一種用於ABS的阻燃母粒的製作方法
2023-05-19 15:10:21
本發明涉及功能性母料領域，具體涉及一種用於提高ABS阻燃性的功能母粒。
背景技術：
：ABS即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂，由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯組成的三元共聚物，集成丙烯腈的耐化學品特性、丁二烯的橡膠韌性和苯乙烯的高流動性，具有優良的加工性能、耐低溫性能、電絕緣性能和耐化學腐蝕性能，在軍工、汽車、電子電器等領域應用非常廣泛。但是ABS的氧指數為18～20，屬易燃物質，限制了ABS在高溫場合的應用。現有技術中通常在ABS中直接添加粉末狀阻燃劑改性以提高ABS的阻燃性，但存在以下不足：（1）阻燃劑為粉末狀，直接添加的分散效果不好，易發生團結，使ABS製品性能不一；（2）阻燃劑的性能單一，不能從多方面提升ABS的品質。中國專利CN105732712A，
專利名稱：一種含均三嗪結構單元的磷酸苯酯磷氮協同阻燃劑，製備方法及其應用，公布日2016年7月6日，公開了一種應用於ABS的含均三嗪結構單元的磷酸苯酯磷氮協同阻燃劑，該阻燃劑以2,4-二苯氧基-6-（4-醛基苯氧基）-1,3,5,-均三嗪、NaHB4、苯氧基磷醯二氯、間苯二酚為原料製備。但阻燃劑呈白色粉末狀，直接添加容易結團造成ABS製品性能不一，且該阻燃劑製造中使用到甲醇、四氫呋喃能有毒物質，對人員健康不利。母粒是將超常量的改性化學助劑均勻負載在載體樹脂中而得到的粒狀聚集體。與直接在制品中添加改性化學助劑相比：母粒的分散效果好使製品的性能均勻，母粒的載體樹脂與製品樹脂的相容性好使添加母粒的製品的性能提提升效果更好，母粒的使用安全、功能全面。技術實現要素：針對現有技術中用於改善ABS阻燃性的阻燃劑分散效果不好，容易產生結團，造成ABS製品性能不一的問題，本發明的目的在於提供一種用於提高ABS阻燃性能的阻燃母粒，克服直接添加改性阻燃劑帶來的問題，同時使用更加方便，更加安全，性能也更全面。本發明提供如下的技術方案：一種用於ABS的阻燃母粒，由以下重量份的組份製備而成：載體樹脂100～120份、阻燃劑30～40份、熱穩定劑5～8份、抗氧化劑0.8～1.0份、偶聯劑1.5～2.0份，其中所述載體樹脂為ABS樹脂，所述阻燃劑由以下重量份的組份：納米級高嶺土粉20～30份、納米級白雲石粉20～30份、納米級冰晶石粉40～60份混合而成。本發明的阻燃母粒採用ABS樹脂作為載體樹脂與ABS製品的相容性好，可使阻燃母粒添加到ABS中分散更為均勻，提高阻燃母粒的阻燃效果。阻燃劑採用納米級的天然礦物高嶺土、白雲石和冰晶石粉末實現三級阻燃防護。首先納米級的各天然礦物均勻分散在ABS中形成較為鬆散的阻火結構，而冰晶石在565℃下從單斜晶系轉變為立方體晶系使鬆散的阻火結構變的較為緻密。其次隨溫度升高，白雲石在730～790℃時分解成游離氧化鎂和碳酸鈣，碳酸鈣進一步在900℃時分解成氧化鈣和二氧化碳。二氧化碳從ABS中逸出降低了ABS表面的氧氣濃度，起到阻火作用。冰晶石在1000℃下發生熔融而溶解游離的氧化鎂和氧化鈣形成熔融物，從而將ABS材質表面或內部較為緻密的阻火結構變成緻密的隔氧層，阻止ABS燃燒。最後隨溫度繼續升高，由於高嶺土的熔點高達1780℃，高嶺土對隔氧層起到支撐作用，防止ABS在更高的溫度下發生燃燒。偶聯劑可改善阻火劑與ABS間的表面活性，提高阻火劑的分散效果。熱穩定劑和抗氧化劑則分別提高ABS對光、熱和氧化劑的抗老化性，強化阻火劑的阻火效果。作為本發明的一種改進，所述熱穩定劑的組份以重量份計為：納米級氧化鋁粉末20～30份、納米級二氧化鈦粉末20～30份。氧化鋁和二氧化鈦的熔點高，長期穩定，且氧化鋁粉、二氧化鈦粉末均呈白色，對ABS的外觀影響較小。氧化鋁粉和二氧化鈦粉兼有潤滑分散的效果，可促進阻火劑在ABS中的均勻分散。與ABS常用的硬質酸鋅分散劑相比，氧化鋁粉和二氧化鈦粉末更為穩定。作為本發明的一種改進，所述抗氧化劑的組份以重量份計為：BHT45～55份、檸檬酸45～55份。BHT與檸檬酸是常用的食品中的抗氧化劑，添加在ABS中可以與丙烯腈中的腈基結合，具有很好的抗氧化效果。作為本發明的一種改進，所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑。鈦酸質偶聯劑可以改善高嶺土、白雲石和冰晶石與ABS之間的表面活性，並提高ABS的光澤度。一種用於ABS的阻燃母粒的製備方法，包括以下步驟：（1）將重量份的各原料組份放入混合攪拌機中在50～60℃攪拌混合30～45分鐘，攪拌速度300～400r/min；（2）將混合物料投入雙螺杆擠出機中，保持雙螺杆擠出機的攪拌速度為150～200r/min，雙螺杆擠出機各段的溫度範圍為145～200℃，經充分熔融複合後，擠出成粒；（3）將所得步驟（2）所得顆粒經過-12目～+20目的篩網過篩。首先將原料在混合攪拌機中高速攪拌均勻，提高阻燃母粒的性能一致性。通過雙螺杆擠出機熔融複合擠出成顆粒狀。與粉末狀的阻燃劑相比，提高了阻燃母粒添加在ABS中的均勻分散程度，同時避免被人體吸收，有利於清潔生產。本發明的阻燃母粒的粒徑可通過-12目～+20目的篩網，添加在ABS中既可以保證母粒均勻分散，又避免粒徑過大影響阻燃母粒的熔融分散效果。作為本發明的一種改進，步驟（2）中雙螺杆擠出機各段的溫度控制分別為：一段145～160℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模頭溫度為190～195℃。通過設定雙螺杆擠出機各段的操作溫度逐漸上升，充分釋放阻燃母粒中各配料的阻燃、抗氧化、熱穩定以及潤滑分散特性，提高阻燃母粒性能的穩定均勻一致。作為本發明的一種改進，在進行步驟（3）過篩前，將步驟（2）所得顆粒首先在130～145℃下通風乾燥2～4小時得乾燥的顆粒。這樣可以促進阻燃母粒表面的結構均勻，便於阻燃母粒的長期存放。本發明的有益效果如下：本發明的阻燃母粒通過將納米級的高嶺土、白雲石和冰晶石負載在載體樹脂中，與現有的阻燃劑粉末相比，顆粒狀的阻燃母粒分散程度更加均勻，保證了ABS的品質一致性，功能更全面，同時避免了對人身健康的損害。再者阻燃母粒在ABS中隨溫度升高逐漸形成的隔氧結構能夠使ABS的阻燃性能得到長足的提高。具體實施方式下面就本發明的具體實施方式作進一步說明：實施例1：一種用於ABS的阻燃母粒，由以下重量份的組份混合製備而成：載體樹脂100g、阻燃劑30g、熱穩定劑5g、抗氧化劑0.8g、偶聯劑1.5g，其中載體樹脂為ABS樹脂，阻燃劑由以下組份按重量份混合而成：納米級高嶺土粉末20g、納米級白雲石粉末20g、納米級冰晶石粉末40g，熱穩定劑由以下組份按重量份混合而成：納米級氧化鋁粉末20g、納米級二氧化鈦粉末20g，抗氧化劑由以下組份按重量份混合而成：BHT45g、檸檬酸45g，偶聯劑優選鈦酸酯偶聯劑。一種用於ABS的阻燃母粒的製備方法，包括以下步驟：（1）將各原料組份放入混合攪拌機中在50℃下攪拌混合30分鐘，攪拌速度300r/min；（2）將混合後的物料投入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機的攪拌速度為150r/min，雙螺杆擠出機各段的溫度範圍為145～200℃，經充分熔融複合後，擠出成粒；（3）將步驟（2）所得顆粒經過-12目～+20目的篩網過篩。為得到性能較好的阻燃母粒，步驟（2）中雙螺杆擠出機各段的溫度控制分別為：一段145～160℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模頭溫度為190～195℃。為提高阻燃母粒表面的均勻程度，將步驟（2）所得顆粒在130℃下通風乾燥2小時得乾燥顆粒後再通過步驟（3）中的篩網進行篩選。通過-12目～+20目篩網的顆粒即為所要獲得的用於ABS的阻燃母粒。實施例2：一種用於ABS的阻燃母粒，由以下重量份的組份混合製備而成：載體樹脂110g、阻燃劑35g、熱穩定劑6.5g、抗氧化劑0.9g、偶聯劑1.75g，其中載體樹脂為ABS樹脂，阻燃劑由以下組份按重量份混合而成：納米級高嶺土粉末25g、納米級白雲石粉末25g、納米級冰晶石粉末50g，熱穩定劑由以下組份按重量份混合而成：納米級氧化鋁粉末25g、納米級二氧化鈦粉末25g，抗氧化劑由以組份按重量份混合而成：BHT50g、檸檬酸50g，偶聯劑優選鈦酸酯偶聯劑。一種用於ABS的阻燃母粒的製備方法，包括以下步驟：（1）將各原料組份放入混合攪拌機中在55℃下攪拌混合40分鐘，攪拌速度350r/min；（2）將混合後的物料投入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機的攪拌速度為175r/min，雙螺杆擠出機各段的溫度範圍為145～200℃，經充分熔融複合後，擠出成粒；（3）將步驟（2）所得顆粒經過-12目～+20目的篩網過篩。為得到性能較好的阻燃母粒，步驟（2）中雙螺杆擠出機各段的溫度控制分別為：一段145～160℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模頭溫度為190～195℃。為提高阻燃母粒表面的均勻程度，將步驟（2）所得顆粒在137℃下通風乾燥3小時的乾燥顆粒後再通過步驟（3）中的篩網進行篩選。通過-12目～+20目篩網的顆粒即為所要獲得的用於ABS的阻燃母粒。實施例3：一種用於ABS的阻燃母粒，由以下重量份的組份混合製備而成：載體樹脂120g、阻燃劑40g、熱穩定劑8g、抗氧化劑1.0g、偶聯劑2.0g，其中載體樹脂為ABS樹脂，阻燃劑由以下組份按重量份混合而成：納米級高嶺土粉末30g、納米級白雲石粉末30g、納米級冰晶石粉末55g，熱穩定劑由以下組份按重量份混合而成：納米級氧化鋁粉末30g、納米級二氧化鈦粉末30g，抗氧化劑由以下組份按重量份混合而成：BHT55g、檸檬酸55g，偶聯劑優選鈦酸酯偶聯劑。一種用於ABS的阻燃母粒的製備方法，包括以下步驟：（1）將各原料組份放入混合攪拌機中在60℃下攪拌混合45分鐘，攪拌速度400r/min；（2）將混合後的物料投入雙螺杆擠出機中，雙螺杆擠出機的攪拌速度為200r/min，雙螺杆擠出機各段的溫度範圍為145～200℃，經充分熔融複合後，擠出成粒；（3）將所得步驟（2）所得顆粒經過-12目～+20目的篩網過篩。為得到性能較好的阻燃母粒，步驟（2）中雙螺杆擠出機各段的溫度控制分別為：一段145～160℃、二段160～170℃、三段170～180℃、四段180～190℃、五段190～195℃、六段195～200℃、七段190～195℃，模頭溫度為190～195℃。為提高阻燃母粒表面的均勻程度，將步驟（2）所得顆粒在145℃下通風乾燥4小時得乾燥的顆粒後再通過步驟（3）中的篩網進行篩選。通過-12目～+20目篩網的顆粒即為所要獲得的用於ABS的阻燃母粒。分別添加實施例1、2、3的阻燃母粒40g的ABS樹脂（分別為測試樣1、測試樣2、測試樣3），與添加市售四溴雙酚A阻燃劑的ABS樹脂（對比樣）的阻燃試驗結果如表1：其中，四溴雙酚A的添加量為40g，為阻燃母粒中阻燃劑的最大添加量；氧指數測試：按照GB/T2406-2009標準測試，試樣尺寸為110mm×6.5mm×3mm;水平燃燒測試：按照GB/T2408-2008標準測試，試樣尺寸為125mm×13mm×3mm；表1測試結果ABS試樣測試樣1測試樣2測試樣3對比樣氧指數35.2%41.2%48.6%28.7%水平燃燒等級HB20HBHBHB75燃燒現象輕微黑煙、無熔滴、緩慢自熄無黑煙、無熔滴。迅速自熄無黑煙、無熔滴、迅速自熄黑煙、熔滴、難自熄本發明阻燃母粒與現有的改性阻燃劑粉末相比，氧指數和水平燃燒等級均得到提高。本發明的阻燃母粒在ABS中的分散程度更加均勻，ABS製品性能一致性得到保證。而且ABS的生產成本降低，並有助於清潔化生產。當前第1頁1 2 3