一种改性阻燃工程塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种改性阻燃工程塑料及其制备方法。
背景技术
工程塑料是指一类可以作为结构材料，在较宽的温度范围内承受机械应力，在较为苛刻的化学物理环境中使用的高性能的高分子材料，一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料；
现有的工程塑料存在以下不足：工程塑料的阻燃以及耐火性能差，遇到明火时容易燃烧或变形，不仅存在安全隐患，而且燃烧产生的气体污染环境。
发明内容
本发明提供一种改性阻燃工程塑料及其制备方法，以解决工程塑料的阻燃以及耐火性能差，遇到明火时容易燃烧或变形，不仅存在安全隐患，而且燃烧产生的气体污染环境的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性阻燃工程塑料，其中所使用的主料按重量计包括：聚甲醛50-60份、ABS树脂10-20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5-15份、氯磷5-10份、氮磷5-10份、煅烧高岭土10-30份。
优选的，所述主料总重量与辅料总重量之间的比例为1:0.1-0.3。
优选的，其中所述聚甲醛50份、ABS树脂10份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5份、氯磷5份、氮磷5份、煅烧高岭土10份。
优选的，其中所述聚甲醛55份、ABS树脂15份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯10份、氯磷7份、氮磷8份、煅烧高岭土20份。
优选的，其中所述聚甲醛60份、ABS树脂20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯15份、氯磷10份、氮磷10份、煅烧高岭土30份。
一种改性阻燃工程塑料的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
步骤一：清洁混料设备后对混料设备进行预加热处理，然后将聚甲醛以及ABS树脂同时放入混料设备中，启动混料设备混合聚甲醛以及ABS树脂，混料时间为35-40min；
步骤二：蓖麻油放入环氧化反应设备，通过添加磷酸二乙酯以及过氧苯甲酸试剂，使蓖麻油在环氧化反应设备中进行开环反应，开环反应完成后，静置5min得到具有阻燃基团的蓖麻油基磷酸二乙酯：
步骤三：待步骤一中聚甲醛以及ABS树脂混合呈糊状后，加入蓖麻油基磷酸二乙酯继续混合15min，此时混料设备温度调至85摄氏度；
步骤四：步骤三混合完成后，混料设备停止运行，内部聚甲醛、ABS树脂以及蓖麻油基磷酸二乙酯的混合料静置存放，周期为1d；
步骤五：对步骤四的混合料依次添加氯磷和氮磷，并启动混料设备运行，温度设置为55摄氏度，混合时间为30min；
步骤六：对步骤五得到的混合料添加煅烧高岭土，混料设备的温度设置为35摄氏度，混合时间为2.5-3h，工程塑料成型后，由混料设备转移至承装筒内部存储。
优选的，上述步骤一中，所述聚甲醛和ABS树脂的摩尔比为3:1，混料设备的预加热温度为75摄氏度。
优选的，上述步骤三中，所述蓖麻油基磷酸二乙酯分三次定量添加。
优选的，上述步骤四中，混料设备为完全密封状态静置混合料1d。
优选的，上述步骤六中，承装筒的存放温度为40-45摄氏度。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过在聚甲醛以及ABS树脂的混合料中添加环氧化反应得到的蓖麻油基磷酸二乙酯，极大的提高了成型工程塑料的阻燃性以及拉伸强度，有效满足阻燃性工程塑料制品的阻燃需求，阻燃效果好，便于推广，另外，添加的氯磷和氮磷提高工程塑料的耐火性，煅烧高岭土增加工程塑料的可塑性以及表面光泽度，使得工程塑料便于加工成型且成品的色泽度好。
具体实施方式
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。
实施例1
本发明提供了一种改性阻燃工程塑料，其中所使用的主料按重量计包括：聚甲醛50-60份、ABS树脂10-20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5-15份、氯磷5-10份、氮磷5-10份、煅烧高岭土10-30份。
进一步的，所述主料总重量与辅料总重量之间的比例为1:0.1-0.3。
进一步的，其中所述聚甲醛50份、ABS树脂10份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5份、氯磷5份、氮磷5份、煅烧高岭土10份。
一种改性阻燃工程塑料的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
步骤一：清洁混料设备后对混料设备进行预加热处理，然后将聚甲醛以及ABS树脂同时放入混料设备中，启动混料设备混合聚甲醛以及ABS树脂，混料时间为35-40min，在聚甲醛中添加ABS树脂混合成型的主料，表面光滑有光泽，呈现淡黄或白色，可在40-100°C温度范围内长期使用，且具备耐火性能；
步骤二：蓖麻油放入环氧化反应设备，通过添加磷酸二乙酯以及过氧苯甲酸试剂，使蓖麻油在环氧化反应设备中进行开环反应，开环反应完成后，静置5min得到具有阻燃基团的蓖麻油基磷酸二乙酯：
步骤三：待步骤一中聚甲醛以及ABS树脂混合呈糊状后，加入蓖麻油基磷酸二乙酯继续混合15min，此时混料设备温度调至85摄氏度，蓖麻油基磷酸二乙酯的添加使聚甲醛以及ABS树脂混合料的氧指数（LOI）从23.6%增加到36.7%，热降解温度（Td）、失重50%时的温度（T50），最大热失重速率时的温度（Tp1和Tp1）分别达到了289.4，318.2，293.8和444.3℃，热释放速率峰值（pHRR）从379.04%20kW/m2降低到262.29kW/m2，平均热释放速率（av-HRR）从162.32%20kW/m2降低到108.42%20kW/m2，热释放总量（THR）从31.78%20MJ/m2降低到17.9%20MJ/m2，蓖麻油基磷酸二乙酯可进一步的提高聚甲醛以及ABS树脂混合料的阻燃性能；
步骤四：步骤三混合完成后，混料设备停止运行，内部聚甲醛、ABS树脂以及蓖麻油基磷酸二乙酯的混合料静置存放，周期为1d，密封存放时间内，蓖麻油基磷酸二乙酯充分融入到聚甲醛和ABS树脂的混合料中，并生成的致密而坚实的碳层覆盖在聚甲醛和ABS树脂的混合料表明，延缓和阻止了制品进一步燃烧，达到了阻燃的效果；
步骤五：对步骤四的混合料依次添加氯磷和氮磷，并启动混料设备运行，温度设置为55摄氏度，混合时间为30min，氯磷和氮磷的添加进一步提高混合料的耐火性；
步骤六：对步骤五得到的混合料添加煅烧高岭土，混料设备的温度设置为35摄氏度，混合时间为2.5-3h，工程塑料成型后，由混料设备转移至承装筒内部存储，煅烧高岭土增加混合料的可塑性以及表面光泽度。
进一步的，上述步骤一中，所述聚甲醛和ABS树脂的摩尔比为3:1，混料设备的预加热温度为75摄氏度。
进一步的，上述步骤三中，所述蓖麻油基磷酸二乙酯分三次定量添加。
进一步的，上述步骤四中，混料设备为完全密封状态静置混合料1d。
进一步的，上述步骤六中，承装筒的存放温度为40-45摄氏度。
实施例2
本发明提供了一种改性阻燃工程塑料，其中所使用的主料按重量计包括：聚甲醛50-60份、ABS树脂10-20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5-15份、氯磷5-10份、氮磷5-10份、煅烧高岭土10-30份。
进一步的，所述主料总重量与辅料总重量之间的比例为1:0.1-0.3。
进一步的，其中所述聚甲醛55份、ABS树脂15份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯10份、氯磷7份、氮磷8份、煅烧高岭土20份。
一种改性阻燃工程塑料的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
步骤一：清洁混料设备后对混料设备进行预加热处理，然后将聚甲醛以及ABS树脂同时放入混料设备中，启动混料设备混合聚甲醛以及ABS树脂，混料时间为35-40min，在聚甲醛中添加ABS树脂混合成型的主料，表面光滑有光泽，呈现淡黄或白色，可在40-100°C温度范围内长期使用，且具备耐火性能；
步骤二：蓖麻油放入环氧化反应设备，通过添加磷酸二乙酯以及过氧苯甲酸试剂，使蓖麻油在环氧化反应设备中进行开环反应，开环反应完成后，静置5min得到具有阻燃基团的蓖麻油基磷酸二乙酯：
步骤三：待步骤一中聚甲醛以及ABS树脂混合呈糊状后，加入蓖麻油基磷酸二乙酯继续混合15min，此时混料设备温度调至85摄氏度，蓖麻油基磷酸二乙酯的添加使聚甲醛以及ABS树脂混合料的氧指数（LOI）从23.6%增加到36.7%，热降解温度（Td）、失重50%时的温度（T50），最大热失重速率时的温度（Tp1和Tp1）分别达到了289.4，318.2，293.8和444.3℃，热释放速率峰值（pHRR）从379.04%20kW/m2降低到262.29kW/m2，平均热释放速率（av-HRR）从162.32%20kW/m2降低到108.42%20kW/m2，热释放总量（THR）从31.78%20MJ/m2降低到17.9%20MJ/m2，蓖麻油基磷酸二乙酯可进一步的提高聚甲醛以及ABS树脂混合料的阻燃性能；
步骤四：步骤三混合完成后，混料设备停止运行，内部聚甲醛、ABS树脂以及蓖麻油基磷酸二乙酯的混合料静置存放，周期为1d，密封存放时间内，蓖麻油基磷酸二乙酯充分融入到聚甲醛和ABS树脂的混合料中，并生成的致密而坚实的碳层覆盖在聚甲醛和ABS树脂的混合料表明，延缓和阻止了制品进一步燃烧，达到了阻燃的效果；
步骤五：对步骤四的混合料依次添加氯磷和氮磷，并启动混料设备运行，温度设置为55摄氏度，混合时间为30min，氯磷和氮磷的添加进一步提高混合料的耐火性；
步骤六：对步骤五得到的混合料添加煅烧高岭土，混料设备的温度设置为35摄氏度，混合时间为2.5-3h，工程塑料成型后，由混料设备转移至承装筒内部存储，煅烧高岭土增加混合料的可塑性以及表面光泽度。
进一步的，上述步骤一中，所述聚甲醛和ABS树脂的摩尔比为3:1，混料设备的预加热温度为75摄氏度。
进一步的，上述步骤三中，所述蓖麻油基磷酸二乙酯分三次定量添加。
进一步的，上述步骤四中，混料设备为完全密封状态静置混合料1d。
进一步的，上述步骤六中，承装筒的存放温度为40-45摄氏度。
实施例3
本发明提供了一种改性阻燃工程塑料，其中所使用的主料按重量计包括：聚甲醛50-60份、ABS树脂10-20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯5-15份、氯磷5-10份、氮磷5-10份、煅烧高岭土10-30份。
进一步的，所述主料总重量与辅料总重量之间的比例为1:0.1-0.3。
进一步的，其中所述聚甲醛60份、ABS树脂20份，所述辅料按重量份数计包括：蓖麻油基磷酸二乙酯15份、氯磷10份、氮磷10份、煅烧高岭土30份。
一种改性阻燃工程塑料的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
步骤一：清洁混料设备后对混料设备进行预加热处理，然后将聚甲醛以及ABS树脂同时放入混料设备中，启动混料设备混合聚甲醛以及ABS树脂，混料时间为35-40min，在聚甲醛中添加ABS树脂混合成型的主料，表面光滑有光泽，呈现淡黄或白色，可在40-100°C温度范围内长期使用，且具备耐火性能；
步骤二：蓖麻油放入环氧化反应设备，通过添加磷酸二乙酯以及过氧苯甲酸试剂，使蓖麻油在环氧化反应设备中进行开环反应，开环反应完成后，静置5min得到具有阻燃基团的蓖麻油基磷酸二乙酯：
步骤三：待步骤一中聚甲醛以及ABS树脂混合呈糊状后，加入蓖麻油基磷酸二乙酯继续混合15min，此时混料设备温度调至85摄氏度，蓖麻油基磷酸二乙酯的添加使聚甲醛以及ABS树脂混合料的氧指数（LOI）从23.6%增加到36.7%，热降解温度（Td）、失重50%时的温度（T50），最大热失重速率时的温度（Tp1和Tp1）分别达到了289.4，318.2，293.8和444.3℃，热释放速率峰值（pHRR）从379.04%20kW/m2降低到262.29kW/m2，平均热释放速率（av-HRR）从162.32%20kW/m2降低到108.42%20kW/m2，热释放总量（THR）从31.78%20MJ/m2降低到17.9%20MJ/m2，蓖麻油基磷酸二乙酯可进一步的提高聚甲醛以及ABS树脂混合料的阻燃性能；
步骤四：步骤三混合完成后，混料设备停止运行，内部聚甲醛、ABS树脂以及蓖麻油基磷酸二乙酯的混合料静置存放，周期为1d，密封存放时间内，蓖麻油基磷酸二乙酯充分融入到聚甲醛和ABS树脂的混合料中，并生成的致密而坚实的碳层覆盖在聚甲醛和ABS树脂的混合料表明，延缓和阻止了制品进一步燃烧，达到了阻燃的效果；
步骤五：对步骤四的混合料依次添加氯磷和氮磷，并启动混料设备运行，温度设置为55摄氏度，混合时间为30min，氯磷和氮磷的添加进一步提高混合料的耐火性；
步骤六：对步骤五得到的混合料添加煅烧高岭土，混料设备的温度设置为35摄氏度，混合时间为2.5-3h，工程塑料成型后，由混料设备转移至承装筒内部存储，煅烧高岭土增加混合料的可塑性以及表面光泽度。
进一步的，上述步骤一中，所述聚甲醛和ABS树脂的摩尔比为3:1，混料设备的预加热温度为75摄氏度。
进一步的，上述步骤三中，所述蓖麻油基磷酸二乙酯分三次定量添加。
进一步的，上述步骤四中，混料设备为完全密封状态静置混合料1d。
进一步的，上述步骤六中，承装筒的存放温度为40-45摄氏度。
根据实施例1-3所制备出来的工程塑料进行各项性能检测，性能指标如表1所示：
表1：
由表1可知，实施例2中原材料比例适中，加工工艺最为适合阻燃工程塑料的生产，该实施例中，工程塑料的极限氧指数以及热释放总量最优，有效满足阻燃性工程塑料制品的阻燃需求，阻燃效果好，便于推广，另外，工程塑料添加蓖麻油基磷酸二乙酯做为主要的阻燃材料，具有较高的热降解稳定性、较好的阻燃性能和耐迁移性能，可进一步的提高工程塑料的阻燃性能。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
