CN114410056B - 一种阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料改性技术领域，涉及一种阻燃ABS复合材料及其制备方法。本发明通过在ABS基体中加入包覆红磷使材料的热变形温度升高，并且利用多壁碳纳米管将外界和空气与复合材料隔离，大大提高了复合材料的阻燃性能，本发明制备方法简单，原料简单易得，适用于大规模的工业生产。
Description
技术领域
本发明属于塑料改性技术领域，涉及一种阻燃ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
随着人们对火灾发展过程的认识和生命财产的重视，如何更好地预防火灾是当前人们面临的一个重大问题。目前，大多数的高分子材料都经过阻燃处理，才能更好地得到应用，烟灰盒总成是汽车内饰产品的重要组成部分，它为车乘人员在旅途过程中提供了生活方便。烟灰缸作为提升汽车内饰品质的一个重要零部件，在设计中要实现其实用性和美观性，同时，需满足一系列的法规要求，其设计的优劣显得尤为重要，烟灰缸作为汽车内饰的零部件，一个最主要的特征就是其阻燃性。
ABS树脂是一种三元共聚物，共聚单体包括丙烯腈(AN)，丁二烯(BD)，苯乙烯(St)，ABS树脂内部结构包括分散相和连续相(通常也被称为基体)两个部分，其中连续相主要是苯乙烯.丙烯腈共聚物(SAN)，分散相则由橡胶粒子及其表面或内部接枝的SAN组成。因此，ABS树脂兼具了三种组分各自的优异性能，如聚丙烯腈的耐化学性，刚性和耐热性，聚丁二烯的韧性以及聚苯乙烯的加工流变性能。但是ABS树脂本身属于易燃塑料，并且其氧指数仅仅只有17.5％，在燃烧过程中还伴有浓烟，因而纯的ABS在使用过程中对人们的生命及财产构成较大威胁。目前ABS树脂进行阻燃通过加入卤素，但是加入卤素后复合材料在燃烧过程中易产生大量卤化氢等有毒气体，所以含卤阻燃剂逐步被无卤阻燃剂替代，目前的无卤ABS阻燃复合材料的阻燃性能有待进一步提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有高氧指数和优异阻燃性能的阻燃ABS复合材料。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种阻燃ABS复合材料，所述ABS复合材料包括如下质量份数的原料：95-105份ABS、4-6份白度化红磷阻燃剂、0.5-1份多壁碳纳米管、3-5份酚醛树脂、0.1-0.3份抗氧剂、0.5-1.5份润滑剂。
在上述的一种阻燃ABS复合材料中，白度化包覆红磷粒径为5-10μm。
随着白度化包覆红磷含量的增加，会导致复合材料形变温度先增加后降低，因为复合材料的热形变温度与其自身的粘度和模量成正比，白度化包覆红磷加入时材料的粘度增加，限制了分子链的热运动，同时热形变温度测试时施加的负荷较小，白度化包覆红磷还能够起到物理交联的作用，提高模量，较小材料的弹性形变和塑性形变，进而使材料的热变形温度升高，但是过量的白度化包覆红磷会使材料的缺陷增多，热变形温度降低，本发明需要严格控制包覆红磷的加入量，且需要控制白度化包覆红磷粒径为5-10μm。
在上述的一种阻燃ABS复合材料中，多壁碳纳米管为经硝酸改性的多壁碳纳米管。
在上述的一种阻燃ABS复合材料中，多壁碳纳米管管径为15-18nm，长度为20-25μm。本发明将多壁碳纳米管羧基化可以大幅度提高多壁碳纳米管在ABS中的分散性，在复合材料燃烧过程中，多壁碳纳米管在基材表面会形成网络状碳层，抑制ABS分子链热运动，减少融滴，将外界和空气与复合材料隔离，从而起到阻燃作用。
在上述的一种阻燃ABS复合材料中，抗氧剂为质量比1：(0.5-1.5)的抗氧剂1010和抗氧剂168。
在上述的一种阻燃ABS复合材料中，润滑剂为氨基硅油。
本发明还提供了一种阻燃ABS复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、配置上述原料；
S2、将包覆红磷、多壁碳纳米管、酚醛树脂、抗氧剂、润滑剂均匀混合，然后经双螺杆挤出机进行熔融挤出；
S3、然后通过平板硫化机模压成型。
在上述的一种阻燃ABS复合材料的制备方法中，步骤S2双螺杆挤出机温度为200-220℃，螺杆转速为300-320rpm。
在上述的一种阻燃ABS复合材料的制备方法中，步骤S3平板硫化机温度为150-180℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在ABS基体中加入包覆红磷使材料的热变形温度升高，并且利用多壁碳纳米管将外界和空气与复合材料隔离，大大提高了复合材料的阻燃性能，本发明制备方法简单，原料简单易得，适用于大规模的工业生产。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
S1、按照质量份数配置如下原料：100份ABS、5份平均粒径8μm白度化包覆红磷、0.8份改性多壁碳纳米管、4份酚醛树脂、0.2份抗氧剂、1.0份氨基硅油。抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
改性多壁碳纳米管的制备具体为：取平均管径为16nm，长度为23μm的多壁碳纳米管至于烧瓶中，加入8mol/L硝酸溶液，室温超声8min，置于55℃油浴中反应5h，然后用无水乙醇清洗至中性，在50℃下进行真空干燥20h，然后放入低温等离子体中，在空气氛围下200W功率处理5min。
S2、将包覆红磷、多壁碳纳米管、酚醛树脂、抗氧剂、润滑剂均匀混合，然后经双螺杆挤出机进行熔融挤出；双螺杆挤出机温度为210℃，螺杆转速为310rpm。
S3、然后通过平板硫化机模压成型得阻燃ABS复合材料；平板硫化机温度为160℃。
实施例2：
S1、按照质量份数配置如下原料：95份ABS、4份平均粒径5μm白度化包覆红磷、0.5份改性多壁碳纳米管、3份酚醛树脂、0.1份抗氧剂、0.5份氨基硅油。抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
改性多壁碳纳米管的制备具体为：取平均管径为15nm，长度为20μm的多壁碳纳米管至于烧瓶中，加入8mol/L硝酸溶液，室温超声8min，置于55℃油浴中反应5h，然后用无水乙醇清洗至中性，在50℃下进行真空干燥20h，然后放入低温等离子体中，在空气氛围下200W功率处理5min。
S2、将包覆红磷、多壁碳纳米管、酚醛树脂、抗氧剂、润滑剂均匀混合，然后经双螺杆挤出机进行熔融挤出；双螺杆挤出机温度为200℃，螺杆转速为300rpm。
S3、然后通过平板硫化机模压成型得阻燃ABS复合材料；平板硫化机温度为150℃。
实施例3：
S1、按照质量份数配置如下原料：105份ABS、6份平均粒径10μm白度化包覆红磷、1份改性多壁碳纳米管、5份酚醛树脂、0.1份抗氧剂、1.5份氨基硅油。抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂168。
改性多壁碳纳米管的制备具体为：取平均管径为18nm，长度为25μm的多壁碳纳米管至于烧瓶中，加入8mol/L硝酸溶液，室温超声8min，置于55℃油浴中反应5h，然后用无水乙醇清洗至中性，在50℃下进行真空干燥20h，然后放入低温等离子体中，在空气氛围下200W功率处理5min。
S2、将包覆红磷、多壁碳纳米管、酚醛树脂、抗氧剂、润滑剂均匀混合，然后经双螺杆挤出机进行熔融挤出；双螺杆挤出机温度为220℃，螺杆转速为320rpm。
S3、然后通过平板硫化机模压成型得阻燃ABS复合材料；平板硫化机温度为180℃。
实施例4：
与实施例1的区别，仅在于，包覆红磷为普通包覆红磷。
实施例5：
与实施例1的区别，仅在于，多壁碳纳米管管径为30nm，长度为30μm。
对比例1：
与实施例1的区别，仅在于，实施例1未加入包覆红磷。
对比例2：
与实施例1的区别，仅在于，实施例1未加入改性多壁碳纳米管。
对比例3：
与实施例1的区别，仅在于，实施例1加入未改性的多壁碳纳米管。
表1：实施例1-5、对比例1-3制备的阻燃ABS复合材料性能检测结果
从上述结果可知，本发明通过在ABS基体中加入包覆红磷和多壁碳纳米管，使材料的热变形温度升高，并且利用多壁碳纳米管将外界和空气与复合材料隔离，大大提高了复合材料的阻燃性能，本发明制备方法简单，原料简单易得，适用于大规模的工业生产。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下质量份数的原料：100份ABS、5份白度化包覆红磷、0.8份多壁碳纳米管、4份酚醛树脂、0.2份抗氧剂、1.0份润滑剂；
白度化包覆红磷的粒径为8μm；
多壁碳纳米管为经硝酸改性的多壁碳纳米管；
多壁碳纳米管的管径为16nm，长度为23μm；
所述阻燃ABS复合材料的制备方法包括如下步骤：
S1、配置上述原料；
S2、将白度化包覆红磷、多壁碳纳米管、酚醛树脂、抗氧剂、润滑剂均匀混合，然后经双螺杆挤出机进行熔融挤出；
S3、然后通过平板硫化机模压成型；
抗氧剂为质量比1：1的抗氧剂1010和抗氧剂168；
润滑剂为氨基硅油；
步骤S2双螺杆挤出机温度为210℃，螺杆转速为310rpm；
步骤S3平板硫化机温度为160℃。
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