一种高耐热阻燃材料的制备方法与流程

1.本发明涉及阻燃材料制备术领域，尤其涉及一种高耐热阻燃材料的制备方法。


背景技术：

2.丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯塑料(丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs))兼具有丙烯腈的刚性和耐热性，聚苯乙烯的光泽性和加工性以及聚丁二烯的耐冲击性等特点，可广泛应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、交通运输、建筑材料、日用品及包装材料等领域。但是丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)的极限氧指数(loi)只有18％，属于易燃材料。为了改善其燃烧行为，使其遇火难燃或离火自熄，必须对丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)进行阻燃改性。
3.阻燃材料是能够抑制或者延滞燃烧而自己并不容易燃烧的材料，广泛应用于服装、石油、化工、冶金、造船、消防、国防等领域。
4.现有的丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑料无法兼具高耐热和阻燃特性,应用于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、插排等领域上是已不能很好的满足其性能需求。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高耐热阻燃材料的制备方法。
6.本发明提出的一种高耐热阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.s1：预混物的制备：将丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)、耐热剂、高胶粉、增容剂及其它各种加工助剂按比例配方加入高速混合机中混合得到预混物；
8.s2：挤出造粒：预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机的温度分10段控制，制备出耐热剂高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒；
9.s3：二次预混：将s1中的高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒与dbdpe阻燃体系、增容剂及其它各种加工助剂按配方比例加入高速混合机中进行预混,将二次预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒；
10.s4：注塑成型：挤出造粒并将二次预混后制备的耐热剂高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒，在80℃条件下干燥4h,由精密注塑机，在注塑温度180
‑
210℃注塑成型；
11.s5：阻燃性检测：将市面上现存的具有不同氧指数的同一种类阻燃材料置于氧指数测定仪的燃烧筒内在不同的温度和湿度下测量氧指数，分别得到不同氧指数的制备成型的高耐热阻燃材料在不同温度和湿度下的氧指数表，并确定每个氧指数表中的氧指数范围；所述高耐热阻燃材料为氧指数为分别26、32、34、38、43的不同配比制成的高耐热阻燃材料，得到较好的阻燃性材料的性能，为优选的材料配比。
12.作为本发明中进一步方案，所述s1中耐热剂采用as
‑
ms
‑
nb，高胶粉采用dbdpe，增容剂采用hr181，且丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)、耐热剂、高胶粉和增容剂的比例为60：20：12.5：7.5。
13.作为本发明中进一步方案，所述s1中高速混合机在工作转速为400r/min下混合2min，再通过1000r/min的转速下混合1min。
14.作为本发明中进一步方案，所述s2中双螺杆挤出机的工作条件如下，其温度控制在240
‑
270℃,其主机转速1020r/min,其喂料转速400r/min。
15.作为本发明中进一步方案，所述s3中的双螺杆挤出机的筒温度分10段控制,其温度控制在180
‑
210℃,其主机转速1020r/min,其喂料转速400r/min。
16.作为本发明中进一步方案，所述s5的阻燃性检测的其中检测具体过程如下：
17.1)其中氧指数测定仪中通过氮气和氧气的混合气体进行保护，改变其温湿度条件进行测定；
18.2)将上述氧指数表中的不同湿度和温度下的氧指数与在温度25℃、50％湿度下测定的氧指数值进行差值运算得到差值表；
19.3)采用氧指数测定仪现场测定阻燃材料的氧指数，得到在该温度和湿度下的氧指数，查看步骤1)中的每个氧指数表对应的氧指数范围，找到包含该现场测定的氧指数的氧指数表或者值最接近的氧指数表；
20.4)根据包含该现场测定的氧指数的氧指数表或者值最接近的氧指数表对应的差值表，利用二元插值法得到在该温度和湿度下的差值，将现场测定的氧指数与该差值进行加减运算得到阻燃材料的实际氧指数。
21.作为本发明中进一步方案，所述混合气体的流量为10.1
‑
11.2l/min。
22.作为本发明中进一步方案，所述阻燃材料的检测尺寸为长宽高均大于10mm小于15mm，其检测尺寸可通过现有的造粒设备控制。
23.本发明中的有益效果为：
24.本制备方法以丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯塑料(丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs))为基体,以苯乙烯
‑
n
‑
苯基马来酰亚胺
–
马来酸酐三元共聚物(as
‑
ms
‑
nb)为耐热剂,在双螺杆挤出机中,于240
‑
270c制备出高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒，以此母粒和十溴二苯乙烷(dbdpe)阻燃体系共混,于180
‑
210℃通过双螺杆挤出机制备出高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)，通过这种两步法制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)材料兼具高耐热和阻燃特性,并且耐热剂含量和其制备的阻燃，丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)材料的耐热性具有正相关性，加入dbdpe未使高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)的热变形温度明显降低,弯曲强度、拉伸强度及冲击强度稍有下降,而流动性明显改善,高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)可广泛应用于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、插排等领域。
附图说明
25.图1为本发明提出的一种高耐热阻燃材料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
27.实施例1
28.参照图1，一种高耐热阻燃材料的制备方法，采用两步法制备工艺,将实施例1中的高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒与dbdpe阻燃体系、增容剂及其它各种加工助剂按
配方比例加入高速混合机中进行预混(工艺条件同上),将上述预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机筒温度分10段控制,温度控制在180
‑
210℃,主机转速1020r/min,喂料转速400r/min。挤出造粒并将制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子，在80℃条件下干燥4h,由精密注塑机(注塑温度180
‑
210℃)注塑成标准产品；
29.其中，高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子的制备为一步法制备工艺,将丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)、耐热剂、高胶粉、dbdpe阻燃体系、增容剂及其它各种加工助剂按一定的比例加入高速混合机中在400r/min的转速下混合2min,再在1000r/min的转速下混合1min得到预混物,将上述预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机筒温度分10段控制,温度控制在240
‑
270℃,主机转速1020r/min,畏料转速400r/min，挤出造粒制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子。
30.其中，注塑机的注塑温度为180
‑
210℃。塑胶粒子的干燥温度为80℃，干燥时间为4h。混合物的混合过程为在400r/min的转速下混合2min，再在1000r/min的转速下混合1min。双螺杆挤出机筒各段的温度在180
‑
210℃。通过本发明的方法不仅解决了耐热剂在基体树脂中的分散问题，而且解决了阻燃剂对加工温度敏感性问题。即首先通过强剪切的螺杆，较高的温度条件下使得耐热剂在abs体系内得到很好的分散，然后选用弱剪切的螺杆，在较低的温度下制备出阻燃耐热abs。体系各组分均分散均匀，从而制备出的高耐热阻燃abs各项性能均得到较大的提高，尤其是耐热性能和阻燃性能。，随着耐热剂含量的增加，制备的耐热abs母粒的耐热性持续增加。当耐热剂质量分数为5％时，高耐热abs母粒的热变形温度只有86℃，相应的维卡软化温度只有97℃，但当耐热剂质量分数为30％时，高耐热abs母粒的热变形温度高达117℃，相应维卡软化温度为131℃，而其球压痕温度和维卡软化温度基本相近。
31.由于dbdpe熔点极高，且在树脂中基本不溶，所以添加到树脂中可使树脂具有较高的热变形温度且不宜起霜，尤其加到abs中可明显提高abs的耐热性，因此选dbdpe作为高耐热abs的阻燃剂。通过耐热剂和abs基体树脂复配，在较高的加工温度及较强剪切的螺杆制备出具有不同耐热剂含量的高耐热abs母粒，再将制备的具有不同耐热剂含量的母粒和dbdpe/sb2o3阻燃体系共混，在较低的加工温度及较弱剪切的螺杆制备出具有指定耐热温度的高耐热阻燃abs材料，可替代阻燃pc或阻燃pc/abs应用于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、插排等既需要耐热又需要阻燃的领域。
32.实施例2
33.一种高耐热阻燃材料的制备方法，采用两步法制备工艺,将实施例1中的高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒与ldpe/红磷合金体系、增容剂及其它各种加工助剂按配方比例加入高速混合机中进行预混(工艺条件同上),将上述预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机筒温度分10段控制,温度控制在180
‑
210℃,主机转速1020r/min,喂料转速400r/min。挤出造粒并将制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子，在80℃条件下干燥4h,由精密注塑机(注塑温度180
‑
210℃)注塑成标准产品；
34.其中阻燃体系为ldpe/红磷合金体系，其中红磷合金采用的为ht2951，ldpe：ht2951＝10:3，红磷合金的阻燃机理是红磷在实际火焰条件下主要被氧化生成氧化磷磷酸及磷酸衍生物,生成的氧化磷促使树脂脱水炭化,使可燃裂解产物减少,同时由于磷酸亚磷酸聚偏磷酸的生成,在树脂表面形成一层玻璃状熔融物,阻止火焰向聚合物表面传热和由
聚合物表面向外扩散分解产物,成为隔断氧气的障碍层,从而抑制了火焰的蔓延，另一方面上述过程具有吸热作用﹐降低聚合物自身的热氧化,达到阻燃的目的。
35.实施例3
36.一种高耐热阻燃材料的制备方法，采用两步法制备工艺,将实施例1中的高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒与ldpe/app阻燃体系、增容剂及其它各种加工助剂按配方比例加入高速混合机中进行预混(工艺条件同上),将上述预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机筒温度分10段控制,温度控制在180
‑
210℃,主机转速1020r/min,喂料转速400r/min。挤出造粒并将制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子，在80℃条件下干燥4h,由精密注塑机(注塑温度180
‑
210℃)注塑成标准产品；
37.其中阻燃体系为ldpe/app阻燃体系，其中app的阻燃作用是由于其受热分解时生成聚磷酸和nh,聚磷酸可作为脱水剂使聚合物脱水炭化,形成炭化层,而释放出的nh可作为发泡剂使炭化层膨胀,加入含有羟基的季戊四醇更有助于炭化层的形成，此炭化膨胀层隔热隔氧抑烟,并能防止熔滴的产生,故具有良好的阻燃性能。、
38.实施例4
39.一种高耐热阻燃材料的制备方法，采用两步法制备工艺,将实施例1中的高耐热丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)母粒与ldpe/ath阻燃体系、增容剂及其它各种加工助剂按配方比例加入高速混合机中进行预混(工艺条件同上),将上述预混物投入双螺杆挤出机进行挤出造粒,双螺杆挤出机筒温度分10段控制,温度控制在180
‑
210℃,主机转速1020r/min,喂料转速400r/min。挤出造粒并将制备的高耐热阻燃丙烯腈
–
丁二烯
–
苯乙烯(abs)塑胶粒子，在80℃条件下干燥4h,由精密注塑机(注塑温度180
‑
210℃)注塑成标准产品；
40.其中阻燃体系为ldpe/ath阻燃结构，其阻燃机理是由于ath受热后释放出结晶水,吸热量约为2.09kj/g,故充到pe中的ath分解时吸收燃烧过程放出的部分热量,降低高聚物的温度,减慢降解速度，此外ath分解放出的水蒸气稀释火焰区可燃气体的浓度,并有一定的冷却作用。ath还有助于燃烧时形成炭化层，既可阻挡热量和氧气的进入,又可阻挡小分子的可燃性气体逸出。
41.s5：阻燃性检测：将市面上现存的具有不同氧指数的同一种类阻燃材料置于氧指数测定仪的燃烧筒内在不同的温度和湿度下测量氧指数，分别得到不同氧指数的制备成型的高耐热阻燃材料在不同温度和湿度下的氧指数表，并确定每个氧指数表中的氧指数范围；所述高耐热阻燃材料为氧指数为分别26、32、34、38、43的不同配比制成的高耐热阻燃材料；其中检测具体过程如下：
42.1)其中氧指数测定仪中的氮气和氧气的混合气体的流量为10.1
‑
11.2l/min，阻燃材料的尺寸为100mm
×
10mm
×
10mm；
43.2)将上述氧指数表中的不同湿度和温度下的氧指数与在温度25℃、50％湿度下测定的氧指数值进行差值运算得到差值表；
44.3)采用氧指数测定仪现场测定阻燃材料的氧指数，得到在该温度和湿度下的氧指数，查看步骤1)中的每个氧指数表对应的氧指数范围，找到包含该现场测定的氧指数的氧指数表或者值最接近的氧指数表；
45.4)根据包含该现场测定的氧指数的氧指数表或者值最接近的氧指数表对应的差值表，利用二元插值法得到在该温度和湿度下的差值，将现场测定的氧指数与该差值进行
加减运算得到阻燃材料的实际氧指数。
46.其中用到的原料和器材具体如下：
47.原材料abs：8434，
48.n
‑
苯基马来酰亚胺类三元共聚物(as
–
ms
–
nb)
49.dbdpe：4010。
50.高速混合机：shr
–
100a型，江苏张家港市科达机械有限公司；
51.双螺杆挤出机：shj
–
30型，南京瑞亚高聚物装备有限公司；
52.注塑机：b
–
920型，浙江海天注塑机有限公司；
53.熔体流动速率(mfr)仪：zr21452型，美斯特工业系统(中国)有限公司。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。