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CN104277355A - 一种阻燃增韧的hpvc/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃增韧的hpvc/abs复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN104277355A CN201410406024.7A CN201410406024A CN104277355A CN 104277355 A CN104277355 A CN 104277355A CN 201410406024 A CN201410406024 A CN 201410406024A CN 104277355 A CN104277355 A CN 104277355A
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洪晓东
姜海艳
沈丁
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Abstract

本发明属于工程塑料领域，具体涉及一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料及其制备方法。本发明的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料是将100质量份HPVC粉末、0.5~3.0质量份热稳定剂、0.5~5.0质量份增塑剂、0.2~1.0质量份润滑剂、0.2~1.0质量份抗氧剂和5~20质量份无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入40~100质量份ABS树脂、10~40质量份POE-g-MAH、5~20质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料，将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。本发明最终制备的HPVC/ABS复合材料具有阻燃、抑烟、低成本、抗冲击、易加工等优点，可用于制备各种高强度、阻燃电器壳体。

Description

一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料领域，具体涉及一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）是一种常用的通用塑料，在日常生活中得到了广泛的应用。PVC可以分为软PVC、硬PVC和高聚合度PVC（HPVC）。HPVC的平均聚合度在1700以上，具有强度高、耐老化、低成本和阻燃等优点，但是HPVC的热稳定性较差、抗冲击性差，限制了其在工程领域的应用。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）具有强度高、韧性好、容易成型加工等优点。ABS树脂与HPVC共混可以显著改善HPVC的韧性和成型加工性能，在制备HPVC/ABS共混物合金过程中，通常要加入第三组分改善两者的相容性，而对复合材料的阻燃和抑烟性能不能得到显著改善，不能满足实际工业需求。
发明内容
针对现有PVC和ABS共混体系相容性差、阻燃和抑烟性能较差等问题，本发明提供一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料及其制备方法，目的是制备具有阻燃和抑烟功能并且高抗冲的HPVC/ABS工程塑料。
本发明的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：40~100质量份；
热稳定剂：0.5~3.0质量份；
增塑剂：0.5~5.0质量份；
润滑剂：0.2~1.0质量份：
抗氧剂0.2~1.0质量份； 
无卤阻燃剂：5~20质量份；
乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH） ：10~40质量份；
氯化聚乙烯（CPE）：5~20质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、0.5~3.0质量份热稳定剂、0.5~5.0质量份增塑剂、0.2~1.0质量份润滑剂、0.2~1.0质量份抗氧剂和5~20质量份无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入40~100质量份ABS树脂、10~40质量份乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、5~20质量份氯化聚乙烯（CPE）进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度165~195℃，二区温度175~200℃，三区温度175~205℃，四区温度175~205℃，五区温度175~205℃，机头160~190℃，主机转速为200~300转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
其中，所述的热稳定剂是硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
所述的增塑剂是邻苯二甲酸二辛脂（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、己二酸二异辛酯（DOA）、环氧大豆油中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
所述的润滑剂是硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或两种以任意比例混合的混合物。
所述的抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂264中的一种或两种以任意比例混合的混合物。
所述的无卤阻燃剂是聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）、三氧化二锑（Sb2O3）、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
（1）本发明是将特定配比的HPVC粉末与热稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂和无卤阻燃剂等粉末先在高速混合机中预混合，然后加入ABS树脂、POE-g-MAH接枝物和氯化聚乙烯再次进行二次混合，这种二次混合的方法能够改善粉末与粒料的混合效果，保证后期混合料在双螺杆挤出机挤出造粒过程中得到更充分的混合；
（2）本发明的HPVC/ABS复合材料克服了HPVC树脂存在的脆性、加工性差、燃烧时冒黑烟、容易分解等弊端。在HPVC材料中加入无卤阻燃剂、ABS树脂、POE-g-MAH接枝物、CPE增容剂，利用无卤阻燃剂提高了HPVC/ABS复合材料的阻燃和抑烟性能；另外，加入的POE-g-MAH接枝物和CPE可以改善无机阻燃剂粉体与树脂颗粒间以及HPVC和ABS树脂间的相容性，从而达到提高材料的韧性的目的；
（3）本发明最终制备的HPVC/ABS复合材料具有阻燃、抑烟、低成本、抗冲击、易加工等优点，可用于制备各种高强度、阻燃电器壳体。
具体实施方式
下面结合实施例说明该发明的具体实施方式，本发明的实施方式不仅限于实施例所述内容。
实施例1
本实施例的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：40质量份；
热稳定剂：0.5质量份硬脂酸钡和1.5质量份硬脂酸钙；
增塑剂：3.0质量份DOP；
润滑剂： 1.0质量份石蜡；
抗氧剂：0.5质量份抗氧剂1010； 
无卤阻燃剂：5质量份APP和5质量份硼酸锌；
POE-g-MAH ：10质量份；
CPE：5质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、0.5质量份硬脂酸钡和1.5质量份硬脂酸钙热稳定剂、3.0质量份DOP增塑剂、1.0质量份石蜡润滑剂、0.5质量份抗氧剂1010和5质量份APP、5质量份硼酸锌无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入40质量份ABS树脂、10质量份POE-g-MAH、5质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度175℃，二区温度185℃，三区温度175℃，四区温度205℃，五区温度205℃，机头180℃，主机转速为200转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
实施例2
本实施例的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：60质量份；
热稳定剂：2.5质量份硬脂酸锌；
增塑剂：0.5质量份DBP；
润滑剂： 1.0质量份聚乙烯蜡；
抗氧剂：0.8质量份抗氧剂1010； 
无卤阻燃剂：5质量份三氧化二锑和2质量份硼酸锌；
POE-g-MAH ：20质量份；
CPE：10质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、2.5质量份硬脂酸锌热稳定剂、0.5质量份DBP增塑剂、1.0质量份聚乙烯蜡润滑剂、0.8质量份抗氧剂1010和5质量份三氧化二锑、2质量份硼酸锌无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入60质量份ABS树脂、20质量份POE-g-MAH、10质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度195℃，二区温度200℃，三区温度205℃，四区温度200℃，五区温度175℃，机头160℃，主机转速为250转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
实施例3
本实施例的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：70质量份；
热稳定剂：3.0质量份硬脂酸钡；
增塑剂：5.0质量份环氧大豆油；
润滑剂： 0.2质量份聚乙烯蜡；
抗氧剂：1.0质量份抗氧剂264； 
无卤阻燃剂：5质量份MCA；
POE-g-MAH ：30质量份；
CPE：15质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、3.0质量份硬脂酸钡热稳定剂、5.0质量份环氧大豆油增塑剂、0.2质量份聚乙烯蜡润滑剂、1.0质量份抗氧剂264和5质量份MCA无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入70质量份ABS树脂、30质量份POE-g-MAH、15质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度165℃，二区温度175℃，三区温度175℃，四区温度175℃，五区温度175℃，机头160℃，主机转速为250转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
实施例4
本实施例的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：100质量份；
热稳定剂：2.0质量份硬脂酸钙；
增塑剂：4.0质量份DOP；
润滑剂： 1.0质量份聚乙烯蜡；
抗氧剂：0.2质量份抗氧剂264； 
无卤阻燃剂：10质量份MCA和10质量份氢氧化铝；
POE-g-MAH ：40质量份；
CPE：20质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、2.0质量份硬脂酸钙热稳定剂、4.0质量份DOP增塑剂、1.0质量份聚乙烯蜡润滑剂、0.2质量份抗氧剂264、10质量份MCA和10质量份氢氧化铝无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入100质量份ABS树脂、40质量份POE-g-MAH、20质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度175℃，二区温度195℃，三区温度195℃，四区温度205℃，五区温度195℃，机头180℃，主机转速为290转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
实施例5
本实施例的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：100质量份；
热稳定剂：0.5质量份硬脂酸钡；
增塑剂：3.0质量份DBP；
润滑剂： 0.5质量份石蜡；
抗氧剂：1.0质量份抗氧剂1010； 
无卤阻燃剂：10质量份硼酸锌和5质量份氢氧化镁；
POE-g-MAH ：20质量份；
CPE：10质量份。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、0.5质量份硬脂酸钡热稳定剂、3.0质量份DBP增塑剂、0.5质量份石蜡润滑剂、1.0质量份抗氧剂1010、10质量份硼酸锌和5质量份氢氧化镁无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入100质量份ABS树脂、20质量份POE-g- MAH、10质量份CPE进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度190℃，四区温度195℃，五区温度195℃，机头185℃，主机转速为300转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
将制备的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗，设置进料段的温度依次为：一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度190℃，四区温度195℃，五区温度195℃，机头185℃，主机转速为300转/分。挤出造粒，最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
将实施例1~5制备的阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒注塑制得标准试样。冲击强度按照国家标准GB/T 1843-2008测试，氧指数按照国家标准GB/T 2406.2-2009测试，垂直燃烧按照国家标准GB/T 2408-2008测试，具体性能如表1所示。
从表1可以看出，本发明制备的阻燃增韧HPVC/ABS复合材料具有很好的阻燃、抑烟性能，5组试样均达到阻燃级别，其中氧指数均超过32%，垂直燃烧等级满足UL 94 V-0级，试样的冲击强度明显高于普通HPVC/ABS复合材料。
表1实施例中阻燃增韧HPVC/ABS复合材料的性能
具体配方 冲击强度 KJ/m2 氧指数 % 垂直燃烧 t1+t2 /s
HPVC/ ABS (100/50) 8.4 31.7 2.6 冒黑烟
实施例1 9.7 32.8 2.1 无黑烟
实施例2 11.8 33.9 < 1.0无黑烟
实施例3 14.1 34.1 < 1.0无黑烟
实施例4 19.5 35.6  < 1.0 无黑烟
实施例5 17.1 34.4  < 1.0 无黑烟

Claims (7)

1.一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于其化学组成为：
HPVC：100质量份；
ABS树脂：40~100质量份；
热稳定剂：0.5~3.0质量份；
增塑剂：0.5~5.0质量份；
润滑剂：0.2~1.0质量份：
抗氧剂0.2~1.0质量份； 
无卤阻燃剂：5~20质量份；
乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH） ：10~40质量份；
氯化聚乙烯（CPE）：5~20质量份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于所述的热稳定剂是硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于所述的增塑剂是邻苯二甲酸二辛脂（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、己二酸二异辛酯（DOA）、环氧大豆油中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于所述的润滑剂是硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或两种以任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于所述的抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂264中的一种或两种以任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料，其特征在于所述的无卤阻燃剂是聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）、三氧化二锑（Sb2O3）、硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种以任意比例混合的混合物。
7.一种如权利要求1所述的阻燃增韧的HPVC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）制备HPVC/ABS混合料：
将100质量份HPVC粉末、0.5~3.0质量份热稳定剂、0.5~5.0质量份增塑剂、0.2~1.0质量份润滑剂、0.2~1.0质量份抗氧剂和5~20质量份无卤阻燃剂放入高速混合机中混合，然后再向混合机中倒入40~100质量份ABS树脂、10~40质量份乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、5~20质量份氯化聚乙烯（CPE）进行二次混合，得到HPVC/ABS混合料；
（2）制备HPVC/ABS颗粒：
将得到的HPVC/ABS混合料倒入双螺杆挤出机料斗中，设置进料段的温度依次为：一区温度165~195℃，二区温度175~200℃，三区温度175~205℃，四区温度175~205℃，五区温度175~205℃，机头160~190℃，主机转速为200~300转/分，挤出造粒后最终制备阻燃增韧HPVC/ABS原料颗粒。
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