CN112608580A - 一种阻燃abs组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种阻燃abs组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃ABS组合物，包括如下重量份的组分：ABS树脂58～88.8份；环状磷腈化合物10～25份；DOPO衍生物5～15份；加工助剂0.2～2份，所述环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物的重量比为(1～3)：1。本发明采用环状磷腈化合物与DOPO衍生物复配，使得ABS组合物能够达到无卤阻燃V‑1等级以上，且两者之间的复配在不增加增韧剂的情况下还能保持其力学性能。该组合物可以用于制备家用电器外壳中的应用。

Description

一种阻燃ABS组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种工程塑料领域，更具体地，涉及一种阻燃ABS组合物及其制备方法和应用。
背景技术
ABS属于三元共聚物，其化学结构中含有聚丁二烯橡胶组份，具有易燃性，相比工程材料，其在燃烧过程中难以成炭，实现高等级阻燃性能具有较大技术难度。目前ABS材料常用作家用电器的外壳，这些产品在使用过程中会因过热、漏电、和老化等原因引起火灾，对人们的生命造成巨大威胁。阻燃ABS目前都可以实现V-0，V-1和V-2阻燃等级，但是只有V-2等级可以实现无卤阻燃，V-0等级目前只有溴系阻燃体系才可以实现，也就是有卤阻燃，溴系阻燃ABS材料在燃烧过程中会产生较大的烟雾及毒气，对人体健康会造成很大伤害，无卤阻燃体系在燃烧过程中产生的危害性较小，是未来阻燃材料的发展趋势，也一直成为研究的热点，但是目前能够满足无卤V-0阻燃ABS材料，都存在一些性能上的缺陷，比如力学性能差，限制了无卤阻燃ABS材料的应用。
中国专利(CN104968691A)公开了一种用于制备具有改善的表面的ABS组合物的方法，该专利虽然公开了磷系阻燃剂用来提高其阻燃，但是该组合物的力学性能的优劣并未可知。
因此，目前现有的ABS组合物存在无法同时保证无卤V-1阻燃等级以上和力学性能高的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不能同时具有无卤V-1阻燃等级以上和高力学性能的缺陷，提供一种阻燃ABS组合物。
本发明的另一目的在于提供一种阻燃ABS组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种阻燃ABS组合物的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种阻燃ABS组合物，所述组合物包括如下组分：
Figure BDA0002808784310000011
Figure BDA0002808784310000021
所述环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物重量比为(1～3)：1。
本发明采用环状磷腈化合物与DOPO衍生物复配，使得ABS组合物能够达到无卤阻燃V-0等级，且发明人意外发现，当选用环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物的重量比为(1～3)：1时，在不增加增韧剂的情况下还能保持其力学性能，DOPO衍生物发挥反应型阻燃作用，具有添加量低，阻燃效率高，与磷腈协同复配，才能起到增效阻燃作用和力学性能。
所述ABS树脂的相对密度为1.03～1.08％，聚丁二烯含量为12～25％。
优选地，所述环状磷腈化合物为有如下结构通式的化合物：
Figure BDA0002808784310000022
其中，R基团选自-SiOH2、-NHR、-NH2、-NR2、-NCH、-NCO、-N(CH3)、-C6H5、-CH2CH3、-CH3中的一种。
优选地，所述环状磷腈化合物的R基团选自-C6H5。
所述环状磷腈化合物的磷含量12％～15％，熔点110～125℃。
磷元素的含量的测试方法为：取0.4～0.6g待测样品粒子置于圆底烧瓶，加10mL浓H2SO4和5mLH2O2，置于480℃的电热板进行消解直至完全碳化，需要35～45min；碳化结束后进行冷却5min，然后加适量H2O2，判断是否完全碳化，未完全则继续加H2O2直至完全碳化，然后在100mL容量瓶中进行冷却定容，过滤，离心取上清液，然后进行电感耦合等离子体发射光谱测试ICP。
优选地，所述DOPO衍生物为具有以下结构通式的化合物：
Figure BDA0002808784310000031
其中R'取代基选自-NHR、-NH2、-NR2、-H、-NCH、-NO3、-NCO、-N(CH3)、-N2Cl、-CH3、-C6H3(OH)2中的一种。
优选地，其中R取代基选自-H，所述DOPO衍生物的熔点在115-130℃。
优选地，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂中的至少一种，所述润滑剂选自硬脂酰胺类润滑剂，例如EBS B50、EB-FF、EBS P400、WK1890。
优选地，所述抗氧剂选自烷基单酚类、烷基多酚类或硫代双酚类中的一种或几种。
优选地，所述抗滴落剂选自聚四氟乙烯类化合物，例如，SN80-SA7，POLY TS 30A。
本发明还提供了一种阻燃ABS组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1.称量ABS树脂、环状磷腈化合物、DOPO衍生物以及加工助剂，将上述原料投入混料机中混合均匀，得到预混料；
S2.将步骤S1制备好的预混料送入挤出机中，挤出，后加工得到阻燃ABS组合物。
所述后加工为过水冷却，造粒。
所述阻燃ABS组合物在制备家用电器外壳制品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种阻燃ABS组合物，采用环状磷腈化合物与DOPO衍生物复配，使得ABS组合物能够达到无卤阻燃V-1等级以上并且保持高力学性能。
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：ABS 0215A，吉林石化，相对密度1.04g/cm3,丁二烯含量18％；
环状磷腈化合物A：结构中R基团为-C6H5基团，HT-231，磷含量13％，熔点115℃，山东泰星新材料股份有限公司；
环状磷腈化合物B：结构中R基团为-CH3，磷含量12％，熔点110℃，市售；
环状磷腈化合物C：结构中R基团为-F，磷含量13％，熔点117℃，市售；
环状磷腈化合物D：结构中R基团为-NH2，磷含量12％，熔点118℃，市售；
DOPO衍生物A：结构中R基团为-H；DOPO阻燃剂，荆门市东昕生物科技有限公司；
DOPO衍生物B：结构中R基团为-CH3，市售；
DOPO衍生物C：结构中R基团为-NH2，市售；
DOPO衍生物D：结构中R基团为对苯二酚取代基，市售；
加工助剂：抗氧剂，选用巴斯夫公司，Irganox 1010；
润滑剂：选用常州可赛公司，EBS B50；
抗滴落剂：广州熵能公司，SN80-SA7；
所述抗氧剂：润滑剂：抗滴落剂的重量比为1:3:1。
下面结合实施例来详细说明本发明。
下面实施例1～17和对比例1～5均通过以下方法制备ABS组合物，按照表1～表4的重量比称取各组分，在350r/min的转速，200℃温度进行生产，具体步骤如下：
S1.称量ABS树脂、环状磷腈化合物、DOPO衍生物以及加工助剂后，将上述原料投入高速搅拌混料机中混合均匀，得到预混料；
S2.将步骤S1制备好的预混料送入挤出机中，挤出，过水冷却，造粒得到阻燃ABS组合物。
表1实施例1～5的配方
质量份数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
ABS树脂 58 65 75 88.8 65
环状磷腈化合物A 15 15 15 15 10
DOPO衍生物A 10 10 10 10 5
加工助剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
表2实施例6～11的配方
质量份数 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11
ABS树脂 65 65 65 65 65 65
环状磷腈化合物A 10 20 25 15 15 15
DOPO衍生物 10 10 10 5 8 15
加工助剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
表3实施例12～17的配方
质量份数 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17
ABS树脂 65 65 65 65 65 65
环状磷腈化合物A — — — 15 15 15
环状磷腈化合物B 15 — — — — —
环状磷腈化合物C — 15 — — — —
环状磷腈化合物D — — 15 — — —
DOPO衍生物A 10 10 10 — — —
DOPO衍生物B — — — 10 — —
DOPO衍生物C — — — — 10 —
DOPO衍生物D — — — — — 10
加工助剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
表4对比例1～5的配方
质量份数 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
ABS树脂 65 65 65 65 65
环状磷腈化合物A — — 15 25 10
DOPO衍生物A — 10 — 5 15
加工助剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
表5性能测试方法：
检测项目 执行标准 测试条件 单位
悬臂梁缺口冲击强度 ISO 180/1A：2000 4mm,23℃ KJ/m<sup>2</sup>
垂直燃烧 UL 94：2015 2.0mm /
表6性能测试结果
Figure BDA0002808784310000051
Figure BDA0002808784310000061
从实施例1～4看，随着ABS树脂的增加，其缺口冲击强度略微上升，这是因为树脂的含量增多，聚丁二烯含量增多，所以缺口冲击强度增加。
从实施例2和6～8看，随着环状磷腈化合物的增加，其缺口冲击强度略微下降，这是因为环状磷腈化合物与ABS树脂相容性差，随着环状磷腈化合物的增加，其缺口冲击强度稍有下降。
从实施例2和9～11看，随着DOPO衍生物的增加，其缺口冲击强度略微下降，这是因为DOPO衍生物与ABS树脂相容性差，随着DOPO衍生物的增加，其缺口冲击强度稍有下降。
从实施例12～14看，选择不同类型的环状磷腈化合物，为V-1阻燃等级，当R基团的-CH3和-NH2磷腈化合物的冲击强度要好于-F基团的磷腈化合物。
从实施例15～17看，选择不同DOPO衍生物，为V-1阻燃等级不变，但是当R基团的-CH3和-NH2的DOPO衍生物的冲击强度要好于R基团为对苯二酚取代基。
从对比例1～3看，当不添加环状磷腈化合物和DOPO衍生物时或者两者只添加其一，都不能满足V-0阻燃，从对比例4和5看，若环状磷腈化合物与DOPO衍生物的质量比高于3:1，其力学性能急剧下降；当环状磷腈化合物与DOPO衍生物的质量比低于1:1，其阻燃等级达不到V-2。
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)

1.一种阻燃ABS组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002808784300000011
所述环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物的重量比为(1～3)：1。
2.如权利要求1所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述环状磷腈化合物为以下结构通式的化合物：
Figure FDA0002808784300000012
其中，R基团选自-SiOH2、-NHR、-NH2、-NR2、-NCH、-NCO、-N(CH3)、-C6H5、-CH2CH3、-CH3中的一种。
3.如权利要求2所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述环状磷腈化合物的R基团选自-C6H5。
4.如权利要求1所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述DOPO衍生物为以下结构通式的化合物：
Figure FDA0002808784300000013
其中R'取代基选自-NHR、-NH2、-NR2、-H、-NCH、-NO3、-NCO、-N(CH3)、-N2Cl、-CH3或-C6H3(OH)2中的一种。
5.如权利要求4所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述DOPO衍生物的R'选自-H。
6.如权利要求1所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂中至少一种。
7.如权利要求6所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述抗氧剂为烷基单酚类，烷基多酚类或硫代双酚类中的一种或几种。
8.如权利要求6所述阻燃ABS组合物，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类化合物。
9.如权利要求1～8任一项所述阻燃ABS组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.称量ABS树脂、环状磷腈化合物、DOPO衍生物以及加工助剂后，将上述原料投入混料机中混合均匀，得到预混料；
S2.将步骤S1制备好的预混料送入挤出机中挤出，后加工得到阻燃ABS组合物。
10.权利要求1～8任一项所述阻燃ABS组合物在制备家用电器外壳中的应用。
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