專利名稱：一種無鹵阻燃abs樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃ABS樹脂及其制備方法，具體涉及聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷在阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的應(yīng)用，屬于阻燃技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene,簡稱ABS)，是一種開發(fā)于20世紀(jì)40年代的熱塑性工程塑料，由聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)樹脂接枝到聚丁二烯(PB)分子鏈上而成，結(jié)合了三種組分的優(yōu)點，具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)藥品腐蝕性，并且易于加工成型，因此在電子電器、汽車制造、文教娛樂用品以及建材等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的鹵系阻燃材料有其嚴(yán)重的缺點，燃燒時產(chǎn)生有毒、腐蝕性氣體，發(fā)煙量大，對環(huán)境和人類健康造成較大的危害。因此，鹵系阻燃劑的使用受到了一定程度上的質(zhì)疑。歐盟在2006年7月I日實施RoHS指令限制使用多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚，其中對十溴二苯醚的的豁免也被歐洲法院給否決。此外新標(biāo)準(zhǔn)的出臺都強調(diào)環(huán)保的高標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境的兼容性，使傳統(tǒng)的阻燃材料難以滿足。鑒于此，阻燃的無鹵化已是大勢所趨，無鹵、環(huán)保、低煙低毒已經(jīng)成為了阻燃材料開發(fā)的熱點。金屬氫氧化物阻燃劑(氫氧化鋁和氫氧化鎂)具有無毒抑煙的優(yōu)點，作為環(huán)保的無機阻燃劑被應(yīng)用于聚合物阻燃改性當(dāng)中，但是阻燃效率較低由于自身同聚合物的相容性差，往往需要大的添加量才能達(dá)到理想的阻燃效果。如專利CN101508788A所公開的使用氫氧化鎂晶須增強ABS復(fù)合材料的制備方法中，外添加40份氫氧化鎂晶須才能使ABS的氧指數(shù)達(dá)到23. 6%。有機磷系阻燃劑是另一類常用的無鹵阻燃劑，尤其是三苯基磷酸酯、間苯二酚(二苯基磷酸酯)、雙酚A雙(二苯基磷酸酯)等有著廣泛的應(yīng)用。專利CN1616545A公開了使用磷酸酯、聚苯醚、環(huán)氧樹脂以及光熱穩(wěn)定劑等復(fù)配阻燃ABS樹脂的方法，專利CN101845197A公開了使用磷酸酯、聚酰胺等復(fù)配阻燃ABS樹脂的方法。上述方法提高了 ABS樹脂的阻燃性能，但效果并不十分明顯。有機磷系阻燃劑對含羥基物質(zhì)的阻燃作用顯著，是因為可以使其在燃燒過程中形成粘稠的炭化膜以保護下層基材，而ABS樹脂當(dāng)中不含羥基，因此阻燃效果略差。另外磷酸酯類阻燃劑多為液體，有一定的揮發(fā)性且不便加工。膨脹阻燃是無鹵阻燃研究的重點領(lǐng)域，經(jīng)典的聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺體系具有無鹵、低煙、無毒等特點，但其對ABS樹脂阻燃效率不高，添加量較大，與ABS樹脂的相容性差，且吸濕性強。因此對傳統(tǒng)的膨脹阻燃體系進行改進是膨脹阻燃ABS樹脂的重要研究方向。專利CN101659778A公開了使用可膨脹石墨同聚磷酸銨/季戊四醇/三聚氰胺，以及增韌劑等助劑復(fù)配使用阻燃ABS樹脂的方法，可以得到阻燃性能優(yōu)異的復(fù)合材料。蒙脫土(Montmorillonite，簡稱MMT)是一種多層狀的硅酸鹽納米復(fù)合物，由硅氧四面體和鋁氧八面體組成。聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物(APP/MMT納米復(fù)合物)是MMT的硅酸鹽片層結(jié)構(gòu)在APP中完全剝離，形成納米級的分散結(jié)構(gòu)，可以降低APP的水溶性，并且提高其在聚合物中的阻燃效果[CN 101348721A]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種無鹵阻燃ABS樹脂及其制備方法，該物質(zhì)具有良好阻燃性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種無鹵阻燃ABS樹脂，包括ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和助劑；以ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物和雙季戊四醇的總質(zhì)量為100份計算，其中ABS樹脂的質(zhì)量為7(Γ85份，聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為11. 25^22. 5份，雙季戊四醇的質(zhì)量為3. 75 7. 5份，助劑的含量為O. 7 O. 9份，助劑包括聚四氟乙烯(PTFE) 抗熔滴劑和抗氧劑，其中PTFE的質(zhì)量為O. Γ0. 3份，抗氧劑的質(zhì)量為O. 6份，抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物；其中抗氧劑1010與抗氧劑168的質(zhì)量比為1:2 ;該無鹵阻燃ABS樹脂還可以包括包覆紅磷,包覆紅磷的質(zhì)量不大于5份；包覆紅磷所用的包覆劑為蜜胺樹脂。聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物和雙季戊四醇為膨脹阻燃劑，包覆紅磷為協(xié)效阻燃劑。本發(fā)明的一種無鹵阻燃ABS樹脂的制備方法，該方法的具體步驟為I)將ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物和雙季戊四醇在8(T10(TC的鼓風(fēng)干燥箱中烘Hh ；2)將步驟I)得到的ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇與聚四氟乙烯、抗氧劑混合均勻，得到混合物；3)將步驟2)得到的混合物用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒；4)將步驟3)造粒后的粒子在8(T10(TC的烘箱中烘2 3h，再在注塑機上注塑得性能測試所需的標(biāo)準(zhǔn)樣條；5)將步驟4)得到的標(biāo)準(zhǔn)樣條進行阻燃性能測試；阻燃性能測試包括極限氧指數(shù)的測試、UL 94垂直燃燒的測試和錐形量熱儀的測試；通過測試得知膨脹阻燃劑能提高ABS的極限氧指數(shù)的值和UL 94垂直燃燒的等級并降低熱釋放速率及熱釋放速率峰值；上述步驟I)中還可以同時將包覆紅磷在8(Γ100 的鼓風(fēng)干燥箱中烘f 3h ;同時在步驟2)中將包覆紅磷進行混合；上述步驟3)中雙螺桿擠出機從喂料口到機頭的溫度設(shè)置為186°C，191°C，196°C，196°C, 19TC, 185°C ；上述步驟4)中注塑機各段的溫度設(shè)為205°C，205°C，205°C，200°C，195°C，模具溫度為常溫。有益效果本發(fā)明通過將聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷添加到阻燃ABS中，通過測試得知聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷能提高ABS的極限氧指數(shù)的值和UL 94垂直燃燒的等級并降低熱釋放速率和熱釋放速率峰值。
具體實施方式
實施例II)將700g的ABS樹脂、225g的聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、75g的雙季戊四醇在80°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘3h ；2)將步驟I)得到的ABS樹脂和聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇與3g的聚四氟乙烯及4g的168抗氧劑和2g的1010抗氧劑混合均勻；3)將步驟2)得到的混合物利用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒。擠出機從喂料口到機頭的溫度設(shè)置為 186°C，191°C，196°C，196°C，191°C，185°C。4)將步驟3)造粒后的粒子在80°C的烘箱中烘2h，再在注塑機上注塑，分別注塑如下尺寸的樣條120mmX 6mmX 3mm、1 27mm X 12. 7mm X 3. 2mm、1 27mm X 12. 7mmX I. 6mm、和IOOmmX IOOmmX 3mm ;注塑機各段的溫度設(shè)為 205°C，205°C，205°C，200°C，195°C，模具溫度 為常溫。將步驟4)得到尺寸為120mmX6mmX3mm的樣條根據(jù)GB/T2406. 2-2008在英國Rheometric Scientific Ltd制造的FTA II極限氧指數(shù)儀進行測試，測試得其極限氧指數(shù)值(LOI);樣品尺寸為 127mmX12. 7mmX3. 2mm 和 127mmX12. 7mmXl. 6mm 的樣條根據(jù)UL94-2010標(biāo)準(zhǔn)，在江寧分析儀器廠制造的CZF-3垂直燃燒測試儀上進行測試；樣品尺寸為IOOmmX IOOmmX 3mm的樣條根據(jù)IS05660-1標(biāo)準(zhǔn)在英國FTT公司Stanton Redcroft維形量熱儀進行測試，測試得其熱釋放速率峰值(PHRR)。由測試結(jié)果可知聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇可提高ABS的極限氧指數(shù)的值和UL94垂直燃燒的等級并降低熱釋放速率和熱釋放速率峰值，測試結(jié)果見表I。實施例2同實施例1，其中不同的是步驟I)中ABS樹脂的質(zhì)量為600g，聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為300g，雙季戊四醇的質(zhì)量為100g，測試結(jié)果見表I。實施例3I)將700g的ABS樹脂、225g的聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、75g的雙季戊四醇和30g的包覆紅磷在80°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘3h ；2)將步驟I)得到的ABS樹脂和聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇、包覆紅磷與3g的聚四氟乙烯及4g的168抗氧劑和2g的1010抗氧劑混合均勻；3)將步驟2)得到的混合物利用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒。擠出機從喂料口到機頭的溫度設(shè)置為 186°C，191°C，196°C，196°C，191°C，185°C。4)將步驟3)造粒后的粒子在80°C的烘箱中烘2h，再在注塑機上注塑，分別注塑如下尺寸的樣條120mmX 6mmX 3mm、1 27mm X 12. 7mm X 3. 2mm、1 27mm X 12. 7mmX I. 6mm、和IOOmmX IOOmmX 3mm ;注塑機各段的溫度設(shè)為 205°C，205°C，205°C，200°C，195°C，模具溫度為常溫。其測試條件同實施例1，測試結(jié)果見表I。實施例4同實施例3，其中不同包覆紅磷的質(zhì)量為50g，測試結(jié)果見表I。實施例5同實施例3，其中不同的是步驟I)中ABS樹脂的質(zhì)量為850g，聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為112. 5g，雙季戊四醇的質(zhì)量為37. 5g，包覆紅磷的質(zhì)量為50g，測試結(jié)果見表I。實施例6同實施例3，其中不同的是步驟I)中ABS樹脂的質(zhì)量為800g，聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為150g，雙季戊四醇的質(zhì)量為50g，包覆紅磷的質(zhì)量為50g，測試結(jié)果見表I。實施例7同實施例3，其中不同的是步驟I)中ABS樹脂的質(zhì)量為750g聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為187. 5g，雙季戊四醇的質(zhì)量為62. 5g，包覆紅磷的質(zhì)量為50g，測試結(jié)果見表I。
對比例I)將IOOOg的ABS樹脂在80°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘3h ；2)將步驟I)得到的ABS樹脂與3g的聚四氟乙烯及4g的168抗氧劑和2g的1010抗氧劑混合均勻；3)將步驟2)得到的混合物利用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒。擠出機從喂料口到機頭的溫度設(shè)置為 186°C，191°C，196°C，196°C，191°C，185°C。4)將步驟3)造粒后的粒子在80°C的烘箱中烘2h，再在注塑機上注塑，分別注塑如下尺寸的樣條120mmX 6mmX 3mm、1 27mm X 12. 7mm X 3. 2mm、1 27mm X 12. 7mmX I. 6mm、和IOOmmX IOOmmX 3mm ;注塑機各段的溫度設(shè)為 205°C，205°C，205°C，200°C，195°C，模具溫度為常溫。其測試條件同實施例1，測試結(jié)果見表I。表I聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷對ABS阻燃性能的影響
Sampies UL 94 (3.2mm) UL 94 (.1.6mm) LOl (%.) PHRR (kW/'m') 對比例NRNR18.7961
實施例 INRNR26.1-
實施例 2V-ONR34.7224
實施例 3V-OY-I28.5218
文.施洌 4V-OV-O29.6213
實施例 5V-ONR23.8251
實施例 6V-OV-O24.7225
實施例 7V-OY-O26 I218
權(quán)利要求
1.一種無鹵阻燃ABS樹脂，其特征在于該無鹵阻燃ABS樹脂包括ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和助劑；以ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物和雙季戊四醇的總質(zhì)量為100份計算，其中ABS樹脂的質(zhì)量為7(Γ85份，聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物的質(zhì)量為11. 25 22. 5份，雙季戊四醇的質(zhì)量為3. 75 7. 5份，助劑的含量為O. 7 O. 9份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種無鹵阻燃ABS樹脂，其特征在于助劑包括聚四氟こ烯抗熔滴劑和抗氧劑，其中聚四氟こ烯抗熔滴劑的質(zhì)量為O. fO. 3份，抗氧劑的質(zhì)量為O. 6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種無鹵阻燃ABS樹脂，其特征在于抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物；其中抗氧劑1010與抗氧劑168的質(zhì)量比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種無鹵阻燃ABS樹脂，其特征在于該無鹵阻燃ABS樹脂還包括包覆紅磷，包覆紅磷的質(zhì)量不大于5份；包覆紅磷所用的包覆劑為蜜胺樹脂。
5.一種權(quán)利要求I所述的無鹵阻燃ABS樹脂的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為 1)將ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物和雙季戊四醇在8(T10(TC的鼓風(fēng)干燥箱中烘I 3h ； 2)將步驟I)得到的ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇與助劑混合均勻，得到混合物； 3)將步驟2)得到的混合物用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒； 4)將步驟3)造粒后的粒子在80 100で的烘箱中烘2 3h，再在注塑機上注塑得無鹵阻燃ABS樹脂。
6.一種權(quán)利要求4所述的無鹵阻燃ABS樹脂的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為1)將ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷在8(noo°c的鼓風(fēng)干燥箱中烘I 3h ； 2)將步驟I)得到的ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇、包覆紅磷與助劑混合均勻，得到混合物； 3)將步驟2)得到的混合物用雙螺桿擠出機進行熔融共混，擠出造粒； 4)將步驟3)造粒后的粒子在80 100で的烘箱中烘2 3h，再在注塑機上注塑得無鹵阻燃ABS樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無鹵阻燃ABS樹脂的制備方法，其特征在于步驟3)中雙螺桿擠出機從喂料ロ到機頭的溫度設(shè)置為186°C，191°C，196°C，196°C，191°C，185°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無鹵阻燃ABS樹脂的制備方法，其特征在于步驟4)中注塑機各段的溫度設(shè)為205°C，205°C，205°C，200°C，195°C，模具溫度為常溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃ABS樹脂及其制備方法，具體涉及聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷在阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的應(yīng)用，屬于阻燃技術(shù)領(lǐng)域。包括ABS樹脂、聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇、聚四氟乙烯和抗氧劑。本發(fā)明通過將聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷添加到阻燃ABS中，通過測試得知聚磷酸銨與蒙脫土納米復(fù)合物、雙季戊四醇和包覆紅磷能提高ABS的極限氧指數(shù)的值和UL94垂直燃燒的等級并降低熱釋放速率和熱釋放速率峰值。
文檔編號C08K13/06GK102731958SQ20121024342
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者張志遠(yuǎn), 李向梅, 楊榮杰 申請人:北京理工大學(xué)