一种阻燃ABS组合物及其制备方法和应用与流程

一种阻燃abs组合物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及工程塑料领域，更具体地，涉及一种阻燃abs组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.abs属于三元共聚物，其化学结构中含有聚丁二烯橡胶组份，具有易燃性，相比工程材料，其在燃烧过程中难以成炭，实现高等级阻燃性能具有较大技术难度。目前abs材料常用作家用电器的外壳，这些产品在使用过程中会因过热、漏电、和老化等原因引起火灾，对人们的生命造成巨大威胁。阻燃abs目前都可以实现v
‑
0，v
‑
1和v
‑
2阻燃等级，但是只有v
‑
2等级可以实现无卤阻燃，v
‑
0等级目前只有溴系阻燃体系才可以实现，也就是有卤阻燃，溴系阻燃abs材料在燃烧过程中会产生较大的烟雾及毒气，对人体健康会造成很大伤害，无卤阻燃体系在燃烧过程中产生的危害性较小，是未来阻燃材料的发展趋势，也一直成为研究的热点，但是目前能够满足无卤v
‑
0阻燃abs材料，都存在一些性能上的缺陷，比如力学性能差，限制了无卤阻燃abs材料的应用。
3.无卤阻燃目前也存在需要加入大量含磷阻燃剂才能达到阻燃效果，但是有机磷的加入会使材料塑化，力学性能损失严重，尤其是冲击性能下降超过80％。
4.中国专利(cn102690491a)公开了一种耐热无卤阻燃abs类树脂组合物及其制备方法，该专利虽然公开了磷
‑
氮系阻燃剂和有机次磷酸盐复配提高其阻燃，但是其光泽度下降，冲击强度低，有的只能达到3kj/m2且该专利只能部分达到v
‑
0阻燃等级。
5.因此，目前现有的abs组合物存在无法同时保证无卤v
‑
1阻燃等级以上和力学性能高的问题。


技术实现要素：

6.本发明为克服现有的abs组合物光泽度低、冲击强度低、以及不能满足无卤v
‑
1级以上阻燃等级的缺陷，提供一种阻燃abs组合物。
7.本发明的另一目的在于提供所述阻燃abs组合物的制备方法。
8.本发明的另一目的在于提供所述阻燃abs组合物的应用。
9.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
10.一种阻燃abs组合物，包括如下按重量份计算的组分：
[0011][0012]
本发明采用环状磷腈化合物、有机次膦酸盐与氮系阻燃剂的复配，提升了阻燃体
系的阻燃效率，降低了阻燃剂的添加量，最大程度地保留了abs的物理性能，保持所述组合物具有v
‑
1阻燃的情况下，还能够保持力学性能和光泽度。其中引入氮系阻燃剂能够降低有机磷总含量，提高力学性能，氮系阻燃剂的含量少，其光泽度又能保持在较高水平。
[0013]
所述abs树脂的相对密度为1.03～1.08％，聚丁二烯含量为12～25％。
[0014]
优选地，所述环状磷腈化合物、有机次膦酸盐与氮系阻燃剂的重量份比为(3～2):(1.5～1):(1～0.5)，当上述环状磷腈化合物、有机次膦酸盐与氮系阻燃剂的比值在这个范围内，光泽度保持较高水平。
[0015]
优选地，所述环状磷腈化合物为以下结构通式的化合物：
[0016][0017]
其中，r基团选自
‑
sioh2、
‑
nhr、
‑
nh2、
‑
nr2、
‑
nch、
‑
no3、
‑
nco、
‑
n(ch3)、
‑
ch3或
‑
c6h5中的一种。
[0018]
更优选地，所述环状磷腈化合物的r基团选自
‑
c6h5。
[0019]
优选地，所述有机次膦酸盐为以下结构通式的化合物：
[0020][0021]
其中r'选自
‑
sih3、
‑
sicl3、
‑
sihcl2、
‑
siho3、
‑
((ch3)5si)2o、
‑
nhr、
‑
nh2、
‑
nr2、
‑
nch、
‑
no3、
‑
c(ch3)3、
‑
nco、
‑
n(ch3)或
‑
c2h5中的一种。
[0022]
更优选地，所述有机次膦酸盐的r'选自
‑
c2h5。
[0023]
优选地，所述氮系阻燃剂为具有以下结构通式的化合物：
[0024]
[0025]
其中聚合度n满足：2≤n＜1600，所述氮系阻燃剂中的磷含量30％～32％，氮含量为14％～16％，磷氮元素有助于促进阻燃效率，提升阻燃性能。
[0026]
氮元素的测试方法：采用氧弹燃烧法进行前处理，然后用离子色谱进行分析。氧弹燃烧法是取5
‑
10g左右样品，在高压氧的密闭系统内完全燃烧，通过碱溶液来吸收样品燃烧后的残余气体，用离子色谱仪测量吸收液中元素出峰时间和面积，用外标法定量。
[0027]
磷元素的含量的测试方法为：取0.4～0.6g待测样品粒子置于圆底烧瓶，加10ml浓h2so4和5ml h2o2，置于480℃的电热板进行消解直至完全碳化，需要35min
‑
45min；碳化结束后进行冷却5min，然后加适量h2o2，判断是否完全碳化，未完全则继续加h2o2直至完全碳化，然后在100ml容量瓶中进行冷却定容，过滤，离心取上清液，然后进行电感耦合等离子体发射光谱测试icp。
[0028]
优选地，所述加工助剂为抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂中的至少一种。
[0029]
所述抗氧剂选自烷基单酚类，烷基多酚类、硫代双酚类中的一种或几种。
[0030]
所述润滑剂选自硬脂酰胺类润滑剂，例如ebs b50、eb
‑
ff、ebs p400或wk1890。
[0031]
优选地，所述抗滴落剂选自聚四氟乙烯类化合物。
[0032]
本发明还提供一种阻燃abs组合物的制备方法，包括以下步骤：
[0033]
s1.称量abs树脂、环状磷腈化合物、有机次膦酸盐、氮系阻燃剂以及加工助剂后，将上述原料投入混料机中混合均匀，得到预混料；
[0034]
s2.将步骤s1制备好的预混料送入挤出机中挤出，后加工得到阻燃abs组合物。
[0035]
所述后加工为过水冷却，造粒。
[0036]
所述阻燃abs组合物在制备家用电器、办公用品中的应用。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0038]
本发明提供一种阻燃abs组合物，采用环状磷腈化合物、有机次膦酸盐与氮系阻燃剂的复配，所述组合物具有v
‑
1等级以上阻燃的情况下，还能够保持力学性能和光泽度。其中引入氮系阻燃剂能够降低有机磷总含量，提高力学性能和耐热性能，氮系阻燃剂的含量少，其光泽度又能保持在较高水平。
具体实施方式
[0039]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0040]
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。
[0041]
以下实施例及对比例中采用的原料如下：
[0042]
abs树脂：苯乙烯
‑
丙烯腈
‑
丁二烯共聚物，abs 0215a，吉林石化，相对密度1.04g/cm3，聚丁二烯含量19％；
[0043]
环状磷腈化合物a：结构中r基团为
‑
c6h5，ht
‑
231，山东泰星新材料股份有限公司；
[0044]
环状磷腈化合物b：结构中r基团为
‑
ch3，市售；
[0045]
环状磷腈化合物c：结构中r基团为
‑
f，市售；
[0046]
环状磷腈化合物d：结构中r基团为
‑
nh2，市售；
[0047]
有机次膦酸盐a：结构中r'为
‑
c2h5基团，m
‑
116,上海力道公司；
[0048]
有机次膦酸盐b：结构中r'基团为
‑
nh2，市售；
[0049]
有机次膦酸盐c：结构中r'基团为异丁基，市售；
[0050]
有机次膦酸盐d：二乙基次膦酸锌，yt
‑
zdp950，安庆市月铜钼业有限公司；
[0051]
氮系阻燃剂a：聚磷酸铵，磷含量32％，聚合度n为1500，氮含量为14％～16％，吴江市明凯精细化工有限公司；
[0052]
氮系阻燃剂b：聚磷酸铵，磷含量31％，聚合度n为1200，市售；
[0053]
加工助剂：烷基单酚类抗氧剂，irganox 1010，巴斯夫公司；
[0054]
硬质酰胺类润滑剂，ebs b50，常州可赛公司；
[0055]
聚四氟乙烯类抗滴落剂，sn80
‑
sa7，广州熵能公司。
[0056]
下面结合实施例来详细说明本发明。
[0057]
下面实施例1～19和对比例1～5均通过以下方法制备阻燃abs组合物，按照表1
‑
表4的重量比称取各组分；具体步骤如下：
[0058]
s1.称量abs树脂、环状磷腈化合物、有机次膦酸盐、氮系阻燃剂以及加工助剂后，将上述原料投入高速搅拌混料机中混合均匀，得到预混料；
[0059]
s2.将步骤s1制备好的预混料送入挤出机中，挤出，挤出温度为190
‑
220℃，螺杆主机转速400r/min，喂料转速350r/min，然后过水冷却，造粒得到阻燃abs组合物。
[0060]
表1实施例1～8的配方
[0061][0062]
表2实施例9～15的配方
[0063]
[0064][0065]
表3实施例16～19的配方
[0066]
质量份数实施例16实施例17实施例18实施例19abs树脂70707070环状磷腈化合物a20202020有机次膦酸盐a———10有机次膦酸盐b10———有机次膦酸盐c—10——有机次膦酸盐d——10—氮系阻燃剂a555—氮系阻燃剂b———5加工助剂0.50.50.50.5
[0067]
表4对比例1～5的配方
[0068]
质量份数对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5abs7070707070环状磷腈化合物a2020——30有机次膦酸盐a10——1010氮系阻燃剂a——5—20加工助剂0.50.50.50.50.5
[0069]
表5性能测试方法：
[0070]
检测项目执行标准测试条件单位悬臂梁缺口冲击强度iso 180/1a:20004mm,23℃kj/m2垂直燃烧ul 94：20152.0mm/光泽度iso
‑
2813：201460
°
ave./
[0071]
表6各实施例和对比例的数据
[0072]
[0073][0074]
从实施例1～4看，随着环状磷腈化合物含量的增加，材料保持v
‑
0阻燃等级，其缺口冲击强度有所下降，这是因为环状磷腈化合物，氮系阻燃剂与abs树脂相容性稍差，对于性能具有一定负面影响，但是整体性能较好，具有产业化应用价值，正是因为环状磷腈化合物与有机次膦酸盐的存在，所以下降幅度不大；由于3～4的环状磷腈化合物、有机次膦酸盐和氮系阻燃剂具有较好的配比，其光泽度较高。
[0075]
从实施例2和5～7看，随着有机次膦酸盐含量的增加，依然保持v
‑
0阻燃，有机次膦酸盐与abs树脂相容性较差，其缺口冲击强度下降，但是因为实施例6环状磷腈化合物、有机
次膦酸盐和氮系阻燃剂具有较好的配比，其光泽度较高。
[0076]
从实施例9～12看，随着氮系阻燃剂含量的增加，依然保持v
‑
0阻燃，实施例9的环状磷腈化合物、有机次膦酸盐与氮系阻燃剂的重量份比在(3～2):(1.5～1):(1～0.5)之外，其光泽度下降，均差于对比例10～12。
[0077]
从实施例13～15看，当环状磷腈化合物的r基团选择为
‑
ch3和
‑
nh2时的力学性能要好于r基团为
‑
f，且阻燃为v
‑
1等级。
[0078]
从实施例16～18看，当有机次膦酸盐的r'基团为
‑
nh2的力学性能要好于r'基团的异丁基，阻燃为v
‑
1等级，选择二乙基次膦酸锌的有机次磷酸盐也能达到v
‑
1阻燃，且有较好的力学性能；从实施例19看，选择三聚氰胺做氮系阻燃剂，也能达到v
‑
1阻燃和较好的力学性能。
[0079]
从对比例1～4看，不加入氮系阻燃剂、环状磷腈化合物或者有机次膦酸盐其中的至少一种，都不能相互配合提高阻燃等级。从对比例5看，当时用较大量的环状磷腈化合物与氮系阻燃剂时，虽然能达到v
‑
0阻燃，但是其缺口冲击强度和光泽度都剧烈下降。
[0080]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。