CN112552635B - 一种蓄电池专用无卤阻燃abs材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池专用无卤阻燃ABS组合物及其制备方法和应用，所述ABS组合物包括如下按重量份计算的组分：ABS树脂70～80份；氢氧化物阻燃剂15～25份；磷系阻燃剂6～12份；酰胺类相容剂0.5～2份；抗氧剂0.2～0.4份；加工助剂0.1～0.5份；所述酰胺类相容剂的分子式为RCONXCH2‑CH2NXCOR，其中X为C6～C26的一元直链羧酸根，R为C6～C26的烷烃。不仅使ABS材料具有无卤V‑0阻燃，而且还具有高韧性，缺口冲击强度大于15KJ/m2，能够通过蓄电池外壳材料规定的落锤冲击测试。

Description

一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，更具体地，涉及一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料及其制备方法和应用。
背景技术
蓄电池在工业动力、照明领域应用十分广泛。按照国家标准和安规，应用于蓄电池外壳的ABS材料，都要求有一定的防火能力。目前，市场上的蓄电池用阻燃ABS材料，使用的都是高效的溴系阻燃体系，但是非常不环保，不符合未来市场的需求。欧盟等发达市场，已经开始逐步禁止溴锑阻燃剂在塑料产品中的使用。无卤PC和无卤PC/ABS材料虽然能够满足环保和阻燃的要求，但是其耐溶剂性能和热封焊接性能不能满足蓄电池壳体对材料的要求。另外，无卤PP和无卤ABS材料的韧性较差，都不能通过蓄电池材料规定的落锤冲击测试。
中国专利(CN102190854A)公开了一种无卤阻燃ABS/PC合金材料，虽然上述专利描述具有抗冲击强度、高阻燃和弯曲模量，但是实际上并不能从该专利的数据上分析得到，且有的性能数据并未记载。
鉴于目前用于蓄电池外壳用的ABS材料还存在环保和其他性能的不足，因此发明一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料是非常有意义的。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料。
本发明的另一目的在于提供所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，包括如下按重量份计算的组分：
Figure BDA0002808778640000011
Figure BDA0002808778640000021
所述酰胺类相容剂的分子式为RCONXCH2-CH2NXCOR，其中X为C6～C26的一元直链羧酸根，R为C6～C26的烷烃。
一般地，在常规ABS组合物中，如果想要做到无卤阻燃V-0等级，其无卤阻燃添加剂的添加量非常大才能满足V-0等级，但是，当无卤阻燃添加剂的含量过高，会恶化树脂的韧性，缺口冲击强度非常低，仅仅能够满足不需要韧性高的场景，但是不能应用于蓄电池外壳，不能通过落锤冲击测试。
本发明人意外的发现，在ABS树脂中同时引入氢氧化物阻燃剂和磷系阻燃剂，通过二者的协同阻燃，使复合材料达到无卤V-0阻燃，然后通过添加特定的酰胺类相容剂，可以大大改善改善材料韧性。这是因为特定酰胺类相容剂同时存在极性的的酯基(RCOO-)基团和非极性的烷基基团，具有很好的两亲性。该相容剂的非极性基团和树脂能很好地相容，极性基团与氢氧化物阻燃剂有很强的相互作用。因此，可以在树脂和氢氧化物间起一个桥梁的作用，增强二者的结合力。另外，该相容剂还能促进氢氧化物的分散，这些作用都能共同改善复合材料的韧性，提高其冲击强度，使其能够通过落锤冲击测试。
优选地，所述氢氧化物阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
优选地，所述ABS树脂中丁二烯含量占ABS树脂的质量百分比为20～35％。
优选地，所述磷系阻燃剂为双酚A-双(磷酸二苯酯)或磷酸三苯酯中一种。
优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂中一种。
优选地，所述加工助剂为润滑剂。
优选地，所述润滑剂为酯类或硬脂酸盐类润滑剂。
本发明还提供所述蓄电池外壳专用高韧高刚ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取ABS树脂、氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂、酰胺类相容剂、抗氧剂、加工助剂加入混合机中混合均匀，得到预混物；
S2.将S1制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出后、加工制得。
优选地，所述挤出机的转速为300～500rpm。
所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料在制备蓄电池外壳中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，采用特定的酰胺类润滑剂配合磷系阻燃剂和氢氧化物阻燃剂，不仅使ABS材料具有无卤V-0阻燃，而且还具有高韧性，缺口冲击强度大于15KJ/m2，能够通过蓄电池外壳材料规定的落锤冲击测试。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
ABS树脂：D-120A，国乔石油化学股份有限公司；
氢氧化物阻燃剂A：氢氧化镁，2500-G，辽宁东宇化矿集团有限公司；
氢氧化物阻燃剂B：氢氧化铝，H-WF-01-SP，中州铝业有限公司；
磷系阻燃剂：WSFR-BDP-N2和WSFR-TPP，浙江万盛公司；
抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，受阻酚类抗氧剂THANOX 1010，汽巴CIBA精化公司；
酰胺类相容剂：TAS-2A，源雅化工有限公司；
相容剂A：马来酸酐接枝ABS相容剂，KT-2，青岛绿维化工有限公司；
相容剂B：苯乙烯马来酸酐共聚物相容剂，SMA，深圳帕斯特科技有限公司；
加工助剂：酯类润滑剂，PETS-AP，东莞市诺佳塑化有限公司。
本发明各实施例及对比例的复合材料通过如下过程制备得到：
S1.称取ABS树脂、氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂、酰胺类相容剂、抗氧剂、加工助剂等加入混合机中混合均匀，得到预混物；
S2.将S1制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出、拉条、冷却、切粒制得，挤出工艺温度为190～200℃，喂料速度为80kg/h。
实施例1～6
本实施例提供一系列蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，不同实施例选用的氢氧化物阻燃剂含量和磷系阻燃剂含量不一样，具体配方如表1，以探究不同阻燃剂含量对复合材料性能的影响。
表1实施例1～6复合材料的配方(份)
组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
ABS树脂 70 70 70 70 70 70
氢氧化物阻燃剂 15 20 25 20 20 20
磷系阻燃剂 10 10 10 6 8 12
酰胺类相容剂 1 1 1 1 1 1
磷酸三苯酯 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
抗氧剂 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
加工助剂 10 10 10 10 10 10
实施例7～9
本实施例提供一系列蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，不同实施例选用的相容剂TAS-2A的含量不一样，具体配方如表2，以探究不同TAS 2A含量对复合材料性能的影响。
表2实施例7～9复合材料的配方(份)
组分 实施例7 实施例8 实施例9
ABS树脂 70 70 70
氢氧化物阻燃剂 20 20 20
磷系阻燃剂 10 10 10
酰胺类相容剂 0.5 1.5 2
磷酸三苯酯 0.4 0.4 0.4
抗氧剂 0.6 0.6 0.6
加工助剂 70 70 70
实施例10～12和对比例1～5
表3实施例10～12和对比例1～5的ABS复合材料的配方(份)
Figure BDA0002808778640000041
Figure BDA0002808778640000051
上述实施例和对比例经过以下测试方法或测试标准：
悬臂梁缺口冲击强度：ISO 180-2000；
阻燃等级：UL 94-2018，测试样品厚度为2.0mm；
落锤冲击测试：落锤质量为1kg，测试高度为60cm，测试样品为注塑成型的2.0*100*100mm的方板，总共测试5次。
表4各实施例和对比例的性能测试结果
Figure BDA0002808778640000052
Figure BDA0002808778640000061
从实施例1～3看，随着氢氧化物阻燃剂的增加，复合材料的阻燃等级都为V-0(燃烧熄灭时间越来越短)，冲击强度随之下降，但是都能通过落锤冲击测试。
从实施例4～6看，增加随着磷系阻燃剂加入量，复合材料的阻燃等级都为V-0(燃烧熄灭时间越来越短)，冲击强度随之下降(下降幅度略小于增加氢氧化物)，但是都能通过落锤冲击测试；
从实施例7～9看，酰胺类相容剂的添加量从0.5提高到2份，复合材料的冲击强度也逐步提高，且提升非常显著。同时，复合材料也能达到V-0阻燃和通过落锤冲测试，这说明酰胺类相容剂TAS-2A能够大大提升复合材料的冲击强度，且不影响燃烧性能；
从实施例10～12看，在抗氧剂和加工助剂的所有范围内，复合材料都能达到达到V-0阻燃、通过落锤冲击测试；
从对比例1～3看，缺少氢氧化物阻燃剂或磷系阻燃剂，复合材料不能达到V-0阻燃等级。缺少酰胺类相容剂TAS-2A，复合材料的冲击强度很低，无法通过落锤冲击测试；
从对比例1和4～5看，加入等量的相容剂KT-2和SMA，复合材料的冲击强度略有改善，但是冲击强度仍然较低，无法通过落锤冲击测试。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，包括如下按重量份计算的组分：
Figure FDA0002808778630000011
所述酰胺类相容剂的分子式为RCONXCH2-CH2NXCOR，其中X为C6～C26的一元直链羧酸根，R为C6～C26的烷烃。
2.如权利要求1所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述氢氧化物阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁。
3.如权利要求1所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述ABS树脂中丁二烯含量占ABS树脂的质量百分比为20～35％。
4.如权利要求1所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述磷系阻燃剂为双酚A-双(磷酸二苯酯)或磷酸三苯酯中一种。
5.如权利要求1所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂中一种。
6.如权利要求1所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述加工助剂为润滑剂。
7.如权利要求6所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料，其特征在于，所述润滑剂为酯类或硬脂酸盐类润滑剂。
8.如权利要求1～7任一项所述蓄电池外壳专用高韧高刚ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.称取ABS树脂、氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂、酰胺类相容剂、抗氧剂、加工助剂加入混合机中混合均匀，得到预混物；
S2.将S1制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出后、加工制得。
9.如权利要求8所述蓄电池外壳专用高韧高刚ABS复合材料的制备方法，所述挤出机的转速为300～500rpm。
10.权利要求1～7任一项所述蓄电池专用无卤阻燃ABS材料在制备蓄电池外壳中的应用。
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