一种阻燃ABS材料及其制备方法与流程

本发明涉及阻燃材料制备技术领域，特别是涉及一种阻燃ABS材料及其制备方法。

背景技术：

ABS材料是丙烯腈、1-3-丁二烯以及苯乙烯三种单体的枝接共聚物，又称ABS树脂。其是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料，被广泛的应用于不同的领域。

在实际使用过程中，可以通过对ABS树脂添加不同的辅料使其具备各种特性。而阻燃ABS材料是其中的一种在家电等行业应用非常广泛的ABS材料。

各种的阻燃ABS材料中，有卤阻燃ABS材料是其中开发最早，制备和使用技术最为成熟，用量最大的阻燃材料，广泛的应用在各种家电的制造中。其它的无卤阻燃材料受限于开发的时间、成本或者材料等的限制，与传统的有卤阻燃材料相比，应用的范围和用量有限。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有的有卤阻燃ABS材料在试制制件时，由于卤素的存在，会腐蚀模具和浇口。另外，有卤阻燃ABS材料在燃烧时会产生刺鼻的烟雾，在火灾发生时容易造成二次伤害。

技术实现要素：

本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种阻燃ABS材料及其制备方法，能够解决现有技术中有卤阻燃ABS材料腐蚀性强，燃烧时产生刺鼻烟雾的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种阻燃ABS材料。该阻燃ABS材料的原料包括：水滑石和抑烟剂。

可选地，按重量份计，所述阻燃ABS材料的原料组成为：

可选地，按重量份计，所述阻燃ABS材料的原料组成为：

可选地，按重量份计，所述阻燃ABS材料的原料组成为：

可选地，所述抑烟剂为钼酸铵、硼酸锌、三氧化钼中的一种或者多种。

可选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴代三嗪中的一种或者多种。

可选地，所述协效阻燃剂为三氧化二锑、亚磷酸二胺、季戊四醇中的一种或者多种。

可选地，所述助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、碳酸钙、滑石粉中的一种或者多种。

可选地，所述ABS树脂为单一ABS树脂或者混合ABS树脂；所述混合ABS树脂包括两种以上具有不同力学性能的ABS树脂。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种制备如上所述的阻燃ABS材料的方法。该方法包括：

将原料加入高速混合机中混合2-5分钟；

将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒；所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

本发明实施例的阻燃ABS材料及其制备方法，通过在有卤阻燃ABS材料中添加水滑石，通过离子交换来捕捉成型过程中的卤化物，避免了有卤阻燃ABS材料在成型过程中对于模具和浇口的腐蚀。另外，添加的抑烟剂能够减少材料在燃烧过程中产生的烟雾，避免了火灾发生时的二次伤害。

附图说明

图1是本发明实施例提供水滑石的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的阻燃ABS材料的制备方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种阻燃ABS材料。该阻燃ABS材料可以包括ABS基材、含卤阻燃辅料、水滑石以及抑烟剂。

其中，该水滑石是一种合成板双金属化合物。如图1所示，为本实施例提供的水滑石的夹层结构。其由带正电荷的主体板块夹层10和层间阴离子20通过非共价键相互作用组装而成，在成型过程中，可以通过离子交换的方式吸取产生的卤化氢以避免腐蚀浇口或模具(如夹层间阴离子为CO₃^2-时，容易被Cl^-和Br^-等其它无机阴离子交换出来)。

在本发明实施例中，该水滑石可以是镁铝碳酸根型水滑石(Mg₅Al₂(OH)₁₆·CO₃·mH₂O)。镁铝碳酸根型水滑石结构非常类似于水镁石[Mg(OH)₂]，由MgO₆八面体共用棱形成单元层，位于层上的Mg²⁺可在一定的范围内被Al³⁺同晶取代，使得板块层带正电荷，层间有可交换的CO₃^2-与板块上的正电荷平衡，使得整体结构呈电中性。

层板间阴离子CO₃^2-通过氢键连接，使得层间阴离子具有可交换性，这是它具有吸酸性的结构基础,能够容易被其它无机阴离子交换出来。另外，水滑石还存在一些可以在不破坏板块夹层结构条件下释放的水分子。这样的水分子使得水滑石也能够提供一定的阻燃性。

其它不同的水滑石也具有相类似的可交换的层间阴离子，具有吸酸性和阻燃性，添加到阻燃ABS材料后，能够降低对于模具的腐蚀和提高阻燃性。

添加的抑烟剂能够在该ABS材料燃烧过程中形成包覆层，减少了未完全燃烧的物质的脱落从而很好的控制了燃烧发烟量，避免了火灾中的二次伤害。

在本实施例中，具体可以使用多种不同类型的ABS基材，在这样的ABS基材制造过程中添加上述的水滑石和抑烟剂这样的小分子。具体的ABS组分可以根据实际的应用情况或者使用性能要求等作出调整或者选择。

本发明另一实施例还提供了一种阻燃ABS材料，按重量份计，所述阻燃ABS材料的原料组成为：ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；水滑石0-4；抑烟剂0-4以及助剂0.7。

在本实施例中，水滑石和抑烟剂的重量份数均为0-4份，其余为有卤阻燃ABS材料的配方组成。该抑烟剂具体可以是钼酸铵、硼酸锌、三氧化钼中的一种或者多种，添加后能够形成包覆层，具有足够的抑烟效果。

其中，该ABS树脂是阻燃ABS材料的基材，可以是单一种类的ABS树脂或者是由两种不同力学性能ABS树脂混合的混合基材。具体可以选择使用高强度高韧性的树脂或者由高强度树脂和高韧性树脂组成的混合物。在一些实施例中，具体可以选择拉伸强度大于45MPa的树脂，冲击强度大于30KJ/m²的树脂的混合物，使最终获得的阻燃ABS材料具有足够的力学性能，满足使用要求。

该阻燃剂可以是十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴代三嗪中的一种或者多种。协效阻燃剂可以使用三氧化二锑、亚磷酸二胺、季戊四醇中的一种或者多种。这样的阻燃剂和协效阻燃剂的配合，能够提供足够的阻燃效果。

在本发明实施例中，该增韧剂可以是高胶粉、SBS、MBS、氯化聚乙烯的一种或者多种；抗氧剂可以是抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或者多种。进一步的，还可以调整或者添加一些其它不同的助剂，例如硬脂酸、硬脂酸盐、碳酸钙、滑石粉或者其一种或多种的组合。

为进一步的解释和说明水滑石和抑烟剂的添加效果，以下提供若干阻燃ABS材料的实施例。

实施例1：(空白对照组，没有添加水滑石和抑烟剂)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3以及助剂0.7。

如图2所示，该制备过程为：

S1：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。

S2：将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例2：(没有添加抑烟剂的对照组)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；水滑石2以及助剂0.7。

制备过程：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。然后，将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例3：(没有添加水滑石的对照组)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；抑烟剂2以及助剂0.7。

制备过程：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。然后，将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例4：(添加有抑烟剂和水滑石的实验组)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；水滑石2；抑烟剂2以及助剂0.7。

制备过程：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。然后，将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例5：(添加有抑烟剂和水滑石的实验组)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；水滑石3；抑烟剂3以及助剂0.7。

制备过程：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。然后，将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例6：(添加有抑烟剂和水滑石的实验组)

原料组分：按重量份计，ABS树脂70；阻燃剂15；协效阻燃剂4；增韧剂10；抗氧剂0.3；水滑石4；抑烟剂4以及助剂0.7。

制备过程：将原料加入高速混合机中混合2-5分钟。然后，将混合均匀后的原料通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，所述双螺杆挤出机的挤出加工温度为180-220摄氏度。

实施例7:(性能测试实验)

将实施例1-6获得的ABS材料颗粒在180-220摄氏度的注塑机中注塑成型，制成用于各种不同测试的样条(如拉伸、弯曲、冲击、阻燃等)。

其中，拉伸样条尺寸为：长度(mm)150±2；宽度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

弯曲样条尺寸为：长度(mm)80±2；宽度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

冲击样条尺寸为：长度(mm)80±2；宽度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2；缺口剩余宽度(mm)8±0.2。

热变形样条尺寸为：长度(mm)80±2；宽度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

阻燃样条尺寸为：长度(mm)125±5；宽度(mm)13±0.5；厚度(mm)1.5±0.1。

然后，将上述样条在(23±2)℃，湿度(50±10)％的环境中放置88h后，按照国际标准对这些样条进行测试。

其中，性能测试数据中的“模具腐蚀占比”是使用中国专利申请“一种阻燃材料对模具的腐蚀性能的确定方法、装置及其系统”(专利申请号201610825506.5)中提供的腐蚀性测试方法对模具进行模拟腐蚀后，随机选取模具上的多个不同的区域并计算在区域内腐蚀面积的比例，最后计算出各个区域中腐蚀面积的比例的平均值的方法获得。

具体的性能测试数据如下表所示:

首先，根据表中实施例1、实施例2、实施例3的性能检测结果可以看出：加入水滑石后，能够大幅度的降低阻燃材料的腐蚀性，但其对燃烧产生的烟雾几乎没有影响(实施例2显示)。

另一方面，抑烟剂可以大大减少阻燃材料燃烧时产生的烟雾，但无法减少模具的腐蚀(实施例3显示)。

如上所述，水滑石的板层状结构可以捕捉材料中的卤素，可以大幅度减少酸性物质对模具的腐蚀。而添加抑烟剂可以在燃烧时可以形成包附层，减少不完成燃烧的物质脱落，从而大幅度的减少发烟量。

其次，根据表中实施例2、实施3、实施例4的性能检测结果可以看出，同时加入水滑石和抑烟剂可以同时减少模具腐蚀和发烟量，能够达到降低腐蚀和消除烟雾的效果。

另外，在实施例4,5中显示，加入水滑石和抑烟剂后，材料拉伸性能和弯曲性能都有所提高，但抗冲击能力有所下降。这是基于水滑石和抑烟剂均适于小分子填充，可以提高材料的刚性，但不利于应力释放的特点。

再次，根据表格中实施例4、实施例5、实施例6的性能检测结果可以看出，随着水滑石和抑烟剂加入量的增加，材料的模具腐蚀和发烟量都在减少，但减少的幅度并未随加入量的上升而相应的提高。

另外，随着水滑石和抑烟剂的增加，ABS材料的力学性能，特别是冲击性能下降非常明显(实施例6)。这样的力学性能并不利于ABS材料在各个方法的应用。其是基于添加了大量的小分子，导致材料刚性过度提高，相对应的使得抗冲击应力能力大幅度的减少。

综合上述的分析结果，可以看出实施例4和实施例5提供的阻燃ABS材料，通过添加合适分量的水滑石和抑烟剂，能够在获得足够的减少模具腐蚀和降低燃烧发烟量的同时保持ABS材料的优良力学性能，便于有卤阻燃ABS材料的应用。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。