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一种阻燃耐热ABS塑料颗粒的制作方法

2021-11-06 07:10:00 来源:中国专利 TAG:
一种阻燃耐热abs塑料颗粒
技术领域
1.本发明涉及改性塑料技术领域,具体为一种阻燃耐热abs塑料颗粒。


背景技术:

2.丙烯腈

丁二烯

苯乙烯塑料(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abs的极限氧指数只有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abs进行阻燃改性。但对于电机、吹风机、电源盒、微波炉、电饭煲、排插等电器外壳或零部件,除了要求材料具有阻燃的同时,还要求材料具有一定的耐热性。
3.参考中国专利cn105885328a中提出了一种高耐热阻燃abs塑料,该方案通过添加抗氧剂、耐热剂和阻燃剂等助剂,获得了兼具阻燃和耐热性能的abs塑料,但是abs塑料在得到阻燃和耐热性能后,abs塑料的力学性能会大大降低,为解决以上问题,本发明提出了一种阻燃耐热abs塑料颗粒。


技术实现要素:

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足,本发明提供了一种阻燃耐热abs塑料颗粒,解决了abs塑料在得到阻燃和耐热性能后,abs塑料的力学性能会大大降低的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种阻燃耐热abs塑料颗粒,包括以下重量份原料:65

80份改性abs树脂、5.2

6.5份阻燃剂、0.3

0.6份可膨胀石墨、1.6

3.5份助剂、0.8

1.5份抗氧剂、2.8

4.5份高胶粉;
8.其中阻燃剂由以下步骤制备:
9.步骤一、将2

羧乙基苯基次磷酸和蒸馏水进行混合搅拌,直至2

羧乙基苯基次磷酸完全溶解,接着将三聚氰胺溶于蒸馏水中,将2

羧乙基苯基次磷酸溶液和三聚氰胺溶液混合后加热反应,控制反应温度为80℃,反应时间为3.5h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥12h,得到中间体1;
10.步骤二、将氯化钙和n,n

二甲基乙酰胺在45℃条件下进行混合搅拌,直至氯化钙完全溶解,再加入乙二胺搅拌溶解,接着在0

5℃的条件下,加入对苯二甲酰氯,搅拌反应1h,将体系温度升至50℃后,加入三乙胺搅拌反应4h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体2;
11.步骤三、将4,4'

二羟基联苯和氯化铝混合后搅拌均匀,升温至60℃后,加入二氯磷酸苯酯,在60℃的条件下反应1h,将温度升至150℃反应1h,反应结束后对产物冷却至室温,接着对产物进行粉碎洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体3;
12.步骤四、将中间体1、中间体2、中间体3按比例混合,在180℃的条件下进行搅拌均
匀,得到阻燃剂。
13.优选的,所述助剂为e蜡、op蜡中的一种或两种以任意比组成的混合物,所述抗氧剂为酚类抗氧剂。
14.优选的,步骤一中,2

羧乙基苯基次磷酸和蒸馏水的用量比为20.5g:400ml,三聚氰胺和蒸馏水的用量比为13.5g:500ml。
15.优选的,步骤二中,氯化钙、n,n

二甲基乙酰胺、乙二胺、对苯二甲酰氯、三乙胺的用量比为6.3g:180ml:5.5ml:16.35g:23.8ml。
16.优选的,步骤三中,4,4'

二羟基联苯、氯化铝、二氯磷酸苯酯的用量比为153.6g:1.501g:150ml。
17.优选的,步骤四中,中间体1、中间体2、中间体3的混合质量比为3:1:1。
18.优选的,所述改性abs树脂由以下步骤制备:
19.步骤a1、将焦磷酸钠、无水葡萄糖、硫酸亚铁溶液和去离子水进行混合,在40℃条件下进行搅拌溶解,再加入氢氧化钾溶液和乳化剂搅拌均匀,在氮气氛围、65℃恒温水浴条件下搅拌反应10min,得到混合溶液a;
20.步骤a2、将丙烯腈溶液和过氧化氢异丙苯溶液进行混合,接着将混合液滴加到混合溶液a中,升温至75℃反应30min,降温至60℃,加入抗氧化剂搅拌30min后出料,使用质量分数为5

的无水硫酸镁溶液进行破乳,接着在90℃的温度条件下进行熟化,最后将熟化料和abs树脂按比例投入混炼机中,控制混炼温度为180℃,混炼时间为5min,得到改性abs树脂。
21.优选的,步骤a1中,焦磷酸钠、无水葡萄糖、硫酸亚铁溶液和去离子水的用量比为0.7g:0.9g:40ml:500ml,氢氧化钾溶液和乳化剂的消耗体积比为1:15,其中乳化剂为松香酸皂。
22.优选的,步骤a2中,丙烯腈溶液和过氧化氢异丙苯溶液的消耗体积比为10:1,抗氧化剂为抗氧化剂1010。
23.优选的,所述阻燃耐热abs塑料颗粒由以下步骤制备:
24.第一步、将改性abs树脂、阻燃剂、助剂、抗氧剂和高胶粉投入高速多功能粉碎机中进行混合复配,再将可膨胀石墨投入高速多功能粉碎机中进行二次混合复配;
25.第二步、将混合复配后的物料投入双螺杆挤出机中进行挤出,控制螺杆转速为50r/min,双螺杆的温度设置五个区段,180℃、190℃、190℃、195℃、200℃,对挤出料自然冷却后进行破碎造粒,最后在80℃的温度条件下干燥12h,得到阻燃耐热abs塑料颗粒。
26.(三)有益效果
27.一种阻燃耐热abs塑料颗粒,与现有技术相比具备以下有益效果:
28.(1)、通过将2

羧乙基苯基次磷酸溶于蒸馏水中,三聚氰胺溶于蒸馏水中,两个溶液混合反应,2

羧乙基苯基次磷酸溶液上其中一个氨基和三聚氰胺溶液上的羟基进行结合,同时脱去一个水,得到中间体1,通过氯化钙和n,n

二甲基乙酰胺混合后,配合其他物质混合反应,n,n

二甲基乙酰胺上的两个氨基分别脱去一个氢离子,同时对苯二甲酰氯的两个氯离子脱去,实现n,n

二甲基乙酰胺和对苯二甲酰氯之间的结合得到中间体2,通过4,4'

二羟基联苯和氯化铝混合后,配合二氯磷酸苯酯,4,4'

二羟基联苯上两个羟基的氢离子脱去和二氯磷酸苯酯上两个氯离子脱去,实现4,4'

二羟基联苯二氯磷酸苯酯之间结合
得到中间体3,最后将中间体1、中间体2和中间体3按比例进行混合,得到阻燃剂,利用2

羧乙基苯基次磷酸和,4'

二羟基联苯作为阻燃剂的基料,在中间体1和中间体3应用到abs树脂中后,中间体1和中间体3可以形成具有一定膨胀度的炭层,炭层覆盖到abs树脂上具有一定的隔热、隔绝氧气的作用,从而阻止复合材料的进一步燃烧,增加abs树脂的阻燃性能,接着利用中间体2的加入,中间体1和中间体2之间发生反应,促进了阻燃体系的成炭作用,使炭层变得更加稳定连续,能更加有效的隔绝氧气和热量,使燃烧终止,在引入中间体2后,abs树脂的表面形成了致密、平滑且较为完整的连续层,中间体2与中间体1发生了作用,促进了炭层的有效形成,改善了炭层表面的质量,连续、致密的炭层,隔绝了燃烧过程中热量和氧气向材料内部渗透,大大提高了凝固相的阻燃效率。
29.(2)、通过将丙烯腈溶液和过氧化氢异丙苯溶液进行混合,配合焦磷酸钠、无水葡萄糖、硫酸亚铁溶液和去离子水组成的混合液,混合组成改性乳液,改性乳液在熟化后和abs树脂混炼得到改性abs树脂,经过改性后的abs树脂热失重性能得到提高,同时通过在abs树脂中分散可膨胀石墨,可有效增强塑料防火性能,膨胀性能,而不影响塑料本身的柔韧性和其它物理性能,且在火焰中不挥发出有毒气体、酸雾、烟等,不增加abs树脂的危险性。
具体实施方式
30.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,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
31.实施例1:
32.阻燃剂由以下步骤制备:
33.步骤一、将20.5g的2

羧乙基苯基次磷酸和400ml蒸馏水进行混合搅拌,直至2

羧乙基苯基次磷酸完全溶解,接着将13.5g的三聚氰胺溶于500ml蒸馏水中,将2

羧乙基苯基次磷酸溶液和三聚氰胺溶液混合后加热反应,控制反应温度为80℃,反应时间为3.5h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥12h,得到中间体1;
34.步骤二、将6.3g氯化钙和180ml的n,n

二甲基乙酰胺在45℃条件下进行混合搅拌,直至氯化钙完全溶解,再加入5.5ml乙二胺搅拌溶解,接着在0

5℃的条件下,加入16.35g对苯二甲酰氯,搅拌反应1h,将体系温度升至50℃后,加入23.8ml三乙胺搅拌反应4h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体2;
35.步骤三、将153.6g的4,4'

二羟基联苯和1.501g的氯化铝混合后搅拌均匀,升温至60℃后,加入150ml的二氯磷酸苯酯,在60℃的条件下反应1h,将温度升至150℃反应1h,反应结束后对产物冷却至室温,接着对产物进行粉碎洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体3;
36.步骤四、将中间体1、中间体2、中间体3按质量比3:1:1混合,在180℃的条件下进行搅拌均匀,得到阻燃剂。
37.实施例2:
38.阻燃剂由以下步骤制备:
39.步骤一、将36.3g的2

羧乙基苯基次磷酸和600ml蒸馏水进行混合搅拌,直至2

羧乙基苯基次磷酸完全溶解,接着将16.5g的三聚氰胺溶于600ml蒸馏水中,将2

羧乙基苯基次磷酸溶液和三聚氰胺溶液混合后加热反应,控制反应温度为80℃,反应时间为3.5h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥12h,得到中间体1;
40.步骤二、将8.6g氯化钙和220ml的n,n

二甲基乙酰胺在45℃条件下进行混合搅拌,直至氯化钙完全溶解,再加入8.1ml乙二胺搅拌溶解,接着在0

5℃的条件下,加入19.62g对苯二甲酰氯,搅拌反应1h,将体系温度升至50℃后,加入26.8ml三乙胺搅拌反应4h,反应结束后进行冷却过滤,使用蒸馏水进行洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体2;
41.步骤三、将173.5g的4,4'

二羟基联苯和1.731g的氯化铝混合后搅拌均匀,升温至60℃后,加入180ml的二氯磷酸苯酯,在60℃的条件下反应1h,将温度升至150℃反应1h,反应结束后对产物冷却至室温,接着对产物进行粉碎洗涤,最后在80℃条件下鼓风干燥8h,得到中间体3;
42.步骤四、将中间体1、中间体2、中间体3按质量比3:1:1混合,在180℃的条件下进行搅拌均匀,得到阻燃剂。
43.实施例3:
44.改性abs树脂由以下步骤制备:
45.步骤a1、将0.7g焦磷酸钠、0.9g无水葡萄糖、40ml硫酸亚铁溶液和500ml去离子水进行混合,在40℃条件下进行搅拌溶解,再加入0.1ml氢氧化钾溶液和15ml乳化剂搅拌均匀,在氮气氛围、65℃恒温水浴条件下搅拌反应10min,得到混合溶液a;
46.步骤a2、将10ml丙烯腈溶液和1ml过氧化氢异丙苯溶液进行混合,接着将混合液滴加到混合溶液a中,升温至75℃反应30min,降温至60℃,加入抗氧化剂搅拌30min后出料,使用质量分数为5

的无水硫酸镁溶液进行破乳,接着在90℃的温度条件下进行熟化,最后将熟化料和abs树脂按质量比1:6投入混炼机中,控制混炼温度为180℃,混炼时间为5min,得到改性abs树脂。
47.实施例4:
48.改性abs树脂由以下步骤制备:
49.步骤a1、将1.3g焦磷酸钠、1.5g无水葡萄糖、50ml硫酸亚铁溶液和550ml去离子水进行混合,在40℃条件下进行搅拌溶解,再加入0.1ml氢氧化钾溶液和15ml乳化剂搅拌均匀,在氮气氛围、65℃恒温水浴条件下搅拌反应10min,得到混合溶液a;
50.步骤a2、将16ml丙烯腈溶液和2ml过氧化氢异丙苯溶液进行混合,接着将混合液滴加到混合溶液a中,升温至75℃反应30min,降温至60℃,加入抗氧化剂搅拌30min后出料,使用质量分数为5

的无水硫酸镁溶液进行破乳,接着在90℃的温度条件下进行熟化,最后将熟化料和abs树脂按质量比1:6投入混炼机中,控制混炼温度为180℃,混炼时间为5min,得到改性abs树脂。
51.实施例5:
52.一种阻燃耐热abs塑料颗粒,包括以下重量份原料:65份实施例3的改性abs树脂、5.2份实施例1的阻燃剂、0.3份可膨胀石墨、1.6份助剂、0.8份抗氧剂、2.8份高胶粉;
53.阻燃耐热abs塑料颗粒由以下步骤制备:
54.第一步、将实施例3的改性abs树脂、实施例1的阻燃剂、助剂、抗氧剂和高胶粉投入高速多功能粉碎机中进行混合复配,再将可膨胀石墨投入高速多功能粉碎机中进行二次混合复配;
55.第二步、将混合复配后的物料投入双螺杆挤出机中进行挤出,控制螺杆转速为50r/min,双螺杆的温度设置五个区段,180℃、190℃、190℃、195℃、200℃,对挤出料自然冷却后进行破碎造粒,最后在80℃的温度条件下干燥12h,得到阻燃耐热abs塑料颗粒。
56.实施例6:
57.一种阻燃耐热abs塑料颗粒,包括以下重量份原料:80份实施例4的改性abs树脂、6.5份实施例2的阻燃剂、0.6份可膨胀石墨、3.5份助剂、1.5份抗氧剂、4.5份高胶粉;
58.阻燃耐热abs塑料颗粒由以下步骤制备:
59.第一步、将实施例4的改性abs树脂、实施例2的阻燃剂、助剂、抗氧剂和高胶粉投入高速多功能粉碎机中进行混合复配,再将可膨胀石墨投入高速多功能粉碎机中进行二次混合复配;
60.第二步、将混合复配后的物料投入双螺杆挤出机中进行挤出,控制螺杆转速为50r/min,双螺杆的温度设置五个区段,180℃、190℃、190℃、195℃、200℃,对挤出料自然冷却后进行破碎造粒,最后在80℃的温度条件下干燥12h,得到阻燃耐热abs塑料颗粒。
61.实施例7:
62.本实施例与实施例5的不同之处在于,不添加阻燃剂。
63.实施例8:
64.本实施例与实施例5的不同之处在于,使用abs树脂替代改性abs树脂。
65.实施例9:
66.本实施例采用市售的一种abs塑料颗粒。
67.实施例10:
68.对实施例5

9制备的abs塑料颗粒进行极限氧指数测试和冲击性能测试,极限氧指数按照gb/t2046

2009标准,将试样垂直固定在极限氧指数测试仪的燃烧筒中,氮氧混合气体按一定比例自下而上流过燃烧筒,用点火器采用顶端点燃法点燃试样,同时记录燃烧时间和试样燃烧的长度,根据判据测定刚好维持平衡燃烧时的最低氧浓度;冲击性能按照gb/t1043.1

2008标准,使用zbc

1400

1型简支梁冲击强度测试仪,测试试样的冲击性能,测试结果如下表:
69.表1
[0070] 实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9loi/%26.825.118.319.518.2冲击性能/kj/m2168.56163.25171.65155.62170.26阻燃等级v

0v

0v

2v

0v
‑2[0071]
由表1可知,实施例5

6中abs塑料颗粒的loi为25.1

26.8%,远优于实施例7

9的loi数值18.2

19.5%,并且实施例5

6的冲击性能为163.25

168.56kj/m2,与实施例7

9的冲击性能为155.62

171.65kj/m2相近,在阻燃等级上,实施例5

6和实施例8均为v

0,而未添加阻燃剂和市售的abs塑料颗粒阻燃等级均为v

2,这是由于中间体2促进了阻燃体系的
成炭作用,使炭层变得更加稳定连续,能更加有效的隔绝氧气和热量,使燃烧终止,在引入中间体2后,abs树脂的表面形成了致密、平滑且较为完整的连续层,中间体2与中间体1发生了作用,促进了炭层的有效形成,改善了炭层表面的质量,连续、致密的炭层,隔绝了燃烧过程中热量和氧气向材料内部渗透,大大提高了凝固相的阻燃效率,中间体2的加入改善了阻燃复配体系在abs树脂中的分散性,使中间体1和中间体3均匀的分散在abs树脂中,增加了共混材料的韧性,进而使abs树脂颗粒的冲击强度得到提升。
[0072]
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0073]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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