CN104327441A - 一种蒙脱土协效阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，该材料由以下的组分组成：ABS树脂60.0-85.0wt%，磷系阻燃剂15.0-35.0wt%，氮系阻燃剂0.0-25.0wt%，蒙脱土0.4-5.0wt%，硅系协效剂0.0-10.0wt%，增容剂0.5-15.0wt%，抗氧剂0.6-0.8wt%。本发明采用磷系阻燃剂与氮系或者硅系协效剂协同使用，并加入蒙脱土协效阻燃，采用熔融共混挤出的制备方法。一方面可以提高阻燃效率，提升无卤阻燃ABS复合材料的力学、加工及其他物理性能；另一方面可以减少燃烧过程中释放出有毒气体量，低烟少毒，是一种环境友好型阻燃材料。

Description

一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料及其制备方法

技术领域

    本发明属于无卤阻燃ABS材料，具体涉及到一种磷系协效阻燃ABS复合材料。 

背景技术

ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯腈/苯乙烯的共聚物和苯乙烯/丁二烯共聚物的共混物，英文名称是Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS)，它是丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中丙烯腈占15%-35%，丁二烯占5%-30%，苯乙烯占40-60%。随着三种成分比例的变化，ABS树脂的物理机械性能随之改变。ABS树脂是一种强度高、韧性好、耐热、耐低温、耐化学药品腐蚀、机械强度和电器性能优良，易于加工成型的热塑型高分子材料。ABS广泛用于汽车、电子电器、建材、包装、体育用品，机械仪表工业等领域。随着国内ABS树脂在汽车、电子电器、建材等行业年需求量的增加，阻燃ABS的需求量逐年增加。目前，国内外研究者开始纷纷尝试着将各类无卤阻燃剂应用于ABS，以期获得低毒、少烟、高效环保绿色的无卤阻燃ABS产品。 

目前，ABS树脂及其合金的无卤阻燃体系包括含磷、氮、硅阻燃体系以及无机阻燃体系。氢氧化铝和氢氧化镁是最为常用的两种无机阻燃剂，因具有无毒、抑烟、价格低廉等优势而广泛用于ABS的阻燃改性，但是无机粉末填料的阻燃效率较低，添加量达到40%以上才有可能达到UL94V-0阻燃等级，另外无机阻燃剂与ABS相容性差，大量无机填料使得ABS树脂中材料的力学性能下降严重，外观和加工性能急剧恶化。 

蒙脱土脱土系蒙皂石粘土（包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土）经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，是最有商业用途的无机高分子类增稠剂。具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添加（通常采用螺杆共混）。主要包括有机蒙脱土、无机蒙脱土、钠基蒙脱土、纳米有机蒙脱土等，均可用于无卤阻燃、阻燃、增强增韧。 

发明内容

   本发明的目的是针对无卤阻燃剂对ABS的阻燃效率低的缺点，提供一种蒙脱土协效无卤阻燃ABS复合材料，本发明中提供的阻燃ABS复合材料采用磷系和氮系协效阻燃体系或磷系和硅系阻燃剂协同使用，并加入环保无污染的蒙脱土加强阻燃，可以提高无卤阻燃ABS材料的阻燃效率，提升无卤阻燃ABS复合材料的综合力学性能；而且减少燃烧过程中释放出的有毒的气体，低烟少毒。因此本发明中的蒙脱土协效阻燃ABS复合材料是一种环境友好型阻燃材料。 

一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，该材料由以下的组分组成：ABS树脂60.0-85.0 wt%，磷系阻燃剂15.0-35.0wt%，氮系阻燃剂0.0-25.0wt%，蒙脱土0.4-5.0wt%，硅系协效剂0.0-10.0wt%，增容剂0.5-15.0wt%，抗氧剂0.6-0.8wt%。 

以上组分均为重量百分比，其中ABS优选65.0-75.0wt%，磷系阻燃剂优选15.0-20.0wt%，氮系阻燃剂优选0.0-15.0wt%，硅系阻燃剂优选1.0-8.0wt%，增容剂优选1.2-8.0wt%，抗氧剂优选0.6-0.75wt%. 

所述的磷系阻燃剂包括焦磷酸盐、聚磷酸盐、有机次磷酸盐、无机次磷酸盐和磷酸盐中的一种或多种。

所述的氮系阻燃剂包括三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺盐、蜜胺及其盐和胍盐中的一种或多种。 

所述的蒙脱土包括有机蒙脱土、无机蒙脱土、钠基蒙脱土、纳米有机蒙脱土的一种或多种。 

所述的硅系协效剂包括硅烷、硅树脂、二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷（POSS）中的一种或多种。 

所述的相容剂包括甲基丙烯酸酯-丁苯橡胶-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、ABS-g-MAH、SEBS-g-MAH、丙烯酸酯-缩水甘油酯-乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯醋酸乙烯酯和丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。 

所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料的制备方法是采用熔融共混挤出的方法，其特征在于，具体的工艺过程和共混条件如下： 

（1）将干燥好的阻燃剂、蒙脱土、协效剂、相容剂和抗氧剂按配比在高速混合机中混合均匀作为阻燃剂的复配剂。

（2）将PC/ABS合金和阻燃剂的复配剂，加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，双螺杆挤出机各段的温度为190-235℃，熔融挤出后冷却造粒。 

具体实施方式

    以下通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。 

实施例1

将20.0wt%焦磷酸盐、10.0 wt%双氰胺、0.4wt%无机蒙脱土、1.0wt%甲基苯基硅氧烷、8.0wt%乙烯-丙烯酸酯共聚物、0.6%抗氧剂（0.3wt%1010和0.3wt%168）放入粉碎机中混合均匀后制得复配的阻燃改性剂，然后与60.0wt%ABS混合均匀后，放入双螺杆挤出机中，在190-235℃中熔融挤出，并冷却造粒。所得的蒙脱土协同阻燃的ABS材料的LOI为27.2%，UL94垂直燃烧级别为V-0。

实施例2

将18.0wt%次磷酸铝、0.5wt%有机蒙脱土、8.0wt%硅树脂、0.75wt%甲基丙烯酸酯-丁苯橡胶-苯乙烯共聚物、0.75wt%抗氧剂（0.3wt%1010和0.45wt%168）放入粉碎机中粉碎均匀后制得复配的阻燃改性剂，然后与72.0wt%ABS混合均匀后，放入双螺杆挤出机中，在195-220℃熔融挤出，并冷却造粒。所得的蒙脱土协同阻燃的ABS材料的LOI为27.0%，UL94垂直燃烧级别为V-0。

实施例3

将15.0wt%二乙基次磷酸铝、15.0wt%氰脲酸三聚氰胺盐、5.0wt%有机蒙脱土、1.2wt%乙烯-甲基丙烯酸酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、0.8%抗氧剂放入粉碎机中混合均匀后制得复配的阻燃改性剂，然后与63.0wt%的ABS混合均匀后，放入双螺杆挤出机中，在200-235℃中熔融挤出，并冷却造粒。所得的蒙脱土协同阻燃的ABS材料的LOI为26.8%，UL94垂直燃烧级别为V-0。

本发明实施例制备的蒙脱土协效阻燃ABS复合材料按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，其物理性能分别按我国国家标准和美国UL标准测试。其中ABS树脂是德国巴斯夫GP22。本发明各实施例中蒙脱土协效阻燃ABS复合材料相应的物理性能见表1。 

拉伸强度                GB1040 

断裂伸长率                     GB1040

Izod 缺口冲击强度         GB1843

弯曲强度                        GB9341

燃烧性                            UL94

LOI                                 GB/T 2406-93 

表1实施例阻燃ABS的机械性能和阻燃性能

性能	实施例1	实施例2	实施例3
				拉伸强度/MPa	41.2	39.4	38.9
拉伸模量/GPa	2.20	2.45	2.41
				伸长率/%	6	6	5
缺口冲击强度 / KJ/m2	4.4	4.3	4.2
				弯曲强度/ MPa	62.4	61.9	60.8
弯曲模量/ GPa	4.15	4.35	4.23
				阻燃等级/3.2mm	V-0	V-0	V-0
氧指数（LOI）/%	27.2	27.0	26.8

Claims (7)

1.一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，该材料由以下的组分组成：

     ABS树脂                  60.0-85.0 wt%

     磷系阻燃剂                 15.0-35.0wt%

     氮系阻燃剂                 0.0-25.0wt%

     蒙脱土                     0.4-5.0wt%

硅系协效剂                 0.0-10.0wt%

     增容剂                     0.5-15.0wt%

抗氧剂                     0.6-0.8wt%

以上组分均为重量百分比，其中ABS优选65.0-75.0wt%，磷系阻燃剂优选15.0-20.0wt%，氮系阻燃剂优选0.0-15.0wt%，硅系阻燃剂优选1.0-8.0wt%，增容剂优选1.2-8.0wt%，抗氧剂优选0.6-0.75wt%。

2.根据权利要求1所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述的磷系阻燃剂包括焦磷酸盐、聚磷酸盐、有机次磷酸盐、无机次磷酸盐和磷酸盐中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述的氮系阻燃剂包括三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺盐、蜜胺及其盐和胍盐中的一种或多种。

4. 根据权利要求3所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述的蒙脱土包括有机蒙脱土、无机蒙脱土、钠基蒙脱土、纳米有机蒙脱土的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述的硅系协效剂包括硅烷、硅树脂、二甲基硅氧烷、甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷（POSS）中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述的相容剂包括甲基丙烯酸酯-丁苯橡胶-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、ABS-g-MAH、SEBS-g-MAH、丙烯酸酯-缩水甘油酯-乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、乙烯- 丙烯酸酯共聚物、乙烯醋酸乙烯酯和丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种蒙脱土协效阻燃ABS复合材料的制备方法是采用熔融共混挤出的方法，其特征在于，具体的工艺过程和共混条件如下：

（1）将干燥好的阻燃剂、蒙脱土、协效剂、相容剂和抗氧剂按配比在高速混合机中混合均匀作为阻燃剂的复配剂；

（2）将PC/ABS合金和阻燃剂的复配剂，加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，双螺杆挤出机各段的温度为190-235℃，熔融挤出后冷却造粒。