本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種無鹵阻燃劑與阻燃ABS塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，高分子材料逐步取代傳統(tǒng)材料不斷涌入人們的生活，其中聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）塑料制品由于其獨(dú)特的性能被廣泛應(yīng)用于汽車、電器、辦公用品等方面，給人們的生活帶來了極大的方便，但其易燃的性質(zhì)也給人們帶來了很大的威脅。
為了解決ABS塑料易燃的問題，阻燃劑應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)的無機(jī)阻燃劑只有添加量大的情況下才有明顯的阻燃效果，但大量添加無機(jī)阻燃劑使得塑料制品力學(xué)性能急劇下降，進(jìn)而影響塑料制品的使用；鹵系阻燃劑在較少添加量的情況下阻燃效果明顯，但近年來人們對環(huán)保的要求使得鹵系阻燃劑備受質(zhì)疑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種無鹵阻燃劑與阻燃ABS塑料及其制備方法，無鹵阻燃劑少量添加至ABS塑料中即具有良好的阻燃性能，并且無環(huán)境污染。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種無鹵阻燃劑，所述無鹵阻燃劑的制備方法包括以下步驟：
（1）將甘氨酸、甲醛和亞磷酸在濃鹽酸的催化下、100～120℃回流反應(yīng)制得有機(jī)膦酸[(HO)2OPCH2]2NCH2COOH；
（2）將步驟（1）制得的有機(jī)膦酸[(HO)2OPCH2]2NCH2COOH與CaCl3在水中、70～90℃下反應(yīng)1～2 h制得有機(jī)膦酸鈣Ca2[(O3PCH2)2NCH2COOH]；
（3）將步驟（2）制得的有機(jī)膦酸鈣Ca2[(O3PCH2)2NCH2COOH]與三聚氰胺反應(yīng)，制得無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]。
所述無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]的平均粒徑為30～90nm。
一種應(yīng)用上述無鹵阻燃劑的阻燃ABS塑料，所述阻燃ABS塑料由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料88%～99%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]1%～12%。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述阻燃ABS塑料由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料93%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]7%。
上述阻燃ABS塑料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]和ABS塑料按比例加入攪拌機(jī)中，以每分鐘40～60轉(zhuǎn)的速度在室溫下攪拌10～20 min；
（2）將步驟（1）制得的混合料用雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒，得到阻燃ABS塑料。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明通過亞磷酸分子與甲醛和甘氨酸發(fā)生Mannich反應(yīng)生產(chǎn)有機(jī)膦酸，有機(jī)膦酸易于與鈣離子生成鈣鹽，然后與含有較多氮的三聚氰胺反應(yīng)生成無鹵阻燃劑，該無鹵阻燃劑復(fù)合到ABS塑料中，只需少量添加即具有良好的阻燃性能，并且無環(huán)境污染。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1
由以下步驟制備無鹵阻燃劑：
（1）將甘氨酸、甲醛和亞磷酸在濃鹽酸的催化下、110℃回流反應(yīng)制得有機(jī)膦酸[(HO)2OPCH2]2NCH2COOH；
（2）將步驟（1）制得的有機(jī)膦酸[(HO)2OPCH2]2NCH2COOH與CaCl3在水中、80℃下反應(yīng)2 h制得有機(jī)膦酸鈣Ca2[(O3PCH2)2NCH2COOH]；
（3）將步驟（2）制得的有機(jī)膦酸鈣Ca2[(O3PCH2)2NCH2COOH]與三聚氰胺反應(yīng)，制得無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]，其平均粒徑為30～90nm。
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料99%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]1%。
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]和ABS塑料按比例加入攪拌機(jī)中，以每分鐘50轉(zhuǎn)的速度在室溫下攪拌20 min；
（2）將步驟（1）制得的混合料用雙螺桿擠出機(jī)擠出、造粒，得到阻燃ABS塑料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料97%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]3%。
無鹵阻燃劑及阻燃ABS塑料的制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料95%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]5%。
無鹵阻燃劑及阻燃ABS塑料的制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料93%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]7%。
無鹵阻燃劑及阻燃ABS塑料的制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料91%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]9%。
無鹵阻燃劑及阻燃ABS塑料的制備方法與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例6
本實(shí)施例的阻燃ABS塑料，由以下重量百分比的組分組成：ABS塑料88%，無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]12%。
無鹵阻燃劑及阻燃ABS塑料的制備方法與實(shí)施例1相同。
阻燃ABS塑料的阻燃性能檢測：阻燃性能測試采用UL94試驗(yàn)對阻燃性能進(jìn)行評價。所述的UL94試驗(yàn)是通過使用用于阻燃性評價的樣條（125mm×13mm×1.6mm）在23℃和50%相對濕度的恒溫室中放置48小時后對其進(jìn)行由Underwriters Laboratories規(guī)定的UL94燃燒試驗(yàn)，阻燃測試和評價結(jié)果為：阻燃級別從V-2到V-0級別遞增。
本發(fā)明實(shí)施例1至實(shí)施例6制備的阻燃ABS塑料的阻燃性能如表1所示。
表1
從表1可以看出，隨著無鹵阻燃劑Ca2[(O3PCH2)2NCH2CONHC3N3(NH2)2]的含量增大，阻燃性能增強(qiáng)，當(dāng)無鹵阻燃劑含量在7%時阻燃級別達(dá)到V-0級。
最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。