CN106543635A - 一种隔热阻燃的abs材料以及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：ABS树脂100份，相容剂5～10份，增韧剂6～11份，抗氧剂1～1.5份，润滑剂3～4份，耐刮擦剂0.5～1份，抗菌剂1.5～2份，耐磨剂1～1.5份，改性海泡石纤维15～20份。本发明还提供了该隔热阻燃的ABS材料的制备方法。本发明所提供的ABS材料具有很好的隔热性和阻燃性。

Description

一种隔热阻燃的ABS材料以及制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，特别是涉及一种隔热阻燃的ABS材料以及制备方法。
背景技术
ABS树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯，具有高强度、低重量的特点。ABS树脂是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04～1.06g/cm3，它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。
ABS树脂电镀可以在-25℃～60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，因此可被用于家电外壳、玩具等日常用品。
例如，公开号为CN101864141B、公开日为2011.08.03、申请人为华东理工大学的中国发明专利文件公开了“一种改性的ABS抗静电材料及其制备方法”，所述的抗静电材料是将聚醚酯酰胺、马来酸酐接枝ABS树脂(或者苯乙烯马来酸酐共聚物SMA)、ABS树脂、氧化锌晶须、偶联剂及其它添加剂按照一定比例混合后，在注射机中熔融，注射成产品。该发明所制备的抗静电ABS材料具有低表面电阻、永久抗静电、颜色浅和力学性能佳的优点，且成本适中、无毒无污染、成型加工工艺简单，易于实现，有广泛的应用前景，然而，该ABS抗静电材料还存在阻燃性以及隔热性较差的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种隔热阻燃的ABS材料，其具有很好的隔热性和阻燃性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：ABS树脂100份，相容剂5～10份，增韧剂6～11份，抗氧剂1～1.5份，润滑剂3～4份，耐刮擦剂0.5～1份，抗菌剂1.5～2份，耐磨剂1～1.5份，改性海泡石纤维15～20份。
优选地，本发明所述ABS树脂中的丁二烯含量为40～50％。
优选地，本发明所述相容剂为ABS-g-MAH。
优选地，本发明所述增韧剂为MBS。
优选地，本发明所述抗氧剂为抗氧剂2921。
优选地，本发明所述润滑剂为三硬脂酸甘油酯。
优选地，本发明所述耐刮擦剂为芥酸酰胺。
优选地，本发明所述抗菌剂为载银磷酸锆。
优选地，本发明所述耐磨剂为二硫化钼。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述隔热阻燃的ABS材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种隔热阻燃的ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将盐酸配制为0.5mol/L的盐酸溶液，按照1:20的重量比将海泡石纤维加入盐酸溶液中，置于90℃的水浴中浸泡8小时，抽滤后用蒸馏水洗涤至滤液呈中性为止，置于烘箱中250℃下干燥2小时，粉碎后过100目筛得到酸处理海泡石纤维；
(2)将步骤(1)得到的酸处理海泡石纤维加入焦磷酸钠中，超声搅拌1小时后加入CTAB，加热至90℃后保温搅拌10小时，冷却至室温后抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液中检测不到氯离子为止，置于真空干燥箱中90℃下干燥至恒重得到预处理海泡石纤维，其中，酸处理海泡石纤维、焦磷酸钠、CTAB的重量比为10:2:1；
(3)按照18:3:8:40的重量比将预处理海泡石纤维、氯磷酸二苯酯、三乙胺、甲苯加入反应瓶中，超声分散30分钟后，通氮气保护下加热至90℃后搅拌反应24小时，将得到的产物抽滤后真空烘干，粉碎后过100目筛得到改性海泡石纤维；
(4)按重量份数称取各原料，将ABS树脂置于鼓风干燥箱中90℃下干燥4小时，然后将干燥后的ABS树脂与除了改性海泡石纤维之外的其他原料投入高混机中，900转/分转速下混合至物料温度升至100℃时停止，出料冷却后得到混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将改性海泡石纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口后挤出得到条料，将条料水冷、切粒后得到隔热阻燃的ABS材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，螺杆转速为450转/分，挤出温度为170～215℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)海泡石纤维是以海泡石矿物为主要成分的纤维，具有层链状结构，且层与层之间有多个孔道，因而隔热性非常好，不过其孔道孔径大小不一，含有吸附水和杂质，且表面呈亲水性，与疏水性的ABS树脂之间的相容性较差，因此本发明将其通过盐酸浸泡处理有效去除了孔道内的杂质并疏通了孔道，然后在烘箱中高温干燥热处理有效去除了孔道内的吸附水并扩大了孔径得到了孔径比较均匀、隔热性更好的酸处理海泡石纤维，再通过CTAB对酸处理海泡石纤维进行处理，CTAB分子链进入了海泡石纤维的层间，降低了海泡石纤维的亲水性得到了预处理海泡石纤维，然后将氯磷酸二苯酯通过固相接枝反应接枝于预处理海泡石纤维得到了改性海泡石纤维，氯磷酸二苯酯进一步降低了海泡石纤维的亲水性并提高了疏水性及其与ABS树脂之间的相容性，使得预处理海泡石纤维能均匀分散于ABS树脂中，从而大大提高ABS材料的隔热性。
2)海泡石纤维本身具有一定的成炭作用，而氯磷酸二苯酯含有氯、磷等阻燃元素，具有较好的阻燃性，因此改性海泡石纤维的阻燃性也很好，与ABS树脂共混后能大幅改善ABS材料的阻燃性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 9份，MBS 7份，抗氧剂2921 1.5份，三硬脂酸甘油酯3份，芥酸酰胺0.7份，载银磷酸锆1.8份，二硫化钼1.1份，改性海泡石纤维15份。
该ABS材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将盐酸配制为0.5mol/L的盐酸溶液，按照1:20的重量比将海泡石纤维加入盐酸溶液中，置于90℃的水浴中浸泡8小时，抽滤后用蒸馏水洗涤至滤液呈中性为止，置于烘箱中250℃下干燥2小时，粉碎后过100目筛得到酸处理海泡石纤维；
(2)将步骤(1)得到的酸处理海泡石纤维加入焦磷酸钠中，超声搅拌1小时后加入CTAB，加热至90℃后保温搅拌10小时，冷却至室温后抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液中检测不到氯离子为止，置于真空干燥箱中90℃下干燥至恒重得到预处理海泡石纤维，其中，酸处理海泡石纤维、焦磷酸钠、CTAB的重量比为10:2:1；
(3)按照18:3:8:40的重量比将预处理海泡石纤维、氯磷酸二苯酯、三乙胺、甲苯加入反应瓶中，超声分散30分钟后，通氮气保护下加热至90℃后搅拌反应24小时，将得到的产物抽滤后真空烘干，粉碎后过100目筛得到改性海泡石纤维；
(4)按重量份数称取各原料，将ABS树脂置于鼓风干燥箱中90℃下干燥4小时，然后将干燥后的ABS树脂与除了改性海泡石纤维之外的其他原料投入高混机中，900转/分转速下混合至物料温度升至100℃时停止，出料冷却后得到混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将改性海泡石纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口后挤出得到条料，将条料水冷、切粒后得到隔热阻燃的ABS材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，螺杆转速为450转/分，挤出温度为170～215℃。
实施例2
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 7份，MBS 9份，抗氧剂2921 1.3份，三硬脂酸甘油酯3.5份，芥酸酰胺0.5份，载银磷酸锆2份，二硫化钼1.3份，改性海泡石纤维17份。
该制备方法与实施例1一样。
实施例3
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 5份，MBS 11份，抗氧剂2921 1.1份，三硬脂酸甘油酯3.2份，芥酸酰胺0.9份，载银磷酸锆1.6份，二硫化钼1.5份，改性海泡石纤维19份。
该制备方法与实施例1一样。
实施例4
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 10份，MBS 6份，抗氧剂2921 1.4份，三硬脂酸甘油酯3.6份，芥酸酰胺0.8份，载银磷酸锆1.7份，二硫化钼1.4份，改性海泡石纤维20份。
该制备方法与实施例1一样。
实施例5
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 8份，MBS 8份，抗氧剂2921 1.2份，三硬脂酸甘油酯3.3份，芥酸酰胺1份，载银磷酸锆1.5份，二硫化钼1.2份，改性海泡石纤维18份。
该制备方法与实施例1一样。
实施例6
隔热阻燃的ABS材料，包括以下重量份数的原料：丁二烯含量为40～50％的ABS树脂100份，ABS-g-MAH 6份，MBS 10份，抗氧剂2921 1份，三硬脂酸甘油酯4份，芥酸酰胺0.6份，载银磷酸锆1.9份，二硫化钼1份，改性海泡石纤维16份。
该制备方法与实施例1一样。
将实施例1-6和对比例——CN103819645B的中国发明专利文件的隔热性和阻燃性分别进行测试，隔热性通过导热系数仪测出各材料的导热系数来表征，导热系数越低隔热性越好，阻燃性方面参照GB/T 2046-2008测出各材料的极限氧指数，极限氧指数越大阻燃性越好。
测试结果见下表：
由此表可看出，本发明实施例1-6的导热系数均小于对比例，极限氧指数方面则大于对比例，表明具有很好的隔热性和阻燃性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理以及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：ABS树脂100份，相容剂5～10份，增韧剂6～11份，抗氧剂1～1.5份，润滑剂3～4份，耐刮擦剂0.5～1份，抗菌剂1.5～2份，耐磨剂1～1.5份，改性海泡石纤维15～20份。
2.根据权利要求1所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述ABS树脂中的丁二烯含量为40～50％。
3.根据权利要求2所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述相容剂为ABS-g-MAH。
4.根据权利要求3所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述增韧剂为MBS。
5.根据权利要求4所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂2921。
6.根据权利要求5所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述润滑剂为三硬脂酸甘油酯。
7.根据权利要求6所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述耐刮擦剂为芥酸酰胺。
8.根据权利要求7所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述抗菌剂为载银磷酸锆。
9.根据权利要求8所述的一种隔热阻燃的ABS材料，其特征在于：所述耐磨剂为二硫化钼。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种隔热阻燃的ABS材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将盐酸配制为0.5mol/L的盐酸溶液，按照1:20的重量比将海泡石纤维加入盐酸溶液中，置于90℃的水浴中浸泡8小时，抽滤后用蒸馏水洗涤至滤液呈中性为止，置于烘箱中250℃下干燥2小时，粉碎后过100目筛得到酸处理海泡石纤维；
(2)将步骤(1)得到的酸处理海泡石纤维加入焦磷酸钠中，超声搅拌1小时后加入CTAB，加热至90℃后保温搅拌10小时，冷却至室温后抽滤，用蒸馏水洗涤至滤液中检测不到氯离子为止，置于真空干燥箱中90℃下干燥至恒重得到预处理海泡石纤维，其中，酸处理海泡石纤维、焦磷酸钠、CTAB的重量比为10:2:1；
(3)按照18:3:8:40的重量比将预处理海泡石纤维、氯磷酸二苯酯、三乙胺、甲苯加入反应瓶中，超声分散30分钟后，通氮气保护下加热至90℃后搅拌反应24小时，将得到的产物抽滤后真空烘干，粉碎后过100目筛得到改性海泡石纤维；
(4)按重量份数称取各原料，将ABS树脂置于鼓风干燥箱中90℃下干燥4小时，然后将干燥后的ABS树脂与除了改性海泡石纤维之外的其他原料投入高混机中，900转/分转速下混合至物料温度升至100℃时停止，出料冷却后得到混合物料，将混合物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将改性海泡石纤维加入双螺杆挤出机的侧喂料口后挤出得到条料，将条料水冷、切粒后得到隔热阻燃的ABS材料，其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40，螺杆转速为450转/分，挤出温度为170～215℃。
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