表面改性Sb2O3对阻燃ABS/DBDPE/ Sb2O3复合材料性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.015

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (3): 81-85.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.03.015

表面改性Sb₂O₃对阻燃ABS/DBDPE/ Sb₂O₃复合材料性能的影响

武本泽¹, 李滨¹, 雷园², 黄绍军², 吕汶骏², 余传柏¹()

^1.桂林理工大学材料科学与工程学院，广西桂林 541000
^2.广西华锑科技有限公司，南宁 530000

收稿日期:2024-05-23 出版日期:2025-03-26 发布日期:2025-03-24
通讯作者: 余传柏（1978-），工学博士，教授，主要从事聚合物基复合材料的阻燃、导热、增韧和摩擦等改性研究，ycb2008@glut.edu.cn
E-mail:ycb2008@glut.edu.cn
基金资助:
南宁市重点研发项目(20221035);广西自然科学基金(2022GXNSFAA035566);广西重点研发计划项目(2023AB01274)

Effect of surface modified Sb₂O₃ on properties of flame⁃retardant ABS/DBDPE/ Sb₂O₃ composites

WU Benze¹, LI Bin¹, LEI Yuan², HUANG Shaojun², LYU Wenjun², YU Chuanbai¹()

^1.College of Materials Science & Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541000，China
^2.Guangxi Huantimony Technology Co，Ltd，Nanning 530000，China

Received:2024-05-23 Online:2025-03-26 Published:2025-03-24
Contact: YU Chuanbai E-mail:ycb2008@glut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用NDZ⁃201、GR⁃A118、KH⁃550和DPAK 4种表面改性剂，通过湿法球磨技术对Sb₂O₃颗粒进行表面处理。利用FTIR、XRD和SEM等对Sb₂O₃改性前后的结构和形貌进行表征。通过挤出造粒和注射成型制备ABS/DBDPE/Sb₂O₃复合材料，研究2%的4种表面改性剂改性Sb₂O₃对复合材料综合性能的影响。结果表明，4种表面改性剂改性Sb₂O₃对复合材料综合性能有一定的影响；表面改性后，复合材料的加工性明显提高；改性后保持较好的阻燃性能和热性能，垂直燃烧全部通过了UL 94 V⁃0等级；改性后力学性能有不同程度的提升，且冲击性能提升较明显；其中NDZ⁃201改性复合材料的冲击强度为46.99 kJ/m²，较未改性复合材料提升了36.01 %，且弯曲强度也有一定提高；综合各项性能，NDZ⁃201和DPAK都有较好的改性效果，有利于复合材料加工性能和力学性能的提升。

关键词: 丙烯腈?丁二烯?苯乙烯树脂, 表面改性, 三氧化二锑, 阻燃性能

Abstract:

Four surface modifiers， NDZ⁃201， GR⁃A118， KH⁃550 and DPAK， were used to modify Sb₂O₃ particles by wet ball milling. The structure and morphology of Sb₂O₃ before and after modification were characterized by FTIR， XRD and SEM. ABS/DBDPE/Sb₂O₃ composite was prepared by extrusion granulation and injection molding. The effect of Sb₂O₃ modified by four surface modifiers of 2 % on the composite properties was studied. The results show that Sb₂O₃ modified by four surface modifiers has a certain effect on the comprehensive properties of the composite. After surface modification， the machinability of the composite is obviously improved. After modification， good flame retardancy and thermal properties are maintained， and all vertical combustion passes the UL 94 V⁃0 grade. After modification， the mechanical properties are improved in different degrees， and the impact properties are improved obviously. The NDZ⁃201⁃modified composite presented impact strength of 46.99 kJ/m². This result is 36.01 % higher than the impact strength of unmodified composite. Moreover， the bending strength of the modified composite was also improved to some extent. NDZ⁃201 and DPAK exhibit good modification effect， facilitating an improvement in the machining and mechanical properties of composites.

Key words: acrylonitrile?butadiene?styrene resin, surface modification modified, antimony trioxide, flame retardant property

中图分类号:

TQ325.2

武本泽, 李滨, 雷园, 黄绍军, 吕汶骏, 余传柏. 表面改性Sb₂O₃对阻燃ABS/DBDPE/ Sb₂O₃复合材料性能的影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 81-85.

WU Benze, LI Bin, LEI Yuan, HUANG Shaojun, LYU Wenjun, YU Chuanbai. Effect of surface modified Sb₂O₃ on properties of flame⁃retardant ABS/DBDPE/ Sb₂O₃ composites[J]. China Plastics, 2025, 39(3): 81-85.

图/表 9

样品名称	ABS含量/g	DBDPE含量/g	改性Sb₂O₃含量/g		抗滴落含量剂/g
样品名称	ABS含量/g	DBDPE含量/g	用量	偶联剂种类	抗滴落含量剂/g
D/S/ABS	87	8	4	未改性	0.3
D/K⁃S/ABS	87	8	4	KH⁃550	0.3
D/N⁃S/ABS	87	8	4	NDZ⁃201	0.3
D/G⁃S/ABS	87	8	4	GR⁃A118	0.3
D/D⁃S/ABS	87	8	4	DPAK	0.3

表1 ABS/DBDPE/改性Sb2O3的配方

Tab.1 Formula sheet for ABS/DBDPE/ modified Sb2O3

图1 Sb2O3颗粒改性前后FTIR光谱（a）和XRD谱图（b）

Fig.1 FTIR （a） and XRD （b） spectra of Sb2O3 particles before and after modification

图2 Sb2O3颗粒改性前后活化指数（a）和SEM照片［（b）、（c）］

Fig.2 Sb2O3 particle activation index （a） and SEM images ［（b）、（c）］ before and after modification

图3 Sb2O3颗粒改性前后TG（a）和DTG曲线（b）

Fig.3 TG （a） and DTG curves （b） of Sb2O3 particles before and after modification

图4 阻燃ABS复合材料改性前后的MFR

Fig.4 Melt flow rate of flame retardant ABS composite before and after modification

图5 阻燃ABS复合材料的力学性能和冲击断面SEM照片

Fig.5 Mechanical properties of ABS composites and SEM images of the impact section

图6 阻燃ABS复合材料的DMA曲线

Fig.6 DMA curves of flame retardant ABS composites

样品	UL 94等级	极限氧指数/%	有无熔滴
D/S/ABS	V⁃0	22.5	无
D/K⁃S/ABS	V⁃0	22.7	无
D/N⁃S/ABS	V⁃0	22.3	无
D/G⁃S/ABS	V⁃0	22.4	无
D/D⁃S/ABS	V⁃0	22.1	无

表2 ABS复合材料的阻燃性能

Tab.2 Flame retardant properties of ABS composite materials

样品	热变形温度/℃	维卡温度/℃
D/S/ABS	79.7	98.6
D/K⁃S/ABS	79.2	99.2
D/N⁃S/ABS	80.1	97.9
D/G⁃S/ABS	78.1	98.3
D/D⁃S/ABS	78.0	98.1

表3 ABS复合材料的热变形温度和软化点

Tab.3 Thermal deformation temperature and softening point of ABS composite materials

参考文献 15

1	Huang G， Chen W， Wu T， et al. Multifunctional graphene⁃based nano⁃additives toward high⁃performance polymer nanocomposites with enhanced mechanical， thermal， flame retardancy and smoke suppressive properties［J］. Chemical Engineering Journal， 2021， 410： 127590.
2	Ren J， Huo S， Huang G， et al. A novel P/Ni⁃doped g⁃C₃N₄ nanosheets for improving mechanical， thermal and flame⁃retardant properties of acrylonitrile–butadienestyrene resin［J］. Chemical Engineering Journal， 2023， 452： 139196.
3	Altarawneh M， Saeed A， Al⁃Harahsheh M， et al. Thermal decomposition of brominated flame retardants （BFRs）： Products and mechanisms［J］. Progress in Energy and Combustion Science， 2019， 70： 212⁃259.
4	Wang R， Cheng H， Gong Y， et al. New brominated flame retardant decabromodiphenyl ethane （DBDPE） in water sediments： A review of contamination characteristics， exposure pathways， ecotoxicological effects and health risks［J］. Environmental Pollution， 2023， 334： 122121.
5	韩顺涛，段昌榆，李明谦，等. 聚酰胺6无卤阻燃改性的研究进展［J］. 中国塑料， 2022， 36（12）： 133⁃141.
	HAN S T， DUAN Y C， LI M Q， et al. Research progress in halogen⁃free flame⁃retardant modification of polyamide 6 ［J］. China Plastics， 2022， 36（12）： 133⁃141.
6	李伟. 钛酸酯偶联剂改性无机填料及其在聚丙烯复合材料中的应用［J］. 浙江化工， 2023， 54（07）： 19⁃22.
	LI W. Titanate Coupling Agent Modified lnorganic Filler and lts Application in Polypropylene Composites ［J］. Zhejiang Chemical Industry， 2023， 54（07）： 19⁃22.
7	Luo H Q， Rao W H， Liu Y L， et al. Novel multi⁃element DOPO derivative toward low⁃flammability epoxy resin［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2020， 137（46）.
8	Shen H， Wu Z， Dou R， et al. The effect of modified carbon⁃doped boron nitride on the mechanical， thermal and γ⁃radiation stability of silicone rubber composites［J］. Polymer Degradation and Stability， 2023， 218： 110542.
9	Balamurugan S， Ashika S A， Sana Fathima T K. Impact of ball milling on the cubic Sb₂O₃ into orthorhombic Sb₂O₃ and SbO₂ materials⁃Structural and other characterization studies［J］. Chemistry of Inorganic Materials， 2023， 1： 100022.
10	Zhang Y， Ding C， Zhang N， et al. Surface modification of silica micro⁃powder by titanate coupling agent and its utilization in PVC based composite［J］. Construction and Building Materials， 2021， 307： 124933.
11	Li Y， LYU L， Wang W， et al. Effects of chlorinated polyethylene and antimony trioxide on recycled polyvinyl chloride/acryl⁃butadiene⁃styrene blends： Flame retardancy and mechanical properties［J］. Polymer， 2020， 190： 122198.
12	Li H， Feng Z， Liu H， et al. Performance and inorganic fume emission reduction of desulfurized rubber powder/styrene–butadiene–styrene composite modified asphalt and its mixture［J］. Journal of Cleaner Production， 2022， 364： 132690.
13	Ding C， Zhang Y， Zhang N， et al. Impact of titanate coupling agent on properties of high density polyethylene composite filled with coal gangue［J］. Surface And Interface Analysis， 2020， 52（10）： 645⁃655.
14	侯春光，王良民，王龙礼，等. Br⁃SBS在阻燃PS⁃HI中的应用［J］. 工程塑料应用， 2021， 49（12）： 130⁃135+146.
	HOU C G， WANG L M， WANG L L， et al. Application of Br⁃SBS in Flame Retardant PS⁃HI［J］. Engineering Plastics Application， 2021， 49（12）： 130⁃135+146.
15	林士文，何超雄，黄宝奎，等. 新型环保阻燃剂阻燃HIPS及其机理研究［J］. 广东化工， 2023， 50（03）： 36⁃38.
	lin s w， he c x， huang b k， et al. study on a new br⁃n flame retardant for hips and its mechanism［J］. Guangdong Chemical Industry， 2023， 50（03）： 36⁃38.

[1]	张衡, 刘浩, 邱守季, 张炳, 吴叔青. 具有优异力学性能的钛白粉增白GFRPA复合材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(3): 12-18.
[2]	丁雯. 磷基⁃水性聚氨酯阻燃剂的制备及对棉织物的涂层[J]. 中国塑料, 2025, 39(2): 82-85.
[3]	陈天欢, 严成, 蒋干兵, 郭帅, 颜甜甜, 钱坤, 俞科静. 单宁酸表面改性PE⁃UHMW纤维及其界面性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 26-32.
[4]	马义蘅, 王建勇. PTFE纤维等离子体表面改性及机理研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 66-71.
[5]	严成, 李露露, 陈天欢, 郭帅, 俞科静. 超高分子量聚乙烯纤维表面纳米ZnO可控生长及其界面性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 47-54.
[6]	宋子睿, 刘伯军, 张明耀. ABS接枝粉料结构及抗氧剂用量对ABS树脂性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 88-93.
[7]	王栋. 金属有机框架基阻燃剂在阻燃领域的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 118-125.
[8]	李先铭, 张宁, 李改花, 刘爽, 刘征原. 十二烷基硫酸钠表面改性水滑石对PVC热稳定性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 82-86.
[9]	佟亚轩, 高海南, 陈礼平, 翁云宣. 生物基气凝胶的改性及功能化研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 87-94.
[10]	杨陈, 赵丽雪, 林燕萍. 阻燃水性聚氨酯的制备及对涤纶织物涂层研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(12): 72-76.
[11]	张成, 谢继凯, 郭家杏, 郝智, 罗筑, 陈禹霖. 聚四氟乙烯改性研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 137-143.
[12]	张林, 夏章川, 何亚东, 信春玲, 王瑞雪, 任峰. 等离子体射流载气流量大小对玻璃纤维改性效果影响的研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(9): 7-15.
[13]	余大荣, 辛勇. 超高分子量聚乙烯改性研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(8): 135-145.
[14]	李金凤, 梁卓恩, 彭新龙. 膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料[J]. 中国塑料, 2022, 36(6): 116-123.
[15]	赵新新, 金晓冬, 施妍, 孙诗兵, 吕锋, 田英良, 赵志永. 基于紫外⁃臭氧辐照的挤塑聚苯乙烯表面改性研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(5): 8-13.

表面改性Sb₂O₃对阻燃ABS/DBDPE/ Sb₂O₃复合材料性能的影响

Effect of surface modified Sb₂O₃ on properties of flame⁃retardant ABS/DBDPE/ Sb₂O₃ composites

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