CN109679270A - 一种阻燃哑光的abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻燃哑光的ABS复合材料及其制备方法，ABS复合材料包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂10‑15份，磺酸盐阻燃剂5‑10份，硫酸钡粉体或碳酸钙粉体15‑30份，增韧剂10‑20份，二氧化硅消光粉3‑6份，光稳定剂0.5‑1份，润滑剂0.2‑0.6份，抗氧剂0.2‑0.6份。本发明的阻燃哑光的ABS复合材料阻燃性能、力学性能良好，具有明显的哑光效果。

Description

一种阻燃哑光的ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种阻燃哑光的ABS复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)具有优异的力学性能和冲击性能、尺寸稳定性好、耐磨性能优良、抗化学药品性好、使用温度范围较宽，是目前产量最大、使用范围最广的热塑性工程塑料之一。

然而，ABS树脂的氧指数只有18-20，属于易燃高分子材料，且燃烧时产生大量黑烟，离火后仍继续燃烧，在用于具有阻燃要求的各种电子设备、通讯器材、汽车、家用电器等产品时，需要进行阻燃改性，以满足安全防火的使用要求。目前用量较多的ABS阻燃剂主要有卤系和锑系阻燃剂等，但这些阻燃剂存在价格昂贵、加工困难、污染性大等诸多问题，有的还会使树脂材料流动性差、颜色变差，其中工业上用量最多的溴系小分子阻燃剂，但由于其燃烧后产物对环境危害较大而具有争议。

另外，普通的ABS树脂制品光泽度高，虽然给人带来良好的视觉感受，但也带来光污染的问题，随着人们对生活品质要求的提高以及环保理念的深入人心，亚光表面的制品已越来越受欢迎，因此，需要对ABS树脂进行合适的改性，以使其表面呈现亚光效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有ABS树脂阻燃性差、光泽度高的技术问题，提供一种阻燃哑光的ABS复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种阻燃哑光的ABS复合材料，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂5-10份，磺酸盐阻燃剂0.3-0.5份，硫酸钡粉体或碳酸钙粉体15-30份，增韧剂10-20份，二氧化硅消光粉3-6份，光稳定剂0.5-1份，润滑剂0.2-0.6份，抗氧剂0.2-0.6份，所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：R为

优选地，所述二氧化硅消光粉为经硅烷偶联剂或高分子量聚乙烯蜡表面处理的二氧化硅消光剂。

优选地，所述硫酸钡粉体或碳酸钙粉体为经钛酸酯偶联剂表面处理的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体，粒径为800目至2000目，所述钛酸酯偶联剂为三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、四辛氧基钛二[二(十三烷基亚磷酸酯)]或异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种。

优选地，所述增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂。

优选地，所述润滑剂由质量比为2∶3-3∶2的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成。

优选地，所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为20g/10min～30g/10min，含水量不超过0.05wt％。

优选地，所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基磺酸盐、全氟丁基磺酸盐、对二苯磺酸盐、聚甲基磺酸盐中的一种或几种。

优选地，所述抗氧剂由质量比为2∶3-3∶2的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂共混而成。

优选地，所述受阻酚类抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯。

优选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。

优选地，所述光稳定剂为二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂中的至少一种，优选为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯中的至少一种。

本发明还提供一种阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法，制备步骤如下：

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、硫酸钡粉体或碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂共混均匀，得预混原料，然后将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得韧性高成型性好的ABS复合材料。

优选地，制备预混原料前，使用钛酸酯偶联剂对硫酸钡粉体或碳酸钙粉体进行表面处理，表面处理方法为：将硫酸钡粉体或碳酸钙粉体搅拌的同时雾化喷入钛酸酯偶联剂溶液，然后将所得的表面浸润有钛酸酯偶联剂的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体烘干。

优选地，双螺杆挤出机的螺杆转速为300-600r/min，挤出温度为180-210℃。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种阻燃哑光的ABS复合材料及其制备方法，其中的ABS复合材料采用一定比例配方的ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、硫酸钡粉体或碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂，通过双螺杆挤出工艺制备的ABS复合材料具有良好的阻燃性能，且有哑光效果，具体的有益效果如下：

(1)本发明的阻燃哑光的ABS复合材料采用的DOPO衍生物阻燃剂无卤、无烟、无毒，阻燃性能更好、更持久，与磺酸盐阻燃剂配合使用可协同提高ABS复合材料的阻燃性。

(2)本发明将硫酸钡粉体或碳酸钙粉体与二氧化硅消光粉配合使用，可以产生最佳的亚光效果，合适粒径的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体会产生消光效果，还有利于二氧化硅消光粉的分散，使二氧化硅消光粉均匀地分布于ABS基体之中，当入射光到达微观结构凹凸不平的材料表面时，发生散射，产生低光泽的亚光效果；另外，钛酸酯偶联剂处理后的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体更易于在ABS基体中分散，有利于保持改性ABS材料的力学性能。

(3)本发明的阻燃哑光的ABS复合材料采用MBS类核-壳型抗冲改性剂作为增韧剂，提高了ABS复合材料的力学性能，保证了ABS复合材料的尺寸稳定性。

(4)本发明的阻燃哑光的ABS复合材料选择硅酮粉与硬脂酸钙的混合物作为润滑剂，可改善阻燃剂、硫酸钡粉体或碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉在基体树脂中的均匀分散，改善ABS复合材料的加工流动性，有利于材料的塑化和挤出；另外，复合润滑剂还可提高ABS复合材料的阻燃性能，降低烟密度。

(5)本发明选择受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂配合使用，复配的抗氧剂在抗氧化方面相互补充，可协同提高ABS复合材料各组分的热氧稳定性。此外，光稳定剂用来抵抗环境中紫外线对聚合物的光降解作用。

具体实施方式

现在对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种阻燃哑光的ABS复合材料，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂8份，磺酸盐阻燃剂0.4份，硫酸钡粉体20份，增韧剂15份，二氧化硅消光粉5份，光稳定剂0.8份，润滑剂0.5份，抗氧剂0.5份；

所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：所述R为所述二氧化硅消光粉为德固赛二氧化硅消光粉OK412；所述硫酸钡粉体为经三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯表面处理的硫酸钡粉体，粒径为1000目；所述增韧剂为罗门哈斯EXL-2620；所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为25g/10min，含水量不超过0.05wt％；所述润滑剂由质量比为1∶1的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成；所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基磺酸钠；所述抗氧剂由质量比为1∶1的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成；所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯。

所述阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法如下：

将硫酸钡粉体以500r/min的速度搅拌混合的同时喷入雾化的偶联剂溶液，然后将表面浸润有偶联剂的硫酸钡粉体在120℃下烘2小时，冷却至常温，即得改性硫酸钡粉体；

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、改性硫酸钡粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂以600r/min的速度搅拌混合8分钟，得到预混原料；

将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃哑光的ABS复合材料，双螺杆挤出机各段温度设置为：一区180℃、二区195℃、三区200℃、四区210℃、五区215℃、六区210℃、七区205℃、八区200℃、九区195℃、十区190℃、十一区185℃、机头210℃，螺杆转速600r/min，喂料频率15r/min。

实施例2

本实施例提供一种阻燃哑光的ABS复合材料，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂5份，磺酸盐阻燃剂0.5份，碳酸钙粉体15份，增韧剂10份，二氧化硅消光粉3份，光稳定剂0.5份，润滑剂0.2份，抗氧剂0.2份；

所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：所述R为所述二氧化硅消光粉为东曹二氧化硅消光粉E-170；所述碳酸钙粉体为经四辛氧基钛二[二(十三烷基亚磷酸酯)]表面处理的碳酸钙粉体，粒径为800目；所述增韧剂为罗门哈斯EXL-2690；所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为20g/10min，含水量不超过0.05wt％；所述润滑剂由质量比为2∶3的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成；所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钠；所述抗氧剂由质量比为2∶3的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯共混而成；所述光稳定剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。

所述阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法如下：

将碳酸钙粉体以300r/min的速度搅拌混合的同时喷入雾化的偶联剂溶液，然后将表面浸润有偶联剂的碳酸钙粉体在90℃下烘4小时，冷却至常温，即得改性碳酸钙粉体；

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、改性碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂以500r/min的速度搅拌混合10分钟，得到预混原料；

将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃哑光的ABS复合材料，双螺杆挤出机各段温度设置为：一区180℃、二区195℃、三区200℃、四区210℃、五区215℃、六区210℃、七区205℃、八区200℃、九区195℃、十区190℃、十一区185℃、机头210℃，螺杆转速400r/min，喂料频率10r/min。

实施例3

本实施例提供一种阻燃哑光的ABS复合材料，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂10份，磺酸盐阻燃剂0.3份，硫酸钡粉体30份，增韧剂20份，二氧化硅消光粉6份，光稳定剂1份，润滑剂0.6份，抗氧剂0.6份；

所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：所述R为所述二氧化硅消光粉为东曹二氧化硅消光粉E-1009；所述硫酸钡粉体为经异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯表面处理的硫酸钡粉体，粒径为2000目；所述增韧剂为罗门哈斯EXL-2620；所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为30g/10min，含水量不超过0.05wt％；所述润滑剂由质量比为3∶2的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成；所述磺酸盐阻燃剂为对二苯磺酸钠；所述抗氧剂由质量比为3∶2的4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成；所述光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。

所述阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法如下：

将硫酸钡粉体以400r/min的速度搅拌混合的同时喷入雾化的偶联剂溶液，然后将表面浸润有偶联剂的硫酸钡粉体在100℃下烘3小时，冷却至常温，即得改性硫酸钡粉体；

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、改性硫酸钡粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂以400r/min的速度搅拌混合15分钟，得到预混原料；

将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃哑光的ABS复合材料，双螺杆挤出机各段温度设置为：一区180℃、二区195℃、三区200℃、四区210℃、五区215℃、六区210℃、七区205℃、八区200℃、九区195℃、十区190℃、十一区185℃、机头210℃，螺杆转速300r/min，喂料频率10r/min。

实施例4

本实施例提供一种阻燃哑光的ABS复合材料，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂5份，磺酸盐阻燃剂0.3份，碳酸钙粉体20份，增韧剂15份，二氧化硅消光粉5份，光稳定剂1份，润滑剂0.5份，抗氧剂0.5份；

所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：所述R为所述二氧化硅消光粉为德固赛二氧化硅消光粉OK520；所述碳酸钙粉体为经三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯表面处理的碳酸钙粉体，粒径为1500目；所述增韧剂为罗门哈斯EXL-2690；所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为25g/10min，含水量不超过0.05wt％；所述润滑剂由质量比为1∶1的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成；所述磺酸盐阻燃剂为聚甲基磺酸钠；所述抗氧剂由质量比为1∶1的β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成；所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯。

所述阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法如下：

将碳酸钙粉体以300r/min的速度搅拌混合的同时喷入雾化的偶联剂溶液，然后将表面浸润有偶联剂的碳酸钙粉体在90℃下烘4小时，冷却至常温，即得改性碳酸钙粉体；

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、改性碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂以500r/min的速度搅拌混合10分钟，得到预混原料；

将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃哑光的ABS复合材料，双螺杆挤出机各段温度设置为：一区180℃、二区195℃、三区200℃、四区210℃、五区215℃、六区210℃、七区205℃、八区200℃、九区195℃、十区190℃、十一区185℃、机头210℃，螺杆转速400r/min，喂料频率10r/min。

对比例1

本对比例与实施例1的不同仅在于，阻燃剂仅为8.4份的DOPO衍生物阻燃剂，不含磺酸盐阻燃剂。

对比例2

本对比例与实施例1的不同仅在于，阻燃剂仅为8.4份的磺酸盐阻燃剂，不含DOPO衍生物阻燃剂。

对比例3

本对比例与实施例1的不同仅在于，不含硫酸钡粉体。

对比例4

本对比例与实施例1的不同仅在于，不含二氧化硅消光粉。

将实施例1-4及对比例1-4的产品性能进行测试，以标准UL94测试产品的阻燃等级，采用60°光泽度仪按照标准GB/T 8807测试产品的光泽度，以标准ISO 527测试产品的拉伸强度，以标准ISO 178测试产品的弯曲强度，以标准ISO 179～1eA测试产品的缺口冲击强度。实施例1-4及对比例1-4的产品性能测试结果如表1所示。

表1实施例1-4及对比例1-4的产品性能测试结果

通过实施例1-4与对比例1-2的产品性能测试结果对比可以看出：使用单一类型的阻燃剂，虽然对产品的光泽度和力学性能影响不大，但阻燃效果远不如本发明所述的DOPO衍生物阻燃剂与磺酸盐阻燃剂配合使用所产生的阻燃效果明显。

通过实施例1-4与对比例3-4的的产品性能测试结果对比可以看出，适当含量表面处理硫酸钡粉体或二氧化硅消光粉的加入对产品的阻燃性能和力学性能影响较小，但是两者配合使用有效降低了光泽度，即有利于产品的亚光效果。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组份：ABS树脂100份，DOPO衍生物阻燃剂5-10份，磺酸盐阻燃剂0.3-0.5份，硫酸钡粉体或碳酸钙粉体15-30份，增韧剂10-20份，二氧化硅消光粉3-6份，光稳定剂0.5-1份，润滑剂0.2-0.6份，抗氧剂0.2-0.6份，所述DOPO衍生物阻燃剂的结构式如下：R为

2.根据权利要求1所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述二氧化硅消光粉为经硅烷偶联剂或高分子量聚乙烯蜡表面处理的二氧化硅消光剂。

3.根据权利要求1或2所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述硫酸钡粉体或碳酸钙粉体为经钛酸酯偶联剂表面处理的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体，粒径为800目至2000目，所述钛酸酯偶联剂为三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、四辛氧基钛二[二(十三烷基亚磷酸酯)]或异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂。

5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述润滑剂由质量比为2∶3-3∶2的硅酮粉与硬脂酸钙共混而成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述ABS树脂在220℃、载荷10Kg时的熔融指数为20g/10min～30g/10min，含水量不超过0.05wt％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂由质量比为2∶3-3∶2的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂共混而成，所述受阻酚类抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。

8.根据权利要求1-7任一项所述的阻燃哑光的ABS复合材料，其特征在于，所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基磺酸盐、全氟丁基磺酸盐、对二苯磺酸盐、聚甲基磺酸盐中的一种或几种，所述光稳定剂为二苯甲酮类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂中的至少一种，优选为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯中的至少一种。

9.一种阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

将ABS树脂、DOPO衍生物阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、硫酸钡粉体或碳酸钙粉体、增韧剂、二氧化硅消光粉、光稳定剂、润滑剂、抗氧剂共混均匀，得预混原料，然后将预混原料加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得韧性高成型性好的ABS复合材料，双螺杆挤出机的螺杆转速优选为300-600r/min，挤出温度优选为180-210℃。

10.根据权利要求9所述的阻燃哑光的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，制备预混原料前，使用钛酸酯偶联剂对硫酸钡粉体或碳酸钙粉体进行表面处理，表面处理方法为：将硫酸钡粉体或碳酸钙粉体搅拌的同时雾化喷入钛酸酯偶联剂溶液，然后将所得的表面浸润有钛酸酯偶联剂的硫酸钡粉体或碳酸钙粉体烘干。