[发明专利]一种用于ABS的有机硅阻燃剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃剂，尤其是涉及一种用于ABS的有机硅阻燃剂及其制备方法。

背景技术

ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，作为一种热塑性工程塑料，以其优异的力学性能、化学惰性和易加工性，被广泛的用于汽车工业、电子、电器、纺织、器具和建材等领域。但ABS本身的阻燃性极差，其极限氧指数(LOI)仅为18％左右，属于易燃材料，垂直燃烧试验也无法达到UL94V-2标准，且燃烧时会产生大量的烟雾及有害其他，因此使得它的使用范围受到了限制。

目前，对ABS的阻燃改性方面，卤系阻燃剂仍占主导地位，但因其燃烧产生大量有毒和腐蚀性气体，在特定条件下，还能分解出致癌物，已被欧盟及多数国家限制使用。而在无卤阻燃改性方面，主要是通过添加大量的水合氢氧化物、有机磷类阻燃剂、磷氮复合型膨胀剂、硅系阻燃剂来实现无卤阻燃的。

项素云，臧克峰等(项素云，臧克峰等.天然水镁石及其阻燃PP与ABS塑料的性能[J].塑料助剂，2004，4：21-24)用Mg(OH)₂对ABS进行阻燃改性，当纳米Mg(OH)₂添加量为60％时，ABS阻燃材料可达到难燃水平，但是ABS的力学性能严重下降。张伟丽(中国专利CN101469101A)采用聚磷酸铵、季戊四醇、金属化合物以及少量助剂来阻燃ABS树脂，改性后的ABS阻燃材料UL94燃烧试验达到V-0级，且具有发烟低、毒性小的特点。然而，季戊四醇易水解，会使制得的复合材料具有较强的吸湿性，同时其与基体树脂的相容性较差，这都会影响材料的力学性能。

有机硅阻燃剂是近年来发展起来的一种新型阻燃剂。许多研究者对有机硅阻燃剂的合成以及同其它阻燃剂协效阻燃进行了研究。郑一泉(中国专利CN101440204A)提供的一种有机硅阻燃剂，主要用于对芳香型聚碳酸酯进行阻燃改性；赵建青等(中国专利CN1974648A)合成了一种聚烯烃专用的含硅阻燃剂，并且将其分别同无机阻燃剂、膨胀阻燃剂复配使用，具有较好的阻燃效果。然而，国内关于ABS用有机硅阻燃剂的研究报道目前还是空白。

发明内容

本发明旨在提供一种与ABS相容性好，在保持ABS原有的优良性能的基础上，具有对ABS力学性能影响小、添加量较少、阻燃性能优良等特点的用于ABS的有机硅阻燃剂及其制备方法。

所述用于ABS的有机硅阻燃剂为聚合物，其分子结构为：

其中R₁、R₂为烷基，R₃为氨基烷基，R₄为烷基或烷氧基；x、y和z为各结构单元组成分数，x＝0.8～0.9，y＝0.05～0.15，z＝0.005～0.05，x+y+z＝1；所述用于ABS的有机硅阻燃剂为无色透明或呈微乳白状液体。

所述用于ABS的有机硅阻燃剂的制备方法的具体步骤如下：

在N₂保护的条件下，将二甲基硅氧烷环体、氨基硅烷、三烷氧基硅烷和催化剂进行反应，以六甲基二硅氧烷为封端剂，在80～140℃下反应，反应完毕后，减压抽出低沸物，得到用于ABS的有机硅阻燃剂产品。

所述二甲基硅氧烷环体、氨基硅烷、三烷氧基硅烷和催化剂的质量比为二甲基硅氧烷环体∶氨基硅烷∶三烷氧基硅烷∶催化剂＝100∶(8～33)∶(0.5～3.3)∶(0.2～0.5)。

所述催化剂可选自氢氧化钾、氢氧化钠、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡等中的一种；所述二甲基硅氧烷环体可选自八甲基环四硅氧烷(D4)或二甲基硅氧烷混合环体(DMC)等；所述氨基硅烷可选自γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-902)、N-(环己基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)等中的一种；所述三烷氧基硅烷可选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等中的一种。

所述反应的时间可为5～10h。

一般认为，有机硅阻燃剂是通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性来实现其阻燃功效的。有机硅阻燃剂添加到高分子材料中，多半会迁移到材料表面，形成有机硅阻燃剂富集层。这种富集层在燃烧时，会形成含有Si-O键和Si-C键的无机隔氧绝热保护层，达到阻燃的效果。但是，单纯的线性聚硅氧烷，本身的阻燃效果并不理想，而具有支链结构的聚硅氧烷，其支链结构有助于在固相残渣中形成交联结构，因此，其阻燃效果比线性聚硅氧烷的阻燃效果好。