CN115044161B - 一种阻燃abs材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃ABS材料及其制备方法与应用。阻燃ABS材料包括以下重量份计的组分：ABS树脂74‑84.5份、磷酸阻燃剂12‑17份、辅助阻燃剂3‑7份、加工助剂0.2‑1份、含有羧酸根的酰胺类润滑剂0.2‑1份。本发明通过在合适橡胶含量的ABS树脂中加入合适比例复配的磷酸阻燃剂、1,3,5‑三嗪类化合物协效阻燃剂，可以有效降低阻燃剂的添加量，添加含有羧酸根的酰胺类润滑剂，提高阻燃体系的阻燃稳定性，得到的阻燃ABS材料阻燃效率高，达到无卤V‑0等级，同时维持较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃ABS材料领域，尤其是一种阻燃ABS材料及其制备方法与应用。
背景技术
阻燃ABS材料由于具有良好的力学性能和加工性能，被广泛应用于产品外壳，主要包括视听设备、办公用品、家用电器、电子电器等。
目前，阻燃ABS材料存在两大阻燃体系，卤系阻燃体系和无卤阻燃体系。卤系阻燃体系以溴系、氯系、氟系为主，具有优异的综合性能，研究应用比较成熟，产品的市场占有率较高。卤系体系的阻燃ABS材料在欧盟等发达国家的消费市场会受到相关环保法规的影响，因此，对于这部分市场需要发展无卤阻燃材料，以满足当地环保法规的要求。无卤阻燃体系，其中的磷酸酯体系最为成熟，与ABS的树脂的相容性较好，不会对材料冲击性能和光泽度产生很大影响，但是阻燃效率较低，只能达到V-2等级的阻燃性能，不能实现V-0等级阻燃，应用领域极为有限。因此，为解决无卤阻燃ABS的技术难题，开发了一种新型无卤阻燃体系，可以实现较高的阻燃效率，达到V-0阻燃等级，具有重要价值。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种阻燃 ABS材料及其制备方法与应用。该阻燃ABS材料具有较高的阻燃效率，达到无卤V-0等级，同时维持较好的力学性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种阻燃ABS材料，包括以下重量份计的组分：ABS树脂74-84.5份、磷酸阻燃剂12-17份、辅助阻燃剂 3-7份、加工助剂0.2-1份、含有羧酸根的酰胺类润滑剂0.2-1份；其中，所述磷酸阻燃剂结构式如下：
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6可以相同，也可以不同，代表-H或者-C2H5；
所述辅助阻燃剂为1,3,5-三嗪类化合物，其结构式如下：
其中，R1、R2、R3相同，代表-NH2。辅助阻燃剂主要发挥气相阻燃作用，磷酸阻燃剂发挥高效的凝聚相阻燃作用，只采用其中一种阻燃作用时燃烧时间较长，较难在低添加量下实现V-0阻燃等级，二者同时使用具有较好的协效作用，大大提高了阻燃效率，降低了阻燃剂的总添加量。
优选地，所述加工助剂为抗滴落剂。
本发明采用的润滑剂为含有羧酸根的酰胺类润滑剂，此类润滑剂结构中含有极性基团与非极性基团，极性的羧酸根基团能够与辅助阻燃剂三嗪环上的取代基伯胺相互作用，提升阻燃剂与树脂的相容性，提升力学性能，同时有助于阻燃剂等无机粉体在树脂中的分散，提升材料的阻燃稳定性，提高材料阻燃等级。
优选地，所述ABS树脂的橡胶含量为15～28wt％，橡胶含量过低影响材料韧性，橡胶含量过高会造成材料的拉伸强度下降，达到相应阻燃等级需要添加更高比例的阻燃剂。
上述阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：将ABS树脂、磷酸阻燃剂、辅助阻燃剂、加工助剂混合，挤出造粒，干燥，得到阻燃ABS材料。
优选地，所述挤出造粒采用双螺杆挤出机，长径比为40:1，挤出温度为 180-220℃，螺杆转速为500-800转/分钟。
所述阻燃ABS材料注塑成型，得到样条，注塑条件为：料筒温度190-220℃、注塑压力50-65MPa、速度50-70cm3/s。
上述阻燃ABS材料在制备消费品外壳中的应用，例如空调电控盒外壳，针式打印机外壳等。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明通过在合适橡胶含量的ABS树脂中加入合适比例复配的磷酸阻燃剂、 1,3,5-三嗪类化合物协效阻燃剂，可以有效降低阻燃剂的添加量，添加含有羧酸根的酰胺类润滑剂，提高阻燃体系的阻燃稳定性，得到的阻燃ABS材料达到无卤V-0等级，同时维持较好的力学性能。
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，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
ABS树脂1：ABS AG10NP-AK，中国台湾化学纤维股份有限公司，其橡胶含量为27wt％；
ABS树脂2：ABS自制，40％SAN NF2200-AK与60％ABS POW HR181 共混，制得橡胶含量为35.4％的ABS树脂；SAN NF2200-AK，中国台湾化学纤维股份有限公司，其橡胶含量为0wt％；ABS POW HR181，韩国锦湖股份有限公司，其橡胶含量为59wt％；
ABS树脂3：ABS自制，78％SAN NF2200-AK与22％ABS POW HR181 共混，制得橡胶含量为13.0％的ABS树脂；
ABS树脂4：ABS AG15AA-H，中国台湾化学纤维股份有限公司，其橡胶含量为18wt％；
磷酸阻燃剂1：R取代基相同，均为-H，上海力道新材料股份有限公司， M-116S；
磷酸阻燃剂2：R取代基相同，均为-CH2CH3，北京华威锐科化工有限公司， OP 935；
磷酸阻燃剂3：R取代基不相同，R1、R3、R5是-H，R2、R4、R6是-OCH2CH3， CAS：39148-24-8，阿拉丁试剂；
辅助阻燃剂1：R1、R2和R3相同，为-NH2，阿拉丁试剂；
辅助阻燃剂2：R1和R2相同，R3不相同，R1和R2为-C6H5，R3为-Cl，2-氯-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪，CAS：3842-55-5，阿拉丁试剂；
辅助阻燃剂3：R均不相同，分别为-OCH3，-CH3，-NH2，CAS：1668-54-8，阿拉丁试剂；
润滑剂1：含有羧酸根的酰胺类润滑剂，苏州兴泰国安化学助剂有限公司， TAS-2A；
润滑剂2：不含有羧酸根的酰胺类润滑剂乙撑双硬脂酰胺，EBS B50，广州润锋化工有限公司；
聚四氟乙烯抗滴落剂：SN80-SA7，市售。
下述实施例和对比例中，平行实验中使用的是相同的抗滴落剂。
实施例和对比例
实施例和对比例的阻燃ABS材料，组分、重量份及性能测试结果分别如表 1和表2所示。
实施例和对比例的阻燃ABS材料制备方法如下：
将组分混合均匀，输送到双螺杆挤出机中，挤出机螺杆各段温度控制在200℃之间，双螺杆挤出机的长径比为40:1，螺杆转速为600转/分钟，挤出造粒，干燥，得到阻燃ABS材料。将阻燃ABS材料加入到注塑机成型到所需测试的样条，注塑条件为料筒温度210℃，注塑压力为60MPa，速度为60cm3/s。
将实施例和对比例的阻燃ABS材料样条进行性能测试，测试标准或方法如表3所示。
表1
表2
表3
| 检测项目 | 单位 | 测试标准 |
| 拉伸强度 | MPa | ASTM D638：2014 |
| 悬臂梁缺口冲击强度 | J/m | ASTM D256：2010 |
| 阻燃等级 | Class | UL 94:2016 |
从表1和表2可以看出：辅助阻燃剂与磷酸阻燃剂共同作用可以达到V-0的阻燃效果，二者具有较好的协效复配阻燃作用，带羧酸根的酰胺类润滑剂改善了辅助阻燃剂、磷酸阻燃剂与ABS树脂的界面相容性，提升材料的力学性能，同时有助于阻燃剂等无机粉体在树脂中的分散，提升材料的阻燃稳定性，提高材料阻燃等级，达到无卤V-0等级。同时，本发明的阻燃ABS材料拉伸强度维持在35MPa以上，悬臂梁缺口冲击维持在26J/m以上，具有较好的力学性能，符合材料的应用需求。
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 (6)
1.一种阻燃ABS材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：ABS树脂74-84.5份、磷酸阻燃剂12-17份、辅助阻燃剂3-7份、加工助剂0.2-1份、含有羧酸根的酰胺类润滑剂0.2-1份；其中，所述磷酸阻燃剂结构式如下：
其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6可以相同，也可以不同，代表-H或者-C2H5；
所述辅助阻燃剂为1,3,5-三嗪类化合物，其结构式如下：
其中，R1、R2、R3相同，代表-NH2。
2.根据权利要求1所述阻燃ABS材料，其特征在于，所述ABS树脂的橡胶含量为15～28wt％。
3.根据权利要求1所述阻燃ABS材料，其特征在于，所述加工助剂为抗滴落剂。
4.权利要求1-3任一项所述阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将ABS树脂、磷酸阻燃剂、辅助阻燃剂、加工助剂、含有羧酸根的酰胺类润滑剂混合，挤出造粒，干燥，得到阻燃ABS材料。
5.根据权利要求4所述阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，所述挤出造粒采用双螺杆挤出机，长径比为40:1，挤出温度为180-220℃，螺杆转速为500-800转/分钟。
6.权利要求1-3任一项所述阻燃ABS材料在制备消费品外壳中的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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