一种阻燃ABS组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于ABS复合材料技术领域，具体涉及一种阻燃ABS组合物及其制备方法。
背景技术
ABS材料常用作电子电器产品的外壳进行应用，这些产品会因过热、漏电、和老化等引燃这些材料而造成火灾，对人们生命和财产安全造成巨大威胁。行业的安全规范标准一致执行UL94标准来评价高分子材料因被动着火的阻燃安全性，如V-2、V-1和V-0阻燃等级。在使用过程中因接触不良、过载、短路而过热的情况采用欧盟国际电工协会IE%20C60695灼热丝标准来评估其阻燃性及安全性。
ABS三元共聚物化学结构中含有聚丁二烯橡胶组份，具有易燃性，相比工程材料，其在燃烧过程中又难以成炭，因此实现高等级阻燃性能具有较大技术难度，目前只能实现有卤V-0或者5VA阻燃等级，没有力学性能优异的无卤V-0阻燃ABS材料。有卤阻燃ABS在技术层面主流的阻燃体系为溴锑体系，推广应用也非常成熟，容易满足UL94相关的阻燃性能测试要求。但是由于溴锑阻燃体系气相凝聚相阻燃机理的局限性，灼热丝性能较低，难以满足IEC60695标准防火安全性的需要，影响了其在电工产品行业的推广应用。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种阻燃ABS组合物。本申请采用多种阻燃体系进行复配协效，在多种阻燃元素的共同作用下，达到较高的灼热丝性能，解决目前阻燃ABS的技术缺陷，满足电工行业产品的阻燃性能技术要求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种阻燃ABS组合物，包含如下重量份的成分：ABS树脂36.2～82.7份、溴系阻燃剂12～20份、锑系阻燃剂3～10份和加工助剂0.2～0.8份；
所述阻燃ABS组合物的总重量中，氮元素的含量不大于85000ppm且不小于7000ppm，磷元素的总含量不大于50000ppm且不小于3000ppm，氟元素总含量不大于40000ppm且不小于800ppm。
优选地，所述阻燃ABS组合物还包括氮系阻燃剂、磷系阻燃剂和含氟聚合物，所述氮元素来自于氮系阻燃剂和磷系阻燃剂，所述磷元素来自于磷系阻燃剂，所述氟元素来自于含氟聚合物。
氮元素的测试方法：采用氧弹燃烧法进行前处理，然后用离子色谱进行分析；氧弹燃烧法是取5-10g左右样品，在高压氧的密闭系统内完全燃烧，通过碱溶液来吸收样品燃烧后的残余气体，用离子色谱仪测量吸收液中元素出峰时间和面积，用外标法定量。
氟元素的测试方法：采用氧弹燃烧法进行前处理，然后用离子色谱进行分析；氧弹燃烧法是取5g-10g左右样品，在高压氧的密闭系统内完全燃烧，通过碱溶液来吸收样品燃烧的残余气体，用离子色谱仪测量吸收液中元素出峰时间和面积，用外标法进行定量。
磷元素的含量的测试方法为：取0.4g-0.6g待测样品粒子置于圆底烧瓶，加10ml浓H2SO4和5ml%20H2O2，置于480℃的电热板进行消解直至完全碳化，需要35min-45min；碳化结束后进行冷却5min，然后加适量H2O2，判断是否完全碳化，未完全则继续加H2O2直至完全碳化，然后在100ml容量瓶中进行冷却定容，过滤，离心取上清液，然后进行电感耦合等离子体发射光谱测试ICP。
优选地，所述阻燃ABS组合物的总重量中，氟元素的含量不大于40000ppm且不小于1000ppm。
优选地，所述阻燃ABS组合物中，氮元素与磷元素的重量比为2.1:1～1.2:1，具有较好的阻燃效果。
优选地，所述氮系阻燃剂为三嗪类化合物，所述三嗪类化合物的结构式如下：
其中，R1、R2、R3相同，且R1、R2、R3选自-P(C6H5)2、-PH2O4、-P(CH3)2、-PH2O2、-SiH3、-SiCl3、-SiHCl2、-SiHO3、-((CH3)5Si)2O、-SiOH2、-NHR、-NH2、-NR2、-NCH、-NO3、-NCO、-N(CH3)或-N2Cl。
优选地，所述磷系阻燃剂的结构式如下：
其中，聚合度n满足：2≤n；所述磷系阻燃剂中，磷的质量百分含量为30％～32％，氮的质量百分含量为14％～16％。
上述磷系阻燃剂具有较好的凝聚相阻燃效果，有利于更好的抑制有焰燃烧。
优选地，所述含氟聚合物的结构式如下：
其中，聚合度n满足：10000＜n＜30000。
采用上述含氟聚合物，具有提高抗滴落性能和阻燃性能。
优选地，所述溴系阻燃剂选自十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯、四溴双酚A、三(三溴苯基)氰尿酸酯中的一种或几种。
优选地，所述锑系阻燃剂选自三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸盐中的一种或几种。
优选地，所述加工助剂选自受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、酰胺类润滑剂、含硫化合物、含磷化合物中的一种或几种。
更优选地，所述受阻酚类抗氧剂选自烷基单酚类，烷基多酚类、硫代双酚类中的一种或几种；所述润滑剂选自硬脂酰胺类润滑剂EBS B50、EB-FF、EBSP400、WK1890中的一种或几种。
同时，本发明还提供一种所述的阻燃ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：
将各成分高速搅拌混合均匀，得到预混料；将预混料送入双螺杆挤出机中，挤出、过水冷却、造粒，得到阻燃ABS组合物。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明选用阻燃ABS组合物配方中，通过溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷系阻燃剂、含氟聚合物的复配，并通过控制氮元素、磷元素、氟元素的含量，得到的阻燃ABS组合物具有较高的灼热丝性能，可以达到目前行业内难以实现的灼热丝等级，且能很好的解决目前灼热丝性能差的缺陷，特别适用于高等级的电工类产品。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例中ABS复合材料的制备方法为：
将各成分在高速搅拌混料机混合均匀，得到预混料；将预混料送入双螺杆挤出机中，挤出、过水冷却、造粒，得到阻燃ABS组合物；其中，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为一区温度80℃、二区温度160℃、三区温度180℃、四区温度190℃、五区温度190℃、六区温度190℃、七区温度180℃、八区温度180℃、九区温度180℃、机头温度200℃，螺杆转速为350rpm，双螺杆挤出机的长径比为40。
实施例中各性能的测试标准如表1所示：
表1各性能的测量标准
本发明的实施例及对比例采用如下原料，但不仅限于这些原料：
ABS：ABS 0215A，吉林石化；
溴系阻燃剂：三(三溴苯基)氰尿酸酯，FR-245，以色列化工；
锑系阻燃剂：三氧化二锑，S-05N，常德辰州；
三嗪类化合物：结构式为
磷系阻燃剂：结构式为
含氟聚合物：结构式为
加工助剂：抗氧剂和润滑剂的重量比为1：3；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，IRGANOX 1076；
润滑剂：酰胺类润滑剂，EBS，昊塑化工；
本发明设置实施例1～9和对比例1～4，具体实施例1～9和对比例1～4中的各成分及性能数据，具体如表2所示，本申请实施例及对比例中用到的溴系阻燃剂为FR-245，锑系阻燃剂为S-05N，氮系阻燃剂为三嗪类化合物MCA，磷系阻燃剂为JLS-PNPID，含氟聚合物为AD541；所述氮元素来自于氮系阻燃剂和磷系阻燃剂，所述磷元素来自于磷系阻燃剂，所述氟元素来自于含氟聚合物；本领域技术人员可通过氮系阻燃剂和磷系阻燃剂含量的调配，得到实施例特定含量的氮元素；通过磷系阻燃剂含量的调配，得到实施例特定含量的磷元素；通过含氟聚合物含量的调配，得到实施例特定含量的氟元素。
表2实施例1～9和对比例1～4中的各成分及性能数据
从表2可以看出，与对比例1～4相比，本申请实施例1～9均具有较好的拉伸强度、弯曲强度及灼热丝起燃温度；将实施例5和实施例7对比可知，实施例7中氟元素的含量大于1000，实施例5中的氟元素含量小于1000，实施例7中的拉伸强度、弯曲强度及灼热丝起燃温度均好于实施例5；将实施例8、9与实施例4对比可知，实施例4中氮元素与磷元素的重量比在2.1:1～1.2:1范围内，实施例8、9中氮元素与磷元素的重量比不在2.1:1～1.2:1范围，实施例4的拉伸强度、弯曲强度及灼热丝起燃温度均好于实施例8、9。
将实施例1与对比例1对比可知，对比例1中不含有氮、磷、氟，对比例1中的拉伸强度、弯曲强度、灼热丝起燃温度均明显差于实施例1；对比例2、3中只含有氮、磷、氟中的两种，对比例2～3中的拉伸强度、弯曲强度、灼热丝起燃温度也差于实施例1；对比例4中虽然含有氮、磷、氟，但是其含量都不在本申请范围内，其拉伸强度、弯曲强度、灼热丝起燃温度也差于实施例1。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
