一种封边条用低烟无卤阻燃ABS材料及其制备方法与流程

本发明涉及阻燃材料，具体为一种封边条用低烟无卤阻燃abs材料及其制备方法。

背景技术：

1、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)作为一种综合性能优异的塑料材料，被广泛应用于家电、汽车、电子电器等领域。然而，abs材料本身不具有阻燃特性，并且在燃烧时会释放大量有毒气体和烟雾，对环境和人体健康造成危害。因此，开发低烟无卤阻燃abs材料成为当前研究的热点。低烟无卤阻燃abs材料是在abs基础上，添加阻燃剂和其他助剂，使其具有优异的阻燃性能、燃烧时产生较少的烟雾，同时材料本身性能不会被弱化。

2、近年来，低烟无卤阻燃abs材料的研究取得了显著进展。通过优化阻燃剂的种类和添加量，以及改进制备工艺，成功制备出了具有优异阻燃性能、低烟密度和无卤环保特点的低烟无卤阻燃abs材料。文献yanpeng wu,tonghui yang,yongchang cheng,tao huang,binyu,qilin wu,meifang zhu,hao yu,synthesis phosphorus–sulfur reactive flameretardant for polyamide 66with high flame retardant efficiency and low smoke,polymer degradation and stability,2023,214,110378.中设计合成含硫磷的阻燃单体，并通过缩聚加入材料基体中，最终的材料具有良好的垂直燃烧等级(v-0)和高极限氧指数(31.6％)，能达到令人满意抑制发烟效果，但是所得材料的拉伸强度较差，因此应用受到限制。文献yongyin cui,zhengshuai xu,yongxu li,xiurui lang,chengzhong zong,lancao,synergistic thermodynamic compatibility of polydimethylsiloxane block inthermoplastic polyurethane for flame retardant materials:super flexible,highly flame retardant and low smoke release,polymer,2022,253,124976.通过本体聚合合成了由羟基丁烷封端的聚二甲基硅氧烷封闭tpu材料。最终材料断裂伸长率增加173.8％，并增强了疏水性，具有良好的阻燃性，极限氧指数(loi)达到27％。但是该材料并没有添加抑烟剂，材料燃烧会释放大量烟。中国专利cn202310772534.5一种无卤阻燃改性abs塑料及其合成工艺公开了一种无卤阻燃改性abs塑料及其合成工艺，利用氮磷苯乙烯-丙烯腈共聚物作为无卤阻燃剂与abs树脂复合，得到无卤阻燃改性abs，但是所得材料热稳定性差，限制了在高温领域的应用。低烟无卤阻燃abs材料作为一种新型的塑料材料，其综合性能更应该得到改善。目前的abs材料没有兼具低烟、无卤阻燃、热稳定性好的特性。

3、为此，提出了一种封边条用低烟无卤阻燃abs材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种封边条用低烟无卤阻燃abs材料及其制备方法，通过以石墨烯作为基体，并且添加环己六醇六磷酸，制备了阻燃剂基体，进一步制备复配无卤阻燃剂，然后作为原料添加到abs树脂中，最终制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料既有低烟无卤阻燃的特性，又具有较高的拉伸强度与热稳定性，因此能应用于封边条。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面本发明提供一种封边条用低烟无卤阻燃abs材料的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料由以下原料制成：abs树脂70-90份、增效抑烟剂2-10份、复配无卤阻燃剂5-10份、增容剂1-5份、加工助剂1-5份；

4、所述复配无卤阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

5、称取石墨烯，将所述石墨烯置于马弗炉煅烧5小时得到煅烧石墨烯；将所述煅烧石墨烯加浓盐酸在80℃加热回流10小时，得到酸化石墨烯溶液；将所述酸化石墨烯溶液离心洗涤、冷冻干燥得到酸化石墨烯；将所述酸化石墨烯置于烧杯中，加入环己六醇六磷酸得到浑浊液；将所述浑浊液转移到反应釜并放置于烘箱在180-230℃加热反应12小时，取出离心并干燥得到阻燃剂基体；称取所述阻燃剂基体，与无机阻燃剂、金属阻燃剂混合均匀得到复配无卤阻燃剂；

6、所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料的制备方法包括以下步骤：按照质量份数称取abs树脂、增效抑烟剂、复配无卤阻燃剂在高速混合机中混合均匀，并在50-90℃下处理1小时；然后加入增容剂、加工助剂，在60-100℃搅拌0.5小时，得到均质混合物；

7、将所述均质混合物加入到双螺杆挤出机中熔融共混，双螺杆挤出机1-4段的温度范围为180-220℃，熔融挤出后冷却造粒，得到封边条用低烟无卤阻燃abs材料。

8、优选的，所述abs树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，结构式为

9、

10、优选的，所述增效抑烟剂为氧化铜、硼酸锌、二茂铁中的一种或几种。

11、优选的，所述增容剂为甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的一种或几种。

12、优选的，所述加工助剂为抗氧剂802，化学成分为硫代二丙酸二硬脂醇酯。

13、优选的，所述环己六醇六磷酸cas为83-86-3，结构式为

14、

15、优选的，所述石墨烯与所述环己六醇六磷酸的质量比为20:1-8；所述无机阻燃剂为二氧化硅、滑石粉、三聚氰胺中的一种或几种。

16、优选的，所述金属阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种。

17、优选的，所述阻燃剂基体：所述无机阻燃剂：所述金属阻燃剂按照质量比2:1:1组合。

18、另一方面本发明提供一种封边条用低烟无卤阻燃abs材料，其特征在于，所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料由abs树脂85份、增效抑烟剂5份、复配无卤阻燃剂7份、增容剂2份、加工助剂1份组成；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料通过如上所述的制备方法制备得到；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料的极限氧指数为30.1％，燃烧时滴落1次，无烟，自熄；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料垂直燃烧等级为v-0；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料烟释放总量为9.1m2；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料初始分解温度为384℃，热稳定性好；所述封边条用低烟无卤阻燃abs材料拉伸强度为49.6mpa。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

20、1、本发明将石墨烯置于马弗炉煅烧5小时后，加浓盐酸在80℃加热回流10小时，然后离心洗涤、冷冻干燥得到酸化石墨烯，将酸化石墨烯置于烧杯中，加入环己六醇六磷酸，其中石墨烯与环己六醇六磷酸的质量比为20:4，并转移到反应釜放置于烘箱在180℃加热反应12小时，取出离心并干燥得到阻燃剂基体。通过所述方法制备的阻燃剂基体用于进一步制备复配无卤阻燃剂，然后作为原料添加到abs树脂中，最终制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料的极限氧指数为30.1％，燃烧时滴落1次，无烟，自熄。本发明在制备阻燃剂基体时，以石墨烯作为基体，其具有高比表面积和特殊的晶体结构，可促进火焰传导、热量释放，从而实现阻燃；并且添加了环己六醇六磷酸，其分子结构中存在6个磷酸基团，具有较高的含磷量，因此阻燃效果显著。通过调节石墨烯与环己六醇六磷酸的质量比，发现石墨烯与环己六醇六磷酸的质量比为20:4制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料极限氧指数最大，阻燃效果最好。

21、2、本发明称取阻燃剂基体，与无机阻燃剂、金属阻燃剂混合均匀得到复配无卤阻燃剂，其中阻燃剂基体：无机阻燃剂：金属阻燃剂按照质量比2:1:1组合；无机阻燃剂为二氧化硅、三聚氰胺按照质量比1:1组合；金属阻燃剂为氢氧化铝，通过所述方法制备的复配无卤阻燃剂，用于制备封边条用低烟无卤阻燃abs材料，最终所得abs材料的垂直燃烧等级为v-0。本发明使用的复配无卤阻燃剂，避免了使用卤素阻燃剂产生的卤化氢造成环境污染，并且无机阻燃剂采用二氧化硅、三聚氰胺，其受热产生阻燃气体氨气、氮气，可以稀释氧气，从而达到阻燃效果。同时添加金属阻燃剂氢氧化铝在高温下分解成al2o3，能吸收大量的热从而降低温度，并且片状结构可以作为隔热层，舒缓积聚的热量，从而协同实现阻燃。

22、3、本发明增效抑烟剂为氧化铜：二茂铁按照质量比1:1组合，增容剂为甲基丙烯酸酯共聚物，加工助剂为抗氧剂802，最终制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料烟释放总量为9.1m2。本发明在制备封边条用低烟无卤阻燃abs材料中添加氧化铜、二茂铁作为增效抑烟剂，添加此类金属抑烟剂可以在燃烧时产生oh·自由基，促进燃烧碳转化为一氧化碳，因此可以大大减少树脂燃烧时的烟释放总量。使用甲基丙烯酸酯共聚物作为增容剂最终制备的abs材料烟释放总量整体较小，这可能是由于甲基丙烯酸酯共聚物更有利于增效抑烟剂与abs树脂相容，因此抑烟效果更好。

23、4、本发明中封边条用低烟无卤阻燃abs材料由以下原料制成：abs树脂85份、增效抑烟剂5份、复配无卤阻燃剂7份、增容剂2份、加工助剂1份，通过所述原料配比制备的abs材料热稳定性最好，其初始分解温度为384℃。本发明制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料，并向其中加入增效抑烟剂、复配无卤阻燃剂、增容剂、加工助剂，并且调节各组分比例，可以使最终的abs材料具有低烟、无卤阻燃、热稳定性好的特性。

24、5、本发明按照质量份数称取abs树脂、增效抑烟剂、复配无卤阻燃剂在高速混合机中混合均匀，并在65℃下处理1小时，然后加入增容剂、加工助剂，在80℃搅拌0.5小时，得到均质混合物后，加入到双螺杆挤出机中熔融挤出后冷却造粒，得到封边条用低烟无卤阻燃abs材料拉伸强度最大为49.6mpa。本发明先将abs树脂、增效抑烟剂、复配无卤阻燃剂混合，然后经加热处理，再与增容剂、加工助剂混合的方式，可以使制备的abs材料具有较大的拉伸强度。通过本发明的方法制备的封边条用低烟无卤阻燃abs材料，既有低烟无卤阻燃的特性，又具有较高的拉伸强度与热稳定性，因此能应用于封边条。