一種阻燃ABS材料及其制備方法與流程

本發明涉及阻燃材料制備技術領域，特別是涉及一種阻燃ABS材料及其制備方法。

背景技術：

ABS材料是丙烯腈、1-3-丁二烯以及苯乙烯三種單體的枝接共聚物，又稱ABS樹脂。其是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料，被廣泛的應用于不同的領域。

在實際使用過程中，可以通過對ABS樹脂添加不同的輔料使其具備各種特性。而阻燃ABS材料是其中的一種在家電等行業應用非常廣泛的ABS材料。

各種的阻燃ABS材料中，有鹵阻燃ABS材料是其中開發最早，制備和使用技術最為成熟，用量最大的阻燃材料，廣泛的應用在各種家電的制造中。其它的無鹵阻燃材料受限于開發的時間、成本或者材料等的限制，與傳統的有鹵阻燃材料相比，應用的范圍和用量有限。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有的有鹵阻燃ABS材料在試制制件時，由于鹵素的存在，會腐蝕模具和澆口。另外，有鹵阻燃ABS材料在燃燒時會產生刺鼻的煙霧，在火災發生時容易造成二次傷害。

技術實現要素：

本發明實施方式主要解決的技術問題是提供一種阻燃ABS材料及其制備方法，能夠解決現有技術中有鹵阻燃ABS材料腐蝕性強，燃燒時產生刺鼻煙霧的問題。

為解決上述技術問題，本發明實施方式采用的一個技術方案是：提供一種阻燃ABS材料。該阻燃ABS材料的原料包括：水滑石和抑煙劑。

可選地，按重量份計，所述阻燃ABS材料的原料組成為：

可選地，按重量份計，所述阻燃ABS材料的原料組成為：

可選地，按重量份計，所述阻燃ABS材料的原料組成為：

可選地，所述抑煙劑為鉬酸銨、硼酸鋅、三氧化鉬中的一種或者多種。

可選地，所述阻燃劑為十溴二苯乙烷、四溴雙酚A、溴代三嗪中的一種或者多種。

可選地，所述協效阻燃劑為三氧化二銻、亞磷酸二胺、季戊四醇中的一種或者多種。

可選地，所述助劑為硬脂酸、硬脂酸鹽、碳酸鈣、滑石粉中的一種或者多種。

可選地，所述ABS樹脂為單一ABS樹脂或者混合ABS樹脂；所述混合ABS樹脂包括兩種以上具有不同力學性能的ABS樹脂。

為解決上述技術問題，本發明實施方式采用的另一個技術方案是：提供一種制備如上所述的阻燃ABS材料的方法。該方法包括：

將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘；

將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒；所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

本發明實施例的阻燃ABS材料及其制備方法，通過在有鹵阻燃ABS材料中添加水滑石，通過離子交換來捕捉成型過程中的鹵化物，避免了有鹵阻燃ABS材料在成型過程中對于模具和澆口的腐蝕。另外，添加的抑煙劑能夠減少材料在燃燒過程中產生的煙霧，避免了火災發生時的二次傷害。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供水滑石的結構示意圖。

圖2是本發明實施例提供的阻燃ABS材料的制備方法的方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供了一種阻燃ABS材料。該阻燃ABS材料可以包括ABS基材、含鹵阻燃輔料、水滑石以及抑煙劑。

其中，該水滑石是一種合成板雙金屬化合物。如圖1所示，為本實施例提供的水滑石的夾層結構。其由帶正電荷的主體板塊夾層10和層間陰離子20通過非共價鍵相互作用組裝而成，在成型過程中，可以通過離子交換的方式吸取產生的鹵化氫以避免腐蝕澆口或模具(如夾層間陰離子為CO₃^2-時，容易被Cl^-和Br^-等其它無機陰離子交換出來)。

在本發明實施例中，該水滑石可以是鎂鋁碳酸根型水滑石(Mg₅Al₂(OH)₁₆·CO₃·mH₂O)。鎂鋁碳酸根型水滑石結構非常類似于水鎂石[Mg(OH)₂]，由MgO₆八面體共用棱形成單元層，位于層上的Mg²⁺可在一定的范圍內被Al³⁺同晶取代，使得板塊層帶正電荷，層間有可交換的CO₃^2-與板塊上的正電荷平衡，使得整體結構呈電中性。

層板間陰離子CO₃^2-通過氫鍵連接，使得層間陰離子具有可交換性，這是它具有吸酸性的結構基礎,能夠容易被其它無機陰離子交換出來。另外，水滑石還存在一些可以在不破壞板塊夾層結構條件下釋放的水分子。這樣的水分子使得水滑石也能夠提供一定的阻燃性。

其它不同的水滑石也具有相類似的可交換的層間陰離子，具有吸酸性和阻燃性，添加到阻燃ABS材料后，能夠降低對于模具的腐蝕和提高阻燃性。

添加的抑煙劑能夠在該ABS材料燃燒過程中形成包覆層，減少了未完全燃燒的物質的脫落從而很好的控制了燃燒發煙量，避免了火災中的二次傷害。

在本實施例中，具體可以使用多種不同類型的ABS基材，在這樣的ABS基材制造過程中添加上述的水滑石和抑煙劑這樣的小分子。具體的ABS組分可以根據實際的應用情況或者使用性能要求等作出調整或者選擇。

本發明另一實施例還提供了一種阻燃ABS材料，按重量份計，所述阻燃ABS材料的原料組成為：ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；水滑石0-4；抑煙劑0-4以及助劑0.7。

在本實施例中，水滑石和抑煙劑的重量份數均為0-4份，其余為有鹵阻燃ABS材料的配方組成。該抑煙劑具體可以是鉬酸銨、硼酸鋅、三氧化鉬中的一種或者多種，添加后能夠形成包覆層，具有足夠的抑煙效果。

其中，該ABS樹脂是阻燃ABS材料的基材，可以是單一種類的ABS樹脂或者是由兩種不同力學性能ABS樹脂混合的混合基材。具體可以選擇使用高強度高韌性的樹脂或者由高強度樹脂和高韌性樹脂組成的混合物。在一些實施例中，具體可以選擇拉伸強度大于45MPa的樹脂，沖擊強度大于30KJ/m²的樹脂的混合物，使最終獲得的阻燃ABS材料具有足夠的力學性能，滿足使用要求。

該阻燃劑可以是十溴二苯乙烷、四溴雙酚A、溴代三嗪中的一種或者多種。協效阻燃劑可以使用三氧化二銻、亞磷酸二胺、季戊四醇中的一種或者多種。這樣的阻燃劑和協效阻燃劑的配合，能夠提供足夠的阻燃效果。

在本發明實施例中，該增韌劑可以是高膠粉、SBS、MBS、氯化聚乙烯的一種或者多種；抗氧劑可以是抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑1076中的一種或者多種。進一步的，還可以調整或者添加一些其它不同的助劑，例如硬脂酸、硬脂酸鹽、碳酸鈣、滑石粉或者其一種或多種的組合。

為進一步的解釋和說明水滑石和抑煙劑的添加效果，以下提供若干阻燃ABS材料的實施例。

實施例1：(空白對照組，沒有添加水滑石和抑煙劑)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3以及助劑0.7。

如圖2所示，該制備過程為：

S1：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。

S2：將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例2：(沒有添加抑煙劑的對照組)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；水滑石2以及助劑0.7。

制備過程：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。然后，將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例3：(沒有添加水滑石的對照組)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；抑煙劑2以及助劑0.7。

制備過程：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。然后，將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例4：(添加有抑煙劑和水滑石的實驗組)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；水滑石2；抑煙劑2以及助劑0.7。

制備過程：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。然后，將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例5：(添加有抑煙劑和水滑石的實驗組)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；水滑石3；抑煙劑3以及助劑0.7。

制備過程：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。然后，將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例6：(添加有抑煙劑和水滑石的實驗組)

原料組分：按重量份計，ABS樹脂70；阻燃劑15；協效阻燃劑4；增韌劑10；抗氧劑0.3；水滑石4；抑煙劑4以及助劑0.7。

制備過程：將原料加入高速混合機中混合2-5分鐘。然后，將混合均勻后的原料通過雙螺桿擠出機進行擠出造粒，所述雙螺桿擠出機的擠出加工溫度為180-220攝氏度。

實施例7:(性能測試實驗)

將實施例1-6獲得的ABS材料顆粒在180-220攝氏度的注塑機中注塑成型，制成用于各種不同測試的樣條(如拉伸、彎曲、沖擊、阻燃等)。

其中，拉伸樣條尺寸為：長度(mm)150±2；寬度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

彎曲樣條尺寸為：長度(mm)80±2；寬度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

沖擊樣條尺寸為：長度(mm)80±2；寬度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2；缺口剩余寬度(mm)8±0.2。

熱變形樣條尺寸為：長度(mm)80±2；寬度(mm)10±0.2；厚度(mm)4±0.2。

阻燃樣條尺寸為：長度(mm)125±5；寬度(mm)13±0.5；厚度(mm)1.5±0.1。

然后，將上述樣條在(23±2)℃，濕度(50±10)％的環境中放置88h后，按照國際標準對這些樣條進行測試。

其中，性能測試數據中的“模具腐蝕占比”是使用中國專利申請“一種阻燃材料對模具的腐蝕性能的確定方法、裝置及其系統”(專利申請號201610825506.5)中提供的腐蝕性測試方法對模具進行模擬腐蝕后，隨機選取模具上的多個不同的區域并計算在區域內腐蝕面積的比例，最后計算出各個區域中腐蝕面積的比例的平均值的方法獲得。

具體的性能測試數據如下表所示:

首先，根據表中實施例1、實施例2、實施例3的性能檢測結果可以看出：加入水滑石后，能夠大幅度的降低阻燃材料的腐蝕性，但其對燃燒產生的煙霧幾乎沒有影響(實施例2顯示)。

另一方面，抑煙劑可以大大減少阻燃材料燃燒時產生的煙霧，但無法減少模具的腐蝕(實施例3顯示)。

如上所述，水滑石的板層狀結構可以捕捉材料中的鹵素，可以大幅度減少酸性物質對模具的腐蝕。而添加抑煙劑可以在燃燒時可以形成包附層，減少不完成燃燒的物質脫落，從而大幅度的減少發煙量。

其次，根據表中實施例2、實施3、實施例4的性能檢測結果可以看出，同時加入水滑石和抑煙劑可以同時減少模具腐蝕和發煙量，能夠達到降低腐蝕和消除煙霧的效果。

另外，在實施例4,5中顯示，加入水滑石和抑煙劑后，材料拉伸性能和彎曲性能都有所提高，但抗沖擊能力有所下降。這是基于水滑石和抑煙劑均適于小分子填充，可以提高材料的剛性，但不利于應力釋放的特點。

再次，根據表格中實施例4、實施例5、實施例6的性能檢測結果可以看出，隨著水滑石和抑煙劑加入量的增加，材料的模具腐蝕和發煙量都在減少，但減少的幅度并未隨加入量的上升而相應的提高。

另外，隨著水滑石和抑煙劑的增加，ABS材料的力學性能，特別是沖擊性能下降非常明顯(實施例6)。這樣的力學性能并不利于ABS材料在各個方法的應用。其是基于添加了大量的小分子，導致材料剛性過度提高，相對應的使得抗沖擊應力能力大幅度的減少。

綜合上述的分析結果，可以看出實施例4和實施例5提供的阻燃ABS材料，通過添加合適分量的水滑石和抑煙劑，能夠在獲得足夠的減少模具腐蝕和降低燃燒發煙量的同時保持ABS材料的優良力學性能，便于有鹵阻燃ABS材料的應用。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。