一种低气味耐低温阻燃abs组合物及其制备方法
阅读说明：本技术 一种低气味耐低温阻燃abs组合物及其制备方法 (Low-odor low-temperature-resistant flame-retardant ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) composition and preparation method thereof ) 是由 孙超正 范聪成 宋晓辉 肖华明 付锦锋 陶四平 王中林 杨霄云 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种低气味耐低温阻燃ABS组合物及其制备方法,该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS 47-69份,磷系阻燃剂5-10份,成炭剂A 15-20份,成炭剂B 10-20份,物理吸附剂1-3份。本发明所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物通过添加成炭剂A与成炭剂B,提高了材料在燃烧过程中的成炭率,并与磷酸酯阻燃剂协效,形成新型阻燃体系,材料具备良好的阻燃性能,实现了磷酸酯阻燃剂少量添加达到V-0阻燃等级。(The invention provides a low-odor low-temperature-resistant flame-retardant ABS composition and a preparation method thereof, wherein the composition is prepared from the following raw materials in parts by weight: 47-69 parts of ABS, 5-10 parts of phosphorus flame retardant, 15-20 parts of carbon forming agent A, 10-20 parts of carbon forming agent B and 1-3 parts of physical adsorbent. According to the low-odor low-temperature-resistant flame-retardant ABS composition, the charring agent A and the charring agent B are added, so that the charring rate of the material in the combustion process is improved, the charring agent A and the charring agent B are synergistic with a phosphate flame retardant to form a novel flame-retardant system, the material has good flame-retardant performance, and the purpose that the flame retardant of the phosphate is added in a small amount to reach the V-0 flame-retardant level is achieved.)
技术领域
本发明属于改性塑料领域，尤其是涉及一种低气味耐低温阻燃ABS组合物及其制备方法。
背景技术
ABS材料具有高光泽、高刚性、抗冲击等优点，广泛应用在家电、照明、办公、汽车等行业。ABS树脂材料由于成炭率低，市面上V-0级阻燃ABS所采用的阻燃剂一般是溴系阻燃剂。溴系阻燃ABS再加工过程中及注塑成型过程中，材料受热会有溴化物、ABS残留单体、ABS合成用溶剂等小分子挥发出，产生很大的气味，加工车间及注塑成型车间的现场气味会很大，工作环境体验感较低。此外，ABS材料的一类应用是电动车电池仓外壳材料。常规的V-0级阻燃ABS所采用溴系阻燃剂气味大，容易在电动车充电过程中受热产生气味，给终端使用客户使用产生不愉快的感受。因此开发一种低气味的V-0的阻燃ABS有助于加工车间、注塑车间环境的改善，也能给终端消费者良好的使用体验。此外，电动自行车在冬季低温环境下也有使用，需要材料具备耐低温性能。而目前的市售产品均无法达到上述需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种低气味耐低温阻燃ABS组合物及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低气味耐低温阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：
进一步，所述的成炭剂A为改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐；所述的成炭剂B为聚碳酸酯。
进一步，所述的成炭剂B在300℃，1.2kg条件下的熔体流动速率为15-25g/10min；所述的ABS在200℃，10kg条件下的熔体流动速率为20-40g/10min。
进一步，所述的物理吸附剂为活性炭、分子筛或硅胶中的至少一种。
进一步，所述的磷系阻燃剂为磷酸酯阻燃剂；优选的，所述的磷系阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)或磷酸三苯酯中的至少一种。
进一步，所述的组合物还包括占原料总质量百分比0.2-1％的加工助剂；所述的加工助剂为抗氧剂或润滑剂中至少一种；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂，其中，受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的质量比为1:1；所述的受阻酚类抗氧剂为THANOX 1010、抗氧剂1076或抗氧剂1098中的至少一种；所述的磷酸酯类抗氧剂为THANOX168、抗氧剂Y-002或抗氧剂X-002中的至少一种；所述的润滑剂为酰胺类润滑剂；优选的，所述的润滑剂为芥酸酰胺或EBS B50中的至少一种。
一种改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷与对硝基苯胺进行酰胺化反应得到黄色沉淀物，将得到的黄色沉淀物过滤、洗涤、溶于异丙醇中，然后与异丙醇铝进行加热反应，反应完成后过滤、洗涤、烘干，得到β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐；
(2)将所述的β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐进行超声、过滤、烘干后得到所述的改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐。
进一步，所述的步骤(1)中酰胺化反应的温度为95-105℃，时间为4-6h；所述的步骤(1)中加热反应的温度为90-100℃，时间为5-8h。
进一步，所述的步骤(2)中的超声步骤的分散液为乙醇，分散液与β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的质量比为8-10:1，超声步骤的时间为1h；所述的步骤(2)中的烘干步骤的温度为70-90℃，时间为10-18h。
所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：将各原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，然后熔融、挤出、造粒后得到所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物；所述的挤出机为双螺杆挤出机；所述的熔融步骤的温度为190-240℃。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物通过添加成炭剂A与成炭剂B，其中成炭剂A与成炭剂B分子链主链都含有苯环结构，燃烧可形成芳构型炭，提高了ABS材料在燃烧过程中的成炭率，此外成炭剂A经改性处理后比表面积增大，与ABS树脂接触界面增加，燃烧受热后能起到很好的成炭及隔热效果，复合成炭剂，与磷酸酯阻燃剂的凝聚相阻燃效果协效，形成新型阻燃体系，材料具备良好的阻燃性能，实现了磷酸酯阻燃剂少量添加达到V-0阻燃等级。
本发明所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物通过采用磷系阻燃剂，并采用物理吸附剂吸附加工过程中散发的小分子组分，较之传统溴系阻燃体系有效降低了材料的气味，实现了低气味效果。
本发明所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物通过添加抗氧剂，使得材料在加工过程中不易发生分解，适用于做电动车电池仓外壳材料。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例中ABS采用镇江奇美实业有限公司，PA-757K；
本发明实施例中磷系阻燃剂采用WSFR-BDP，浙江万盛；
本发明实施例中成炭剂A合成过程所用的2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷购自德国科莱恩，对硝基苯胺，异丙醇及异丙醇铝等原料购自中国国药化学试剂公司；
本发明实施例中成炭剂B采用PC 2405，德国拜耳；
本发明实施例中物理吸附剂采用活性炭，台山市粤侨试剂塑料有限公司；
本发明实施例中抗氧剂采用THANOX 1010及THANOX 168，天津利安隆新材料股份有限公司；
本发明实施例中润滑剂采用EBS B50，印尼PT.CMS。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种低气味耐低温阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS69份，磷系阻燃剂5份，成炭剂A15份，成炭剂B 10份，物理吸附剂1份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
一种改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2-甲基-2，5-二氧-1，2-氧磷杂环戊烷与对硝基苯胺进行酰胺化反应100℃下5h，得到黄色沉淀物，将得到的黄色沉淀物过滤、洗涤、溶于异丙醇中，然后与异丙醇铝进行加热反应95℃下6h，反应完成后过滤、洗涤、烘干，得到β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐，结构式如下：
(2)将所述的β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐进行超声1h，分散液为乙醇，与β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的质量比为10:1，过滤、80℃下烘干16h后得到所述的改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐。
所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：将各原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，然后熔融、挤出、造粒后得到所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物；所述的挤出机为双螺杆挤出机；所述的熔融步骤的温度为190-240℃。
实施例2
一种低气味耐低温阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS58份，磷系阻燃剂7份，成炭剂A18份，成炭剂B 15份，物理吸附剂2份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
一种改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的制备方法同实施例1。
所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物的制备方法同实施例1。
实施例3
一种低气味耐低温阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS57份，磷系阻燃剂8份，成炭剂A18份，成炭剂B 15份，物理吸附剂2份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
一种改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的制备方法同实施例1。
所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物的制备方法同实施例1。
实施例4
一种低气味耐低温阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS47份，磷系阻燃剂10份，成炭剂A 20份，成炭剂B 20份，物理吸附剂3份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
一种改性β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐的制备方法同实施例1。
所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物的制备方法同实施例1。
对比例1
一种阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS 90份，磷系阻燃剂10份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
所述的阻燃ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：将各原料均匀混合，然后从挤出机的主喂料口喂入，然后熔融、挤出、造粒后得到所述的低气味耐低温阻燃ABS组合物；所述的挤出机为双螺杆挤出机；所述的熔融步骤的温度为190-240℃。
对比例2
一种阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS 77份，四溴双酚A18份，锑白5份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
所述的阻燃ABS组合物的制备方法同对比例1。
对比例3
一种阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS 65份，β-(对硝基苯甲酰胺)甲基次膦酸乙酯铝盐18份，成炭剂B15份，物理吸附剂2份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
所述的阻燃ABS组合物的制备方法同对比例1。
对比例4
一种阻燃ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：ABS 67份，磷系阻燃剂10份，成炭剂B 20份，物理吸附剂3份，抗氧剂0.4份，润滑剂0.2份。
所述的阻燃ABS组合物的制备方法同对比例1。
将实施例1-4与对比例1-4中得到的组合物进行测试，结果如表1所示。
表1测试数据
由表1所示，实施例4与对比例1相比添加了成炭剂和物理吸附剂，实施例4的阻燃性能明显提升，达到V-0级，材料的气味也有所降低。实施例3与对比例2相比采用了阻燃体系，实施例3的气味及低温悬臂梁缺口冲击强度都有明显优势。对比例3添加了未改性的成炭剂A，材料的冲击强度较实施例3明显低，且只能实现V-2级阻燃效果，阻燃较差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
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