一种阻燃高强度abs塑料
技术领域
1.本发明属于功能塑料制备技术领域，具体地，涉及一种阻燃高强度abs塑料。
背景技术：
2.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrene，简称abs)塑料应用较为广泛，比如汽车保险杠和手机、电脑等设备的外壳都可以采用abs材料制作。abs树脂属于非结晶塑料，成型时制品收缩不明显，而且它具有很好的加工流动性和尺寸稳定性，制品表面光泽也好，可以采用多种方法成型，其中采用注塑成型最好。但是，abs树脂的热稳定性不好，在250℃高温中容易挥发出带有毒性的物质，并且容易燃烧，现有的阻燃abs塑料制备过程一般加入大量的无机阻燃剂或者加入卤素阻燃剂提高其阻燃性能，但是无机阻燃剂的大量加入会在abs中造成团聚，影响sba塑料的机械性能，卤素阻燃剂的加入在燃烧过程中会产生卤化氢类有毒气体，对环境和人体健康产生危害，因此，提供一种环保、阻燃高强度abs塑料是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
3.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种阻燃高强度abs塑料。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种阻燃高强度abs塑料，包括以下重量份原料：abs树脂100-120份、改性水滑石5-8份、聚磷酸铵10份、sbs热塑性弹性体5.4-8.6份、相容剂5-10份、抗氧剂1-2份、光稳定剂1-3份和加工助剂0.5-1份；
6.该阻燃高强度abs塑料由以下步骤制成：
7.将abs树脂加入密炼机中，在转速为30-40rpm，温度为180-200℃的条件下搅拌至其熔融后，加入其他原料，混炼3.5-4h，得到预混料，将预混料加入双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃条件下挤出，冷却后进行切粒得到abs颗粒。
8.进一步地，改性水滑石由以下步骤制成：
9.将水滑石加入dmf中，超声分散30min后，加入kh-560和去离子水，升温至100℃，搅拌反应6-8h，然后降温至40-50℃，加入端氨基磷苯化合物、三乙胺和dmf的混合液a，搅拌反应8-10h，反应结束后，过滤，滤饼用乙醇洗涤3-5次，最后于80℃烘箱中干燥24h，得到改性水滑石；其中，水滑石、dmf、kh-560、去离子水和混合液a的用量比为5-6g：100-110ml：0.18-0.25g：5-10ml：30ml，混合液a中端氨基磷苯化合物、三乙胺和dmf的用量比为2.6-3.1g：1.2-1.5g：30ml，先用偶联剂kh-560对水滑石进行偶联处理，再利用kh-560的环氧基与端氨基磷苯化合物发生开环反应，使得水滑石表面接枝端氨基磷苯化合物，并且环氧基与氨基开环反应形成新的活性基团羟基，活性羟基的存在赋予改性水滑石在聚合物基质中的反应活性。
10.进一步地，端氨基磷苯化合物由以下步骤制成：
11.步骤a1、将三口烧瓶置于油浴锅中，依次加入对硝基苯甲醛和对氨基苯磺酸，通入
氮气15min后加入thf，升温至回流反应4-6h，反应结束后，旋蒸去除thf，得到中间体1，对硝基苯甲醛、对氨基苯磺酸和thf的用量比为0.05mol：0.05mol：150-200ml，利用对硝基苯甲醛的-cho与对氨基苯磺酸的-nh2发生缩合反应，得到含有c＝n双键的中间体1；
12.步骤a2、将中间体1、dopo和1,4-二氧六环加入三口烧瓶中，回流反应24h，然后将反应液浓缩至1/3体积倒入质量分数40％的乙醇溶液中，析出固体，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间体2；中间体1、dopo和1,4-二氧六环的用量比为0.05mol：0.05mol：180-200ml，利用dopo的p-h键活性与中间体1的席夫碱发生加成反应，得到中间体2；
13.步骤a3、将中间体2加入反应釜中，然后加入催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液转移至旋转蒸发仪中，减压浓缩去除乙酸乙酯，得到端氨基磷苯化合物，催化剂悬浮液为钯/炭催化剂和乙酸乙酯按照用量比1g：100ml混合而成，中间体2、催化剂悬浮液的用量比为1.5-2.4g：10ml；在钯/炭催化剂作用下，使中间2苯环上的硝基还原成氨基，得到端氨基磷苯化合物。
14.进一步地，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝sbs中的一种或多种按照任意比例组成。
15.进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或多种按照任意比例组成。
16.进一步地，光稳定剂为紫外线吸收剂uv-531、紫外线吸收剂uv-327、紫外线吸收剂uv-9中的中的一种或多种按照任意比例组成。
17.进一步地，加工助剂为硬脂酸、硅油和白矿油中的一种或多种按照任意比例组成。
18.本发明的有益效果：
19.本发明在abs塑料原料中加入改性水滑石，一方面提高abs树脂的力学强度，另一方面提高其阻燃性能，力学强度体现于将改性水滑石加入聚合物基体中，改性水滑石表面的羟基能够与相容剂中酸酐基团在熔融挤出过程中发生脱水反应，形成化学键，在水滑石和聚合物基体界面处形成一个化学键连接的过渡层，减少界面缺陷，界面作用力加强，当复合材料受到外力冲击时，能够有效分散应力，减少裂纹产生，提高复合材料的力学性能，阻燃性能体现在两方面，一是燃烧过程中，水滑石通过氢氧化物受热分解吸收大量热量，分解出水蒸气，稀释材料表面的可燃气体和氧气，分解产生的金属氧化物与聚合物表面的炭化物共同组成炭层，隔绝氧气和热源，二是其表面接枝的端氨基磷苯化合物含有氨基、dopo环、苯环、磺酸基团，dopo环能够分解产生磷的含氧酸，能够催化炭层的形成，氨基能够分解产生惰性气体，磺酸基团促进聚合物脱水成碳，苯环分解成炭层骨架，这些结构协同发挥阻燃作用；
20.综上，本发明制备的abs塑料具有高强度和高阻燃性能。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.本实施例提供一种端氨基磷苯化合物，由以下步骤制成：
24.步骤a1、将三口烧瓶置于油浴锅中，依次加入0.05mol对硝基苯甲醛和0.05mol对氨基苯磺酸，通入氮气15min后加入150ml thf，升温至回流反应4h，反应结束后，旋蒸去除thf，得到中间体1；
25.步骤a2、将0.05mol中间体1、0.05mol dopo和180ml 1,4-二氧六环加入三口烧瓶中，回流反应24h，然后将反应液浓缩至1/3体积倒入质量分数40％的乙醇溶液中，析出固体，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间体2；
26.步骤a3、将1.5g中间体2加入反应釜中，然后加入催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液转移至旋转蒸发仪中，减压浓缩去除乙酸乙酯，得到端氨基磷苯化合物，催化剂悬浮液为钯/炭催化剂和乙酸乙酯按照用量比1g：100ml混合而成。
27.实施例2
28.本实施例提供一种端氨基磷苯化合物，由以下步骤制成：
29.步骤a1、将三口烧瓶置于油浴锅中，依次加入0.05mol对硝基苯甲醛和0.05mol对氨基苯磺酸，通入氮气15min后加入150ml thf，升温至回流反应4h，反应结束后，旋蒸去除thf，得到中间体1；
30.步骤a2、将0.05mol中间体1、0.05mol dopo和180ml 1,4-二氧六环加入三口烧瓶中，回流反应24h，然后将反应液浓缩至1/3体积倒入质量分数40％的乙醇溶液中，析出固体，过滤，滤饼于60℃下干燥至恒重，得到中间体2；
31.步骤a3、将1.5g中间体2加入反应釜中，然后加入催化剂悬浮液，在温度为50℃，常压、氢气条件下搅拌反应10h，反应结束后，减压抽滤，将得到的滤液转移至旋转蒸发仪中，减压浓缩去除乙酸乙酯，得到端氨基磷苯化合物，催化剂悬浮液为钯/炭催化剂和乙酸乙酯按照用量比1g：100ml混合而成。
32.实施例3
33.本实施例提供一种改性水滑石，由以下步骤制成：
34.将6g水滑石加入110ml dmf中，超声分散30min后，加入0.25g kh-560和10ml去离子水，升温至100℃，搅拌反应8h，然后降温至50℃，加入混合液a，搅拌反应10h，反应结束后，过滤，滤饼用乙醇洗涤5次，最后于80℃烘箱中干燥24h，得到改性水滑石；其中，混合液a中实施例1的端氨基磷苯化合物、三乙胺和dmf的用量比为3.1g：1.5g：30ml。
35.实施例4
36.本实施例提供一种改性水滑石，由以下步骤制成：
37.将5g水滑石加入100ml dmf中，超声分散30min后，加入0.18g kh-560和5ml去离子水，升温至100℃，搅拌反应6h，然后降温至40℃，加入混合液a，搅拌反应8h，反应结束后，过滤，滤饼用乙醇洗涤3次，最后于80℃烘箱中干燥24h，得到改性水滑石；其中，混合液a中实施例2的端氨基磷苯化合物、三乙胺和dmf的用量比为2.6g：1.2g：30ml。
38.对比例1
39.本实施例提供一种改性水滑石，由以下步骤制成：
40.将5g水滑石加入100ml dmf中，超声分散30min后，加入0.18g kh-560和5ml去离子水，升温至100℃，搅拌反应6h，然后降温至40℃，加入混合液a，搅拌反应8h，反应结束后，过
滤，滤饼用乙醇洗涤3次，最后于80℃烘箱中干燥24h，得到改性水滑石；其中，混合液a中对氨基苯磺酸、三乙胺和dmf的用量比为2.6g：1.2g：30ml。
41.对比例2
42.本实施例提供一种改性水滑石，由以下步骤制成：
43.将6g水滑石加入110ml dmf中，超声分散30min后，加入0.25g kh-560和10ml去离子水，升温至100℃，搅拌反应8h，过滤，滤饼用乙醇洗涤5次，最后于80℃烘箱中干燥24h，得到改性水滑石。
44.实施例5
45.一种阻燃高强度abs塑料，包括以下重量份原料：abs树脂100份、实施例3的改性水滑石5份、聚磷酸铵10份、sbs热塑性弹性体5.4份、相容剂5份、抗氧剂1份份、光稳定剂1份和加工助剂0.5份；
46.该阻燃高强度abs塑料由以下步骤制成：
47.将abs树脂加入密炼机中，在转速为30rpm，温度为180℃的条件下搅拌至其熔融后，加入其他原料，混炼3.5h，得到预混料，将预混料加入双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃条件下挤出，冷却后进行切粒得到abs颗粒。
48.其中，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，抗氧剂为抗氧剂1010，光稳定剂为紫外线吸收剂uv-531，加工助剂为硬脂酸。
49.实施例6
50.一种阻燃高强度abs塑料，包括以下重量份原料：abs树脂110份、实施例4的改性水滑石7份、聚磷酸铵10份、sbs热塑性弹性体7.3份、相容剂8份、抗氧剂1.5份、光稳定剂2份和加工助剂0.8份；
51.该阻燃高强度abs塑料由以下步骤制成：
52.将abs树脂加入密炼机中，在转速为35rpm，温度为190℃的条件下搅拌至其熔融后，加入其他原料，混炼3.8h，得到预混料，将预混料加入双螺杆挤出机中，在温度为200-210℃条件下挤出，冷却后进行切粒得到abs颗粒。
53.其中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，抗氧剂为为抗氧剂1010、抗氧剂168按照质量比1：1混合，光稳定剂为紫外线吸收剂uv-531和紫外线吸收剂uv-327按照质量比1：1混合，加工助剂为硬脂酸和硅油按照制备1：1混合。
54.实施例7
55.一种阻燃高强度abs塑料，包括以下重量份原料：abs树脂120份、实施例3的改性水滑石8份、聚磷酸铵10份、
56.sbs热塑性弹性体8.6份、相容剂10份、抗氧剂2份、光稳定剂3份和加工助剂1份；
57.该阻燃高强度abs塑料由以下步骤制成：
58.将abs树脂加入密炼机中，在转速为40rpm，温度为200℃的条件下搅拌至其熔融后，加入其他原料，混炼4h，得到预混料，将预混料加入双螺杆挤出机中，在温度为210℃条件下挤出，冷却后进行切粒得到abs颗粒。
59.其中，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，抗氧剂为抗氧剂168，光稳定剂为紫外线吸收剂uv-9，加工助剂为白矿油。
60.对比例3
61.将实施例5中的改性水滑石替换成等量对比例1中制备的改性水滑石，其余原料及制备过程同实施例5。
62.对比例4
63.将实施例6中的改性水滑石替换成等量对比例2中制备的改性水滑石，其余原料及制备过程同实施例6。
64.对比例5
65.将实施例7中的改性水滑石替换成水滑石，其余原料及制备过程同实施例7。
66.将实施例5-7和对比例3-5制备的abs塑料进行性能测试，缺口冲击强度(gb/t1843-1996标准)及氧指数(gb/t2406-93标准)测试，结果如表1所示:
67.表1
68.项目loi(％)缺口冲击强度(kj/m2)实施例532.516.2实施例632.716.5实施例732.917.1对比例329.816.8对比例426.416.2对比例522.112.5
69.由表1可以看出，相比于对比例3-5，实施例5-7所制备的abs塑料具有更高的阻燃性和力学性能。
70.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
71.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。