃V-0级ABS均使用溴系阻燃剂，溴系阻燃剂为气相阻燃剂，其阻燃机理为在塑料燃烧时阻燃剂优先于树脂分解，产生大量惰性气体，大量的惰性气体富集在于树脂表面，从而隔绝氧气，达到抑制树脂燃烧的目的。近年来的无卤阻燃ABS目前商业化的只有V-2级，主要使用以磷酸酯为代表的凝聚相阻燃剂，其阻燃机理为燃烧时快速膨胀在表面形成多孔碳层，隔绝氧气，抑制树脂燃烧。
本发明采用将气相阻燃剂与凝聚相阻燃剂复配，其阻燃机理为：加入新型阻燃剂后，ABS燃烧时会在表面上形成一层均匀的炭质泡沫层，此炭层在凝聚相能起到隔热、隔氧、抑烟和防融滴的作用，溴系阻燃剂产生的惰性气体吸附于多孔碳层中间，阻燃效果更优。本发明所述ABS复合材料为一种低卤阻燃ABS复合材料，解决了长期以来非溴系阻燃剂阻燃效率低、添加量大、对产品物理机械性能影响较大的难题，同时减少了溴系阻燃剂的使用，同时生烟量少、气味小，实现阻燃剂的高效利用。气相溴系阻燃剂与凝聚相阻燃剂采用上述种类的阻燃剂复配时阻燃效率更高。所述ABS树脂和SAN树脂可以在上述配比范围内共混。
优选地，所述阻燃剂A和阻燃剂B的重量之比为：阻燃剂A：阻燃剂B＝1～2:1～2。发明人发现，当这两种阻燃剂采用上述配比时，阻燃效率更高。
优选地，所述阻燃剂为溴代三嗪和磷酸酯的混合物。发明人发现，溴代三嗪和磷酸酯共同添加的阻燃效率优于其他复配组合。
优选地，所述阻燃剂在所述阻燃ABS复合材料中的重量百分含量为12～18％。当阻燃剂采用上述添加量则能满足V-0级别的阻燃效果，且能保证较好的机械性能。
优选地，所述抗滴落剂为丙烯酸酯包覆的聚四氟乙烯。抗滴落剂的添加能够降低阻燃剂的用量，使阻燃剂在用量较少的情况下，实现较高的阻燃等级。优选地，所述抗滴落剂为0.05～0.15重量份。抗滴落剂采用上述用量即可在较低成本的前提下充分发挥其功效。
优选地，所述增韧剂为高胶粉。
优选地，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和/或滑石粉。
优选地，所述阻燃ABS复合材料还包含助剂0.1～2重量份，所述助剂包含抗氧剂、润滑剂和热稳定剂中的至少一种。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述硬脂酸盐类润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述脂肪酸类润滑剂为脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述硬脂酸酯类润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
优选地，所述阻燃ABS复合材料由以下重量份的组分组成：ABS树脂和SAN树脂的混合物60～96份、增韧剂0～20份、阻燃剂3～25份、阻燃协效剂0.1～20份、抗滴落剂0.01～1份和助剂0.1～2份。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种阻燃ABS复合材料，所述ABS复合材料通过采用气相阻燃剂与凝聚相阻燃剂复配，阻燃效率高，减少了两种阻燃剂的添加比例，降低成本，产品更具有市场竞争力，生烟量少、气味小，同时复合材料的物理机械性能高。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例和对比例中各原料均购自市场，各原料的来源如下：
ABS树脂：选用台湾奇美实业的PA-747S和PA-757；PA-747S中的丁二烯的重量百分含量为28～35％，PA-757中的丁二烯的重量百分含量小于20％；
SAN树脂：选用镇江奇美化工有限公司的D-168以及韩国锦湖化学株式会社的SAN350；D-168为高粘SAN，D-168的重均分子量为1.4×105g/mol；SAN-350是普通SAN，SAN-350的重均分子量为0.85×105g/mol；
滑石粉：选用意大利依米发比(IMIFABI)滑石粉HTPUltra5L，HTPUltra5L的滑石粉中90wt％以上颗粒的长径比≥5:1；
高胶粉：选用台湾国乔石油化学股份有限公司的不规则球型高胶粉ABS60P；抗氧剂：选用上海汽巴精化公司生产的抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:2复配而成的混合物；
抗滴落剂为丙烯酸酯包覆的聚四氟乙烯，购自Pacific Interchem公司，商品型号为POLY TS 30A；
抗氧剂选用上海汽巴精化公司生产的抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:2复配而成的混合物；
溴化环氧为Bromine CompoundsLtd.的F-3014；
溴代三嗪为Woo Jin Copolymer Co.Ltd的BTAC-245；
磷酸酯为江苏雅克科技股份有限公司的BDP-H；
三聚氰胺聚磷酸盐为寿光卫东化工有限公司的FR-NP；
三聚氰胺为四川精细化工的MCA；
三氧化二锑为闪星锑业的S-12N；
其他助剂为润滑剂选用中山华明泰化工股份有限公司的硬脂酸锌BS-2818。
实施例和对比例中，阻燃ABS复合材料的制备方法包括以下步骤：按配比称取ABS树脂、SAN树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、抗滴落剂和助剂加入高速混料机中，混合均匀，加入双螺杆挤出机中，螺杆温度为150～240℃，螺杆转速为200～800转，挤出造粒，得到所述阻燃ABS复合材料。
实施例1～25和对比例1～3所述阻燃ABS复合材料的配方分别见表1～3。
测试实施例1～25和对比例1～3所述阻燃ABS复合材料的相关性能，测试方法如下:
拉伸强度依据ISO 527测试；
断裂伸长率依据ISO 527测试；
弯曲模量依据ISO 178测试；
弯曲强度依据ISO 178测试；
悬臂梁冲击强度(缺口)依据ISO 180测试；
垂直燃烧等级依据UL 94测试；
测试结果见表1～3。
表1实施例1～5和对比例1～3所述阻燃ABS复合材料的配方和性能测试结果
Figure BDA0002314907920000051
Figure BDA0002314907920000061
表2实施例6～10所述阻燃ABS复合材料的配方和性能测试结果
Figure BDA0002314907920000062
表3实施例11～20所述阻燃ABS复合材料的配方和性能测试结果
Figure BDA0002314907920000063
Figure BDA0002314907920000071
注：表中“-”表示不添加。
阻燃剂的加入对悬臂梁冲击强度的影响较大，一般而言，悬臂梁冲击强度高于20时，ABS材料能满足绝大部分用户的需求。从表1和表2可以看出，在阻燃剂添加量一定的情况下，不同种类和配比的阻燃剂对ABS材料带来的阻燃效果不同。从表1中实施例1～5的比较可以看出，阻燃剂A和阻燃剂B的配比直接影响阻燃效果，当阻燃剂A和阻燃剂B的重量之比为阻燃剂A：阻燃剂B＝1～2:1～2范围内时(实施例2～4)，能达到V-0阻燃级别，且抗冲击性能较好，从对比例2和实施例2可以看出，添加一种阻燃剂或者阻燃剂A和阻燃剂B的重量之比大于2:1时，虽然能满足V-0阻燃级别，但是燃烧产生浓烟较多。当只添加磷酸酯时，不能达到V-0级别，从对比例3和实施例3的比较可以看出，缺少抗滴落剂，其阻燃效果出现下降。
从表2中实施例6～9的比较可以看出，当阻燃剂为溴代三嗪和磷酸酯搭配使用时，添加12％即可实现V-0级别的阻燃效果，使用其他阻燃剂A和阻燃剂B复配时，添加12％的阻燃剂不能实现V-0级别的阻燃效果，需要添加更多的阻燃剂方可实现阻燃效果，低于溴代三嗪与磷酸酯复配时的阻燃效率。
从表3中，实施例11～15与实施例2相比，阻燃剂溴代三嗪和磷酸酯的之间的配比基本相同，实施例16～20与实施例4相比，阻燃剂溴代三嗪和磷酸酯两者之间的配比相同，改变阻燃剂的总添加量，当阻燃剂总添加量低于12％时，阻燃等级未达到V-0级别(实施例11和实施例16)，当阻燃剂总添加量大于12％能够实现V-0阻燃级别，但阻燃剂的添加量增加会导致机械性能的下降，主要是影响冲击强度，当阻燃剂添加量大于18％后，阻燃剂增加，冲击强度下降较快(实施例14、15、19、20)，难以满足对机械性能要求高的用户的需求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃ABS复合材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：ABS树脂和SAN树脂的混合物60～96份、增韧剂0～20份、阻燃剂3～25份、阻燃协效剂0.1～20份和抗滴落剂0.01～1份；
所述阻燃剂为阻燃剂A和阻燃剂B的混合物；所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴代三嗪、溴化亚胺、四溴双酚A和八溴醚中的至少一种；所述阻燃剂B为磷酸酯、三聚氰胺、聚磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种；
所述ABS树脂和SAN树脂的混合物中，ABS树脂和SAN树脂的重量之比为：ABS树脂：SAN树脂＝60～96：0～80。
2.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂A和阻燃剂B的重量之比为：阻燃剂A：阻燃剂B＝1～2:1～2。
3.如权利要求2所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为溴代三嗪和磷酸酯的混合物。
4.如权利要求2所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂在所述阻燃ABS复合材料中的重量百分含量为12～18％。
5.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述抗滴落剂为丙烯酸酯包覆的聚四氟乙烯。
6.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述增韧剂为高胶粉。
7.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为三氧化二锑和/或滑石粉。
8.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃ABS复合材料还包含助剂0.1～2重量份，所述助剂包含抗氧剂、润滑剂和热稳定剂中的至少一种。
9.如权利要求8所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，如下(a)和/或(b)：
(a)、所述抗氧剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168；
(b)、所述润滑剂为硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述硬脂酸盐类润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述脂肪酸类润滑剂为脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述硬脂酸酯类润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
10.如权利要求1所述阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃ABS复合材料由以下重量份的组分组成：ABS树脂和SAN树脂的混合物60～96份、增韧剂0～20份、阻燃剂3～25份、阻燃协效剂0.1～20份、抗滴落剂0.01～1份和助剂0.1～2份。
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