CN104403258A - 一种阻燃增强abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阻燃增强ABS复合材料及其制备方法，包含按质量百分数计的以下组分：ABS树脂5～80％、AS树脂0～60％、阻燃母粒5～50％、玻璃纤维5～40％、相容剂2～8％、抗氧剂0.1～1％、偶联剂0.1～1％、加工助剂0.1～1％；所述阻燃母粒包括按重量百分比计的40～50％的溴系阻燃剂、2～10％的溴系阻燃协效剂以及40～55％的ABS树脂，以所述阻燃母粒的总重量为100％。本发明的有益效果是将ABS和AS树脂共混，可以得到性能更加广泛的复合材料，使得本发明可以应用在电子电器、汽车工业、包装材料和仪器仪表等更加广泛的行业当中；使用阻燃母粒代替阻燃剂粉体，可有效提高加工性能，减少粉体添加量，减少粉尘污染。
Description
技术领域
本发明属于ABS材料技术领域，特别涉及一种高强度和高阻燃性的ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
已知ABS塑料是一种性能优良的工程塑料，它是聚丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)的三元共聚物，是20世纪40年代开发的热塑性工程塑料。ABS结构中引入丙烯腈保留了其刚性和耐热性，引入的丁二烯提高了其柔韧性和抗冲击性，引入的苯乙烯优化了其光泽和加工流动性。由于它优良的电性能、化学稳定性和抗冲击性能，被广泛应用于家用电器、办公设备、仪器仪表、交通运输、建筑材料、日用器具及包装材料等领域。
近年来，在电子电器等行业中，随着安全法规的日益严格，对ABS阻燃性的要求越来越高，同时在某些特殊部件，对ABS材料的强度有了更高的要求。
申请号为201110032004.4的专利公开了一种阻燃增强ABS材料及其制备方法。该专利只选择ABS树脂，未考虑到增加AS来扩展ABS树脂性能的情况。另外，由于阻燃剂采用粉体预混添加，不仅粉体添加量太大，而且单独一个螺杆组合极难同时实现对阻燃剂粉体或玻璃纤维的良好分散，因此该方法的加工性较差。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种阻燃增强ABS复合材料及其制备方法，尤其是一种力学强度高和阻燃性能好的ABS复合材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种阻燃增强ABS复合材料，包含按质量百分数计的以下组分：
所述阻燃母粒包括按重量百分数计的40～50％的溴系阻燃剂、2～10％的溴系阻燃协效剂以及40～55％的ABS树脂，以所述阻燃母粒的总重量为100％；所述阻燃母粒中还可以加入增韧剂、填料以及加工助剂。
进一步的，所述阻燃母粒的制备方式是将按比例称取的溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂、ABS在170-250℃下混合均匀，造粒并冷却后所得；
将阻燃剂制备成阻燃母粒，可以使阻燃剂在共混物中分散的更加均匀，也有助于减少粉尘，改善工作环境；
进一步的，所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧和四溴双酚A中的至少一种；
进一步的，所述溴系阻燃协效剂为三氧化二锑、滑石粉和硫酸钡中的至少一种；
进一步的，所述ABS树脂为本体法ABS、乳液法ABS和ABS高胶粉中的至少一种；
进一步的，所述的ABS树脂为ABS 8434或HR181；所述的AS树脂为台化SAN NF220 0 AS型号的AS树脂。
进一步的，所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维、长玻璃纤维中的至少一种；
进一步的，所述的玻璃纤维为巨石玻纤EDR14-2000-988A；
进一步的，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、ABS-马来酸酐无规共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元无规共聚物、苯乙烯-N-环己基马来酰亚胺-马来酸酐三元无规共聚物中、马来酸酐接枝的SEBS的至少一种；
进一步的，所述的相容剂为马来酸酐接枝的SEBS；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种；
所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；
进一步的，所述的偶联剂为KH-560；
进一步的，所述加工助剂为硬脂酸胺类润滑剂、白矿油和硅油中的至少一种；
进一步的，所述的硬脂酸胺类润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺EBS；
进一步的，一种阻燃增强ABS复合材料还可以根据需要添加耐候剂、润滑剂、耐热剂、抗滴落剂等其他助剂；
一种制备阻燃增强ABS复合材料的方法，包括如下步骤：
步骤一：将按照上述质量百分比称取的ABS树脂、AS树脂、阻燃母粒、偶联剂、抗氧剂和加工助剂分别加入到高速混合机中混合均匀，形成预混料；
步骤二：将步骤一中的预混料经喂料器喂入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从双螺杆挤出机中部的玻纤喂料口处加入，混炼、熔融挤出、拉条、冷却、切粒，得到所述阻燃增强ABS复合材料；
所述阻燃母粒的制备方法为：将所述40～50％的溴系阻燃剂、2～10％的溴系阻燃协效剂以及40～55％的ABS分别加入到螺杆挤出机中，在熔融温度为180～220℃，螺杆转速为300r/min-600r/min的条件下，经熔融塑化后挤出、冷却、风干、造粒所得。
进一步的，所述熔融是在140～260℃下进行；
进一步的，所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；
所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、将ABS和AS树脂共混，可以得到性能更加广泛的复合材料，使得本发明可以应用在电子电器、汽车工业、包装材料和仪器仪表等更加广泛的行业当中；
2、使用阻燃母粒代替阻燃剂粉体，可有效提高加工性能，阻燃母粒在适用于进行玻璃纤维分散的螺杆挤出机中仍然具有很好的分散能力，另外也减少了粉尘污染。
具体实施方式
本发明列举出实施例1-6，其中实施例1-5的制备方法均包括如下步骤：
步骤一：将按照表1中的质量百分比称取的各个实施例的组分ABS树脂、AS树脂、阻燃母粒、偶联剂、抗氧剂和加工助剂，分别将各组分加入到高速混合机中混合均匀，形成预混料；
步骤二：将步骤一中的预混料经喂料器喂入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从双螺杆挤出机中部的玻纤喂料口处加入，混炼、熔融挤出、拉条、冷却、切粒，得到所述阻燃增强ABS复合材料；
步骤二中双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的加工温度是：一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃，主机转速250-360转/分钟。
阻燃母粒为以ABS为基体的溴系阻燃母粒，包括50％的溴系阻燃剂、10％的溴系阻燃协效剂、40％的ABS树脂，所述阻燃母粒按照如下方法制备而成：将所述溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS分别加入到螺杆挤出机中，在熔融温度为200℃，螺杆转速为500r/min的条件下，经熔融塑化后挤出、冷却、风干、造粒所得。
表1 实施例1-5的各组分配比
相容剂为马来酸酐接枝的SEBS。
实施例6
包括如下组分：46％的ABS 8434、10％的玻纤EDR14-2000-988A、35％的偶联剂KH-560、3.5％的相容剂、0.3％的抗氧剂1010、0.3％抗氧剂168、0.4％的加工助剂以及总质量百分比为45％的溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS的总和；
实施例6中的溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS未事先加工成阻燃母粒，而是以独立组分加入到实施例6中，按照实施例1-5中阻燃母粒中溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS各组分用量的百分比，换算成以整个实施例6的总重量为100％，本实施例6中还包括22.5％的溴系阻燃剂、4.5％的溴系阻燃协效剂以及18％的ABS树脂。实施例6和实施例1中各组分占比相同，其区别在于实施例6中溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS未预先加工成阻燃母粒，而且是直接在步骤一中将实施例6的各组分加入高速混合机中混合均匀，形成预混料，后续的制备过程与实施例1-5相同。
性能测试：
对实施例1～6制备得到的ABS复合材料进行性能测试，把ABS复合材料按ASTM标准尺寸注塑成测试用的标准样条进行测试，测试标准：拉伸强度ASTM D638；弯曲强度ASTM D790；弯曲模量ASTM D790；挠度ASTMD790；悬臂梁缺口冲击强度ASTM D256；阻燃性UL94；测试结果见表2。
表2 实施例1-6性能指标
由表2可见，本发明制备得到高强度和高阻燃性的ABS复合材料，该复合材料在利用玻璃纤维对ABS增强的同时，又可以赋予复合材料不同等级的阻燃性，拓宽了复合材料的应用领域；
对比实施例1和实施例6可以看出相同的阻燃剂用量对阻燃效果的影响是基本相同的，但是在实施例6中分别加入的溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂以及ABS由于对整体体系的加工性能存在影响，从而导致实施例6的一些物理性能，例如悬臂梁缺口冲击强度远小于实施例1的悬臂梁缺口冲击强度，因此可以得出，阻燃母粒的加入在改善加工性能的同时也简单方便的提高了所制备复合材料的物理性能。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于，包含按质量百分数计的以下组分：
所述阻燃母粒包括按重量百分比计的40～50％的溴系阻燃剂、2～10％的溴系阻燃协效剂以及40～55％的ABS树脂，以所述阻燃母粒的总重量为100％。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述阻燃母粒的制备方式是将按比例称取的溴系阻燃剂、溴系阻燃协效剂、ABS在170-250℃下混合均匀，造粒并冷却后所得。
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧和四溴双酚A中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述溴系阻燃协效剂为三氧化二锑、滑石粉和硫酸钡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述ABS树脂为本体法ABS、乳液法ABS和ABS高胶粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维、长玻璃纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS复合材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物、ABS-马来酸酐无规共聚物、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元无规共聚物、苯乙烯-N-环己基马来酰亚胺-马来酸酐三元无规共聚物、马来酸酐接枝的SEBS中的至少一种；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种；
所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；
所述加工助剂为硬脂酸胺类润滑剂、白矿油和硅油中的至少一种。
8.一种制备如权利要求1-7中任一项所述的阻燃增强ABS复合材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将按照上述质量百分比称取的ABS树脂、AS树脂、阻燃母粒、偶联剂、抗氧剂和加工助剂分别加入到高速混合机中混合均匀，形成预混料；
步骤二：将步骤一中的预混料经喂料器喂入双螺杆挤出机中，玻璃纤维从双螺杆挤出机中部的玻纤喂料口处加入，混炼、熔融挤出、拉条、冷却、切粒，得到所述阻燃增强ABS复合材料；
所述阻燃母粒的制备方法为：将所述40～50％的溴系阻燃剂、2～10％的溴系阻燃协效剂以及40～55％的ABS分别加入到螺杆挤出机中，在熔融温度为180～220℃，螺杆转速为300r/min-600r/min的条件下，经熔融塑化后挤出、冷却、风干、造粒所得。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃增强ABS复合材料的制备方法，其特征在于：所述熔融是在140～260℃下进行。
10.根据权利要求9所述的一种阻燃增强ABS复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；
所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
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