一种阻燃ABS组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种工程塑料领域,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
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。
中国专利(CN104968691A)公开了一种用于制备具有改善的表面的ABS组合物的方法,该专利虽然公开了磷系阻燃剂用来提高其阻燃,但是该组合物的力学性能的优劣并未可知。
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。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不能同时具有无卤V-1阻燃等级以上和高力学性能的缺陷,提供一种阻燃ABS组合物。
本发明的另一目的在于提供一种阻燃ABS组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种阻燃ABS组合物的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种阻燃ABS组合物,所述组合物包括如下组分:
所述环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物重量比为(1~3):1。
本发明采用环状磷腈化合物与DOPO衍生物复配,使得ABS组合物能够达到无卤阻燃V-0等级,且发明人意外发现,当选用环状磷腈化合物与所述DOPO衍生物的重量比为(1~3):1时,在不增加增韧剂的情况下还能保持其力学性能,DOPO衍生物发挥反应型阻燃作用,具有添加量低,阻燃效率高,与磷腈协同复配,才能起到增效阻燃作用和力学性能。
所述ABS树脂的相对密度为1.03~1.08%,聚丁二烯含量为12~25%。
优选地,所述环状磷腈化合物为有如下结构通式的化合物:
其中,R基团选自-SiOH2、-NHR、-NH2、-NR2、-NCH、-NCO、-N(CH3)、-C6H5、-CH2CH3、-CH3中的一种。
优选地,所述环状磷腈化合物的R基团选自-C6H5。
所述环状磷腈化合物的磷含量12%~15%,熔点110~125℃。
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5mLH2O2,置于480℃的电热板进行消解直至完全碳化,需要35~45min;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。
优选地,所述DOPO衍生物为具有以下结构通式的化合物:
其中R'取代基选自-NHR、-NH2、-NR2、-H、-NCH、-NO3、-NCO、-N(CH3)、-N2Cl、-CH3、-C6H3(OH)2中的一种。
优选地,其中R取代基选自-H,所述DOPO衍生物的熔点在115-130℃。
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,所述润滑剂选自硬脂酰胺类润滑剂,例如EBS B50、EB-FF、EBS P400、WK1890。
优选地,所述抗氧剂选自烷基单酚类、烷基多酚类或硫代双酚类中的一种或几种。
优选地,所述抗滴落剂选自聚四氟乙烯类化合物,例如,SN80-SA7,POLY TS 30A。
本发明还提供了一种阻燃ABS组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1.称量ABS树脂、环状磷腈化合物、DOPO衍生物以及加工助剂,将上述原料投入混料机中混合均匀,得到预混料;
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。
所述后加工为过水冷却,造粒。
所述阻燃ABS组合物在制备家用电器外壳制品中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供一种阻燃ABS组合物,采用环状磷腈化合物与DOPO衍生物复配,使得ABS组合物能够达到无卤阻燃V-1等级以上并且保持高力学性能。
具体实施方式
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。
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。
以下实施例及对比例中采用的原料如下:
ABS树脂:ABS 0215A,吉林石化,相对密度1.04g/cm3,丁二烯含量18%;
环状磷腈化合物A:结构中R基团为-C6H5基团,HT-231,磷含量13%,熔点115℃,山东泰星新材料股份有限公司;
环状磷腈化合物B:结构中R基团为-CH3,磷含量12%,熔点110℃,市售;
环状磷腈化合物C:结构中R基团为-F,磷含量13%,熔点117℃,市售;
环状磷腈化合物D:结构中R基团为-NH2,磷含量12%,熔点118℃,市售;
DOPO衍生物A:结构中R基团为-H;DOPO阻燃剂,荆门市东昕生物科技有限公司;
DOPO衍生物B:结构中R基团为-CH3,市售;
DOPO衍生物C:结构中R基团为-NH2,市售;
DOPO衍生物D:结构中R基团为对苯二酚取代基,市售;
加工助剂:抗氧剂,选用巴斯夫公司,Irganox 1010;
润滑剂:选用常州可赛公司,EBS B50;
抗滴落剂:广州熵能公司,SN80-SA7;
所述抗氧剂:润滑剂:抗滴落剂的重量比为1:3:1。
下面结合实施例来详细说明本发明。
下面实施例1~17和对比例1~5均通过以下方法制备ABS组合物,按照表1~表4的重量比称取各组分,在350r/min的转速,200℃温度进行生产,具体步骤如下:
S1.称量ABS树脂、环状磷腈化合物、DOPO衍生物以及加工助剂后,将上述原料投入高速搅拌混料机中混合均匀,得到预混料;
S2.将步骤S1制备好的预混料送入挤出机中,挤出,过水冷却,造粒得到阻燃ABS组合物。
表1实施例1~5的配方
质量份数 |
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
实施例5 |
ABS树脂 |
58 |
65 |
75 |
88.8 |
65 |
环状磷腈化合物A |
15 |
15 |
15 |
15 |
10 |
DOPO衍生物A |
10 |
10 |
10 |
10 |
5 |
加工助剂 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
表2实施例6~11的配方
质量份数 |
实施例6 |
实施例7 |
实施例8 |
实施例9 |
实施例10 |
实施例11 |
ABS树脂 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
环状磷腈化合物A |
10 |
20 |
25 |
15 |
15 |
15 |
DOPO衍生物 |
10 |
10 |
10 |
5 |
8 |
15 |
加工助剂 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
表3实施例12~17的配方
质量份数 |
实施例12 |
实施例13 |
实施例14 |
实施例15 |
实施例16 |
实施例17 |
ABS树脂 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
环状磷腈化合物A |
— |
— |
— |
15 |
15 |
15 |
环状磷腈化合物B |
15 |
— |
— |
— |
— |
— |
环状磷腈化合物C |
— |
15 |
— |
— |
— |
— |
环状磷腈化合物D |
— |
— |
15 |
— |
— |
— |
DOPO衍生物A |
10 |
10 |
10 |
— |
— |
— |
DOPO衍生物B |
— |
— |
— |
10 |
— |
— |
DOPO衍生物C |
— |
— |
— |
— |
10 |
— |
DOPO衍生物D |
— |
— |
— |
— |
— |
10 |
加工助剂 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
表4对比例1~5的配方
质量份数 |
对比例1 |
对比例2 |
对比例3 |
对比例4 |
对比例5 |
ABS树脂 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
环状磷腈化合物A |
— |
— |
15 |
25 |
10 |
DOPO衍生物A |
— |
10 |
— |
5 |
15 |
加工助剂 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
表5性能测试方法:
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:2000 |
4mm,23℃ |
KJ/m2 |
垂直燃烧 |
UL 94:2015 |
2.0mm |
/ |
表6性能测试结果
从实施例1~4看,随着ABS树脂的增加,其缺口冲击强度略微上升,这是因为树脂的含量增多,聚丁二烯含量增多,所以缺口冲击强度增加。
从实施例2和6~8看,随着环状磷腈化合物的增加,其缺口冲击强度略微下降,这是因为环状磷腈化合物与ABS树脂相容性差,随着环状磷腈化合物的增加,其缺口冲击强度稍有下降。
从实施例2和9~11看,随着DOPO衍生物的增加,其缺口冲击强度略微下降,这是因为DOPO衍生物与ABS树脂相容性差,随着DOPO衍生物的增加,其缺口冲击强度稍有下降。
从实施例12~14看,选择不同类型的环状磷腈化合物,为V-1阻燃等级,当R基团的-CH3和-NH2磷腈化合物的冲击强度要好于-F基团的磷腈化合物。
从实施例15~17看,选择不同DOPO衍生物,为V-1阻燃等级不变,但是当R基团的-CH3和-NH2的DOPO衍生物的冲击强度要好于R基团为对苯二酚取代基。
从对比例1~3看,当不添加环状磷腈化合物和DOPO衍生物时或者两者只添加其一,都不能满足V-0阻燃,从对比例4和5看,若环状磷腈化合物与DOPO衍生物的质量比高于3:1,其力学性能急剧下降;当环状磷腈化合物与DOPO衍生物的质量比低于1:1,其阻燃等级达不到V-2。
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。