CN110982212A - 一种低烟阻燃抗静电的abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，由如下重量份的原料制成：ABS树脂：60‑85份；溴系阻燃剂：2.5‑10份；含三氧化二锑的复合物：0.5‑5份；聚硅氧烷橡胶：1‑5份；抗静电剂：10‑15份；纳米水镁石：0.8‑5份；硅油：0.1‑1份；金属钝化剂：0.1‑2份。本发明创造所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料及其制备方法可以得到阻燃性能好、低烟、抗静电性能好的ABS材料，安全性能好。
Description
技术领域
本发明创造属于高分子材料领域，尤其是涉及一种高氧指数、低烟阻燃的ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成的三元共聚物，集中了苯乙烯的高流动性、丁二烯的橡胶韧性和丙烯腈的耐化学品特性，具有优良的加工性能、耐低温性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能及高光泽和优异的电镀性能，同时具有耐蠕变性好、尺寸稳定性高、成型收缩率小等优异特点，在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。
目前，对ABS树脂进行阻燃改性是目前常用的一种ABS树脂改性方法。这些阻燃改性技术主要有两大类：一类是有卤阻燃，例如加入含溴的阻燃剂和氧化锑阻燃协效剂来达到阻燃效果；另一类是无卤阻燃，例如加入含磷、含氮阻燃剂和成炭剂。由于第一类(有卤阻燃)阻燃技术成本相对较低，阻燃效率高，是目前应用最广泛的技术。但是，苯乙烯类聚合物由于其含有苯环以及不饱和的双键，燃烧时产生大量的浓烟，并且，卤锑体系阻燃材料的生烟量更甚。在使用的过程中，一旦发生火灾事故，烟雾和有毒气体的产生不仅会造成缺氧窒息，还会造成险情区域能见度低，不利于救援，造成人员伤亡和财产损失。
另外，由于ABS材料为电的不良导体，在加工和使用过程中容易积累静电荷，当静电电荷积累到一定程度，静电会造成材料吸附灰尘，以及造成材料破坏，还可能产生静电火花放电，引起化工产品库等***起火，造成重大人身事故。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种低烟阻燃抗静电的ABS材料及其制备方法，以得到阻燃性能好、低烟、抗静电性能好的ABS材料，安全性能好。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，由如下重量份的原料制成：
聚硅氧烷橡胶在配方中可以起到三方面的作用，第一，增韧作用：在受到外力冲击下，多元共聚物中的橡胶能保持良好的形变和运动能力，仍然能够对ABS基体引发大量的银纹和剪切带，从而提高材料韧性。第二、抑烟作用：一旦燃烧，有机硅迁移到材料表面时形成的有机硅富集层就会生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层。这既阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，达到了阻燃、低烟和低毒等目的。第三、耐刮擦作用：有机硅迁移到表面可以改善材料的黏滑行为，从而增强材料的耐刮擦性能。
纳米水镁石在聚合物的燃烧过程中会有一系列的吸热和失水过程。吸热过程可以降低燃烧表面的温度，而大量水分的放出则可以稀释氧气、可燃气体以及烟雾的浓度以达到阻燃、抑烟效果。
所述抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。
高分子永久型抗静电剂属亲水性聚合物，当其和高分子基体共混后，一方面由于其分子链的运动能力较强，分子间便于质子移动，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷；另一方面，抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。高分子永久型抗静电剂主要是在产品表层呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而在中心部分几乎呈球状分布，并以此为通路泄漏静电荷。
另外，高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果，不完全依赖表面吸水，因此受环境的湿度影响比较小，非常适用于本材料的制备。
所述金属钝化剂为为N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼、N-亚水杨基-N- 水杨基酰肼或双水杨酰肼的一种或多种。
金属钝化剂作为抗氧剂具有优异的热稳定性，加入金属钝化剂可以提高复合材料的热稳定性，防止复合物材料在挤出造粒或注塑制件过程中降解；另一目的是提高复合物的长期老化性能
另外，相较于其他类型的抗氧剂，金属钝化剂对高分子永久型抗静电剂的分散以及分子间质子的造成的抑制作用较小，不会对高分子永久型抗静电剂的抗静电性能产生不良影响。
所述的ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中丁二烯的重量百分比含量为10-55％，丙烯腈的重量百分比含量为15-32％，苯乙烯的重量百分比含量为30-70％。
所述的溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪或三溴酚异氰酸酯中的一种或一种以上。
溴系阻燃剂一方面具有较好的阻燃性能，另一方面溴系阻燃剂与抗静电剂的相容性非常好，因此添加适量的溴系阻燃剂有利于高分子永久型抗静电剂利用离子导电来传导和释放产生的静电荷，从而使得制备得到的材料具有优异的抗静电性能。
但是，如果添加的溴系阻燃剂的含量太高，则会导致高分子永久型抗静电剂在产品表层构成的导电性表层太厚，进而导致高分子永久型抗静电剂的抗静电性能下降。因此添加2.5-10重量份的溴系阻燃剂既可以保证产品的阻燃性能，又可以保证高分子永久型抗静电剂具有良好的抗静电性能。
所述三氧化二锑和硼酸锌的重量比为3:1-1:3。
使用三氧化二锑和硼酸锌复配物，既提高了阻燃效果，又起到了抑烟作用。添加硼酸锌，当温度高于300℃时，硼酸锌会产生热分解放出结晶水，起到吸热冷却作用和稀释空气中氧气的作用。另外，在高温下硼酸锌分解生成B2O3，附着在聚合物的表面上形成一层覆盖层，此覆盖层可抑制可燃性气体产生，也可阻止氧化反应和热分解作用。
另外，使用三氧化二锑和硼酸锌复配物，可以大幅提高材料的氧指数。
同时，硼酸锌热分解放出结晶水与纳米水镁石在燃烧过程中失水相互促进，二者互相促进彼此的吸热作用，同时放出大量的水分来稀释氧气，达到更好的抑烟效果。
一种制备低烟阻燃抗静电的ABS材料的方法，包括如下步骤：
(1)将上述各组分原料按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，挤出机的各段螺杆温度控制在180-230℃之间，双螺杆挤出机的长径比为 25-40，螺杆转速为200-800转/分钟，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到透明阻燃的ABS材料；
(3)将步骤(2)所述的ABS材料加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
相对于现有技术，本发明创造所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料，通过添加抗静电剂，可以使阻燃抗静电ABS复合物的表面电阻率从1016Ω降低到108Ω，抗静电效果良好。
(2)本发明所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料，配方中除了抑烟剂外、其它配方成分如阻燃协效剂、有机硅增韧剂和润滑剂都兼有抑烟的效果，各组分协同抑烟，材料的烟密度极低；其烟密度比市售的阻燃ABS降低70％。
(3)本发明所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料，ABS材料经过测试，材料阻燃等级达到V-0级别，力学性能优异，烟密度低，断裂伸长率高、氧指数高、耐刮擦等特点。
(4)本发明所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料，制备方法简单易行，加工容易，非常适合在家用电器、电器仪表、建筑行业、交通行业、安防行业等领域推广应用。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明创造。
本发明中ABS选用台湾台化的ABSAG10NP-AK和台湾奇美的ABS PA-757进行复配；溴系阻燃剂选用溴代三嗪，具体牌号为以色列死海溴公司的FR-245；三氧化二锑牌号为云南木利锑业有限公司的S-05N、硼酸锌牌号为成都市开飞高能化学工业有限公司的ZB-500。聚硅氧烷橡胶具体牌号为泰龙化工的S-1720。抗静电剂选自三洋化成的PELESTAT6500。
本发明实施例和对比例的制备方法包括如下步骤：
(1)将各组分原料按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，挤出机的各段螺杆温度控制在180～230℃之间，双螺杆挤出机的长径比为 25～40，螺杆转速为200-800转/分钟，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到透明阻燃ABS材料；
(3)将阻燃ABS材料加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60～70℃，注塑压力6-10MPa。
表1实施例与对比例中各组份的具体配比(以重量份计)
实施例和对比例得到的产品采用ISO标准测试其相关性能；测试阻燃等级使用的UL-94垂直燃烧仪是美国ATLASHVUL-2；将上述各实施例及对比例所制得的塑胶粒子按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，并按测试标准进行各性能测试，测试结果见表2。
表2实施例与对比例得到的材料性能测试数据列表
表2的实施例和对比例的测试结果中可以看出，与对比例1相比，实施例组分中除了抑烟剂外、其它配方成分如阻燃协效剂、有机硅增韧剂和润滑剂都兼有抑烟的效果，各组分协同抑烟，材料的烟密度极低，最低可以降低 70％-80％的生烟量；
另外，在阻燃协效剂中添加硼酸锌代替部分的三氧化二锑，不仅降低了复合材料的烟密度，还大幅提高了复合材料的氧指数，氧指数从26提升到 33。
另外，通过添加抗静电剂，可以使组合物的表面电阻率从1016Ω降低到 108Ω，抗静电效果良好。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：由如下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：所述抗静电剂为高分子永久型抗静电剂。
3.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：所述金属钝化剂为为N，N-二乙酰基己二酰基二酰肼、N-亚水杨基-N-水杨基酰肼或双水杨酰肼的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：所述的ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，其中丁二烯的重量百分比含量为10-55％，丙烯腈的重量百分比含量为15-32％，苯乙烯的重量百分比含量为30-70％。
5.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：所述的溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪或三溴酚异氰酸酯中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种低烟阻燃抗静电的ABS材料，其特征在于：所述三氧化二锑和硼酸锌的重量比为3:1-1:3。
7.制备权利要求1-6任一项所述的低烟阻燃抗静电的ABS材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将上述各组分原料按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，挤出机的各段螺杆温度控制在180-230℃之间，双螺杆挤出机的长径比为25-40，螺杆转速为200-800转/分钟，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到透明阻燃的ABS材料；
(3)将步骤(2)所述的ABS材料加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
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