CN114316500A - 一种无卤阻燃abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤阻燃ABS材料及其制备方法，包括：ABS树脂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂。本发明采用特殊的增韧剂，在起到了很好的增韧效果的同时，还能为磷系和氮系阻燃剂发挥阻燃效果，提供协同作用，使材料达到V‑0阻燃等级。
Description
技术领域
本发明属于塑料材料领域，特别涉及一种无卤阻燃ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)，是一种典型的三元共聚物，它具有刚韧平衡的力学性能、优良的加工性能、优异的尺寸稳定性和易着色等优点，因而被广泛应用于家电、办公设备、汽车和能源等行业。ABS树脂氧指数只有18左右，属于易燃树脂，通过阻燃改性才能满足上述行业的要求。目前，阻燃ABS主要分为溴系阻燃ABS和无卤阻燃ABS，前者占有绝大部分市场份额。但是，溴系阻燃ABS不符合无卤的环保要求，欧美等发达经济体，已经开始出台相关环保法规禁止溴系阻燃剂的使用。因此，无卤阻燃ABS是顺应环保要求的很好选择。尽管如此，常规的无卤ABS材料的冲击强度较差，都不能通过满足产品对韧性的要求。或者，只能做到V-2的无卤阻燃ABS，达不到V-0阻燃等级。
鉴于目前阻燃ABS材料还存在环保和其他性能的不足，因此发明一种综合性能良好的无卤阻燃ABS材料是非常有意义的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无卤阻燃ABS材料及其制备方法，该材料采用特殊的增韧剂，在起到了很好的增韧效果的同时，还能为磷系和氮系阻燃剂发挥阻燃效果，提供协同作用，使材料达到V-0阻燃等级。
本发明提供了一种无卤阻燃ABS材料，按质量份数，包括如下组分：
其中，所述增韧剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物，乙烯-乙酸乙烯共聚物中乙酸乙烯(VA含量)为25～33wt.％。
所述磷系阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯中的至少一种。
所述氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺MCA、三聚氰胺聚磷酸盐FR-NP、聚磷酸铵APP101中的至少一种。
所述相容剂为马来酸酐接枝ABS共聚物KT-2、酰胺润滑剂EBS B50、聚乙烯接枝马来酸酐PE-12H中的至少一种。
所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
优选的，所述ABS材料按质量份数，包括如下组分：
本发明还提供了一种无卤阻燃ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比称取各组分，加入混合机中混合均匀，得到预混物；将预混物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、加工制得无卤阻燃ABS材料。
所述双螺杆挤出机转速为200～350rpm，温度为180-190℃。
本发明还提供了一种无卤阻燃ABS材料在家电、办公设备、汽车中的应用。
在本发明中，在ABS材料中通过加入磷系和氮系阻燃剂，发挥协同阻燃作用，使ABS材料具备一定阻燃能力。同时加入的乙烯-乙酸乙烯共聚物作为增韧剂对阻燃ABS材料进行有效增韧，提高其冲击强度。值得一提的是，乙烯-乙酸乙烯共聚物结构中含有极性的羧基官能团，而羧基官能团与磷系和氮系阻燃剂有很好的相亲性，非极性的乙烯基与ABS有很好的相亲性。因此，乙烯-乙酸乙烯共聚物可以起一个桥梁的作用，来间接增强二者的相互作用，提高材料的韧性。另一方面，磷系阻燃剂发挥阻燃效果，需要酸源的存在(能够在强酸作用下，脱氢脱氧，形成水的物质)。乙烯-乙酸乙烯共聚物含有羧基，因此可以作为酸源在阻燃过程中，协同磷系阻燃剂发挥更高效的阻燃效果。因为乙烯-乙酸乙烯共聚物有这种阻燃协同作用，所以可以减少无机阻燃剂的加入量，同时达到V-0阻燃等级，进而降低无机阻燃剂对材料韧性和外观的影响。
有益效果
本发明采用磷系和氮系阻燃剂来提供阻燃性能，同时采用特殊的增韧剂作为酸源来发挥协同阻燃作用，同时还能对材料进行有效增韧，本发明的产品兼具了较好的韧性、加工性能和良好的阻燃性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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1：D-120A，国乔石油化学股份有限公司；
ABS树脂2：ABS DG-MG29，天津大沽化工股份有限公司；
磷系阻燃剂：双酚A双(二苯基磷酸酯)，市售；
氮系阻燃剂：氰尿酸三聚氰胺，市售；
乙烯-乙酸乙烯共聚物增韧剂：Elvax EVA 420，VA含量为19wt.％；Elvax EVA360，VA含量为25wt.％；Elvax EVA 260，VA含量为28wt.％；Elvax EVA 150，VA含量为33wt.％；Elvax EVA 40W，VA含量为40wt.％，美国杜邦公司；
其他增韧剂：高胶粉ABS POW HR181，韩国锦湖石油化学公司；硅氧烷MR-01，日本钟渊化学工业公司；
相容剂：马来酸酐接枝ABS相容剂，KT-2，青岛绿维化工有限公司；聚乙烯接枝马来酸酐PE-12H，杭州金微纳米新材料有限公司；酰胺润滑剂EBS B50，山东强森化工有限公司；
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，市售。
以上实施例和对比例所用原料为同一种市售产品。
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：
按配比称取各组分，加入混合机中混合均匀，得到预混物；将预混物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、加工制得无卤阻燃ABS材料。双螺杆挤出机转速为200～350rpm，180-190℃。
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(A型缺口)；
弯曲强度：ISO 178-2000；
阻燃等级：UL 94-2018，测试样品厚度为2.0mm。
表1各实施例复合材料的配方(重量份)
表2各对比例复合材料的配方(重量份)
表3各实施例和对比例的性能测试结果
| 性能 | 阻燃等级 | 悬臂梁缺口冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) | 弯曲强度(MPa) |
| 实施例1 | V-0 | 12.1 | 1922 |
| 实施例2 | V-0 | 14.3 | 1867 |
| 实施例3 | V-0 | 15.6 | 1705 |
| 实施例4 | V-0 | 16.1 | 1743 |
| 实施例5 | V-0 | 14.5 | 1884 |
| 实施例6 | V-0 | 13.7 | 1843 |
| 实施例7 | V-0 | 14.0 | 1882 |
| 实施例8 | V-0 | 12.5 | 1895 |
| 实施例9 | V-0 | 13.2 | 1885 |
| 实施例10 | V-0 | 12.5 | 1905 |
| 对比例1 | V-2 | 16.2 | 1739 |
| 对比例2 | V-0 | 9.6 | 1987 |
| 对比例3 | V-2达不到 | 18.5 | 1645 |
| 对比例4 | V-2达不到 | 17.7 | 1689 |
| 对比例5 | V-0 | 7.9 | 1943 |
| 对比例6 | V-2达不到 | 18.3 | 1839 |
| 对比例7 | V-2达不到 | 17.8 | 1812 |
| 对比例8 | V-2达不到 | 5.4 | 2031 |
| 对比例9 | V-2 | 11.1 | 1964 |
| 对比例10 | V-0 | 16.7 | 1677 |
由实施例1-10和对比例1-4可以看到，特定的乙烯-乙酸乙烯共聚物增韧剂(VA含量为25-33wt.％)，在起到很好的增韧效果的同时，还能为磷系和氮系阻燃剂发挥阻燃效果，提供协同作用，使材料达到V-0阻燃等级，而其他VA含量的乙烯-乙酸乙烯共聚物增韧剂(对比例1-2)无法达到此性能要求，VA含量过低，无法达到V-0阻燃；VA含量过高，增韧效果差，冲击强度偏低。另外，其他增韧剂虽然可以起到增韧效果，但是达不到V-0阻燃等级(对比例3-4)。
从实施例2和实施例9-10可以看到，相容剂马来酸酐接枝ABS共聚物的增容效果比聚乙烯接枝马来酸酐和酰胺润滑剂更好，材料的韧性更高。
从实施例2和对比例5-8可以看到，乙烯-乙酸乙烯共聚物需要和磷系、氮系阻燃剂以及相容剂复配才能达到协同效果，同时达到V-0阻燃等级和较好的韧性。
从实施例1-3和对比例9-10可以看到，随着乙烯-乙酸乙烯共聚物增韧剂添加量的增加，材料的冲击强度(韧性)不断提高，弯曲强度(刚性)不断下降。当乙烯-乙酸乙烯共聚物的含量小于15分时，材料中的VA含量过低，达不到V-0阻燃等级，并且韧性也差。当乙烯-乙酸乙烯共聚物的含量超过25份时，材料的弯曲强度会低于1700MPa时，刚性太低，材料容易发生变形。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无卤阻燃ABS材料，其特征在于：按质量份数，包括如下组分：
其中，所述增韧剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物，乙烯-乙酸乙烯共聚物中乙酸乙烯为25～33wt.％。
2.根据权利要求1所述的ABS材料，其特征在于：所述磷系阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的ABS材料，其特征在于：所述氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、聚磷酸铵中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的ABS材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝ABS共聚物、酰胺润滑剂、聚乙烯接枝马来酸酐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的ABS材料，其特征在于：按质量份数，包括如下组分：
7.一种如权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比称取各组分，加入混合机中混合均匀，得到预混物；将预混物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、加工制得无卤阻燃ABS材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机转速为200～350rpm，温度为180-190℃。
9.一种如权利要求1所述的无卤阻燃ABS材料在家电、办公设备、汽车中的应用。
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