一种抗冲耐热阻燃ABS树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料加工技术领域，具体涉及一种抗冲耐热阻燃ABS树脂及其制备方法。

背景技术

ABS材料因其强度高、韧性好、易于加工且具有较好的光泽等特点广泛地应用于家用电器、儿童玩具、机械配件、汽车内外饰等领域。但ABS材料极易燃烧，其水平燃烧速度约为2.5～5.1cm/min，且燃烧时会产生大量黑烟和有毒气体，极易产生很大的安全隐患，限制了其在高端产品市场中的使用。因此，如何提高其阻燃性和热稳定性是拓宽ABS应用领域的关键。

传统ABS材料的阻燃方法是在其改性过程中加入卤系阻燃剂，所得到的产品虽然阻燃特性良好，但燃烧时普遍会产生有毒和腐蚀性的气体，对人体和环境带来的副作用极大。随着阻燃领域绿色环保要求的日益强烈，无卤阻燃剂成为了ABS阻燃的首选。当前市面上的无卤阻燃剂主要有磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和膨胀型阻燃剂等，它们在基体中不仅难以分散，直接添加时更是容易导致ABS材料力学性能的严重降低。因此，无卤阻燃剂的制备特别是新型金属氢氧化物或LDHs阻燃剂，因其良好的分散相容性和耐热、抑烟性能受到了广泛地关注。

CN102898684A的发明专利公开了“一种ABS用复合环保阻燃剂及ABS阻燃塑料”，该专利是在ABS中加入三甲硅基甲基膦酸二甲酯、氰尿酸三聚氰胺、氢氧化镁复合环保阻燃剂来实现材料无卤阻燃的，但复合阻燃剂与氢氧化镁复配后与ABS的相容性较差，很难在提高复合材料阻燃性和热稳定性的同时，保持材料的机械性能和ABS纯料一样出色。CN101608049A的发明专利公开了“一种无卤阻燃ABS树脂及其制备方法”，该专利以新型磷酸酯阻燃剂为基础，在与过渡金属化合物复配后通过熔融挤出实现了ABS树脂的高效无卤阻燃，但该专利中的阻燃体系仅是多种阻燃剂的简单混合，存在阻燃剂在基体树脂中分散困难、添加量大以及带来的阻燃、消烟效率低等问题，导致应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中以金属氢氧化物或传统LDHs为阻燃剂时存在的相容性差、添加量高、抗冲性能差以及阻燃效率低等问题，提供了一种抗冲耐热阻燃ABS树脂及其制备方法。制备的ABS树脂具有阻燃剂添加量低、材料无卤阻燃、抗冲耐热的特点。

为达到以上发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种抗冲耐热阻燃ABS树脂，其由包含如下重量百分比的原料制备得到：

ABS树脂：68～84％

主阻燃剂：10～25％

辅阻燃剂：1～3％

抗熔滴剂：0.1～0.5％

润滑剂：0.5～2.0％

抗氧剂：0.3～0.5％

热稳定剂：0.5～1.0％

所述的主阻燃剂是AS树脂接枝PBL乳胶粒子包裹的纳米级丁二烯(BD)/ZnO-MgAl-B

所述的主阻燃剂的制备方法包含如下步骤：(1)在室温下，将5～20份Na

通过选用有机多元酸和带羧基的可聚合单体对传统LDHs进行表面改性，取代其表面大量的-OH，成功引入具有反应活性的C＝C和-COOH基团，进一步将增韧剂BD和协效剂ZnO通过化学键合的方式沉积到其结构上，之后在其上采用乳液聚合工艺聚合丁二烯单体将其包裹，得到以纳米级BD/ZnO-MgAl-B

本发明中，所述有机多元酸为草酸、柠檬酸、酒石酸和琥珀酸中的一种或多种；所述带羧基的可聚合单体的结构中应至少带有一个羧基并同时包含一个烯类双键，优选为丁二酸单-2-(2-丙烯酰氧基)羟乙醇、马来酸单[2(1-氧-2-丙烯基)氧乙基]酯、4-环己烯-1,2-二甲酸单[2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧基]乙基]酯、1,2-环己烷二甲酸2-(2-丙烯酰基)氧乙基单酯和1,2-苯二甲酸单[2-[(1-氧代-2-丙烯基)氧]乙基]酯中的一种或多种。

本发明中，所述的辅阻燃剂A是增韧剂和ZnO的复配物，两者的配比为0.5：1～3：1；优选地，两者的配比为1:1。

本发明中，所述的增韧剂是BD；所述ZnO是纳米级ZnO，平均粒径在30～50nm。

本发明中，所述的ABS树脂是ABS粒子或高胶粉与AS树脂的掺混；所述的辅阻燃剂是硼酸锌；所述的抗熔滴剂是聚四氟乙烯PTFE。

本发明中，所述的硼酸锌平均粒径在2000～4000nm；所述的PTFE选自SN80-SA7、SN3310、FA-500H和MP-850中的一种或多种。

本发明中，所述的润滑剂是硬脂酸胺类润滑剂、白矿油和硅油中的一种或多种；所述的抗氧剂是1076、1010、618、DLTP、DSTP中的一种或多种；所述的热稳定剂是金属皂类热稳定剂，优选硬脂酸钙、硬脂酸铬、硬脂酸钡和硬脂酸锌中的一种或多种。

一种抗冲耐热阻燃ABS树脂及其制备方法，其特征在于：将ABS树脂、主阻燃剂、辅阻燃剂、抗熔滴剂、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂按一定配比一起加入到高速混料机中，充分混合5～20min，然后将物料经喂料器加入到长径比≥35的双螺杆挤出机中，在140～240℃的范围内挤出造粒，制得抗冲耐热阻燃ABS树脂。

本发明的有益效果在于：本发明选择添加一定含量的AS树脂接枝PBL乳胶粒子包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

具体实施方式

以下实施例和对比例使用的原料信息为:

ABS是121H，购自LG甬兴；AS树脂接枝PBL乳胶粒子包裹的纳米级丁二烯(BD)/ZnO-MgAl-B

对阻燃ABS树脂常规力学性能、燃烧性能等测试按照以下标准进行，结果见表1。

Izod缺口冲击强度：按照ASTM D256标准测试，冲击能量为1.2J；

熔融指数(MFR)：按照ASTM D1238标准测试，测试条件：220℃/10kg；

燃烧性能：按照UL-94标准测试；

极限氧指数(LOI)：按照GB T2406标准测试；

耐热性能(HDT)：按照ASTM D648，测试条件：3.2mm/0.45MPa

烟密度：按照GB T8323标准测试；

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例中所述的份均为质量份。

实施例1

主阻燃剂：AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：83％

主阻燃剂：10％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

将ABS树脂、主阻燃剂、辅阻燃剂、抗熔滴剂、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂按上述配比一起加入到高速混料机中，充分混合10min，然后将物料经喂料器加入到长径比＝35的双螺杆挤出机中，在140～240℃的范围内挤出造粒，制得本含无卤纳米阻燃剂的抗冲耐热阻燃ABS树脂。

实施例2

主阻燃剂：AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：80％

主阻燃剂：13％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

实施例3

主阻燃剂：AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：75％

主阻燃剂：18％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

实施例4

主阻燃剂：AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：71％

主阻燃剂：22％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

实施例5

主阻燃剂：AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：68％

主阻燃剂：25％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

实施例6

主阻燃剂AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：77％

主阻燃剂：16％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

实施例7

主阻燃剂AS树脂接枝PBL乳胶粒子所包裹的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：73％

主阻燃剂：20％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

制备方法同实施例1。

对比例1

主阻燃剂为外购的硝酸型镁铝水滑石(MgAl-NO

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：75％

主阻燃剂：18％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

ABS类树脂各组分的配比(重量百分比)及制备方法同实施例3。

对比例2

主阻燃剂：MgAl-B

取ABS类树脂及各种组分，按下述配比(重量百分比)及制备方法制得专用原料：

ABS粒料：75％

主阻燃剂：18％

硼酸锌：3％

SN80-SA7：0.5％

EBS：2％

1076和618：0.5％

硬脂酸钙：1％

ABS类树脂各组分的配比(重量百分比)及制备方法同实施例3。

从表1中实施例1～7与对比例1～2的测试结果可以看出，选用本发明制备的纳米级BD/ZnO-MgAl-B

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，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来讲，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或改动，这里无需也无法对所有的实施方式予以举例。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改动等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。