CN101220194B - 一种环保阻燃abs体系母料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保阻燃ABS体系母料的制备方法，包括：(1)ABS相容剂的制备，马来酸酐、丁酮，搅拌溶解后，加入苯乙烯，再加入促进剂，搅拌后成透明混合液；ABS1或按比例称取SBS和ABS2的混合体加入反应挤出切粒机料斗，混合液加入计量泵，进行共混反应挤出切粒，得到ABS相容剂；(2)母料的制备，阻燃剂体系、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体、ABS相容剂和其它助剂，混合均匀，挤出造粒机造粒，得阻燃ABS母料。用该母料与ABS或ABS/PVC等合金直配，混合均匀后，可直接生产阻燃ABS(或ABS/PVC等合金)制品，能减少工时，提高生产效率，使用方便，节约能耗，降低成本。

Description

一种环保阻燃ABS体系母料的制备方法

技术领域

本发明属阻燃ABS的制备领域，特别是涉及一种阻燃ABS体系母料的制备方法。

背景技术

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度，因而ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

由于ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构，因此在产品设计上具有很大的灵活性，加上与别的树脂复配成各种合金，所以由此产生了市场上百种不同品质的ABS和ABS合金材料，可满足不同的需求，尤其在家电产品的塑料制件(以注塑件为主)中作为零部件比较多。而家用电器、汽车部件为了满足应用需要，采用各种阻燃ABS、阻燃ABS合金。

为了阻燃，在ABS或ABS合金中需要添加阻燃剂，而阻燃剂的加入，会明显影响ABS的韧性方面性能，为了不影响阻燃ABS的韧性，需要在ABS中添加弹性体(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS、氯化聚乙烯CPE、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA或热塑性乙丙胶TPR等)，但韧性添加剂的加入，也会影响ABS体系的阻燃性。特别是ABS进行增韧和阻燃改性处理，至少需要进行二次的融化，造成能耗大、ABS材料尤其ABS/PVC合金材料降解分解，致使成本高、某些性能下降等缺陷，因而近几年来，都在竞相研究开发阻燃ABS母料。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保阻燃ABS体系母料的制备方法，该方法耗时短，生产效率高，使用方便，节约能耗，成本低。用该方法制备的母料与ABS或ABS/PVC等合金直配，混合均匀后，可直接生产阻燃ABS(或ABS/PVC等合金)制品。

本发明的环保阻燃ABS体系母料的制备方法，包括下列步骤：

(1)ABS相容剂的制备

按比例称取马来酸酐(MAH)、丁酮，搅拌溶解后，加入苯乙烯、搅拌溶解，再加入促进剂过氧化二异丙苯(DCP)，搅拌后成透明混合液；

ABS1(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)或按比例称取SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和ABS2的混合体加入反应挤出切粒机料斗，混合液加入计量泵，在140-185℃下，进行共混反应挤出切粒，得到ABS1相容剂(ABS-g-MAH-Co-St)或ABS2相容剂(ABS、SBS-g-MAH-Co-St)；

(2)母料的制备

按比例将预先把主辅配好用偶联剂处理的阻燃剂体系、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体、ABS相容剂和其它助剂，混合均匀，经双螺杆挤出机或旋转销钉混练挤出造粒机造粒，得阻燃ABS母料(HBER-AB S母料颗粒)。

所述的ABS1、ABS2是台湾奇美ABS的不同牌号；

所述步骤(1)中的马来酸酐、丁酮搅拌溶解是恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解；

所述步骤(1)中的按比例称取马来酸酐、丁酮是丁酮作为稀释剂，其加入量以溶解马来酸酐为限；

所述步骤(2)中的母料重量比配方为主阻燃剂40～45，辅助阻燃剂I12～15，辅助阻燃剂II6.5～7.5，偶联剂0.5～1.0，分散剂1.0～2.0，加工助剂1～3，载体5～10，相容剂5～10，抗氧剂0.5～1.0，其它助剂1.0～2.5；

所述的主阻燃剂是十溴二苯乙烷，辅助阻燃剂I是三氧化二锑，辅助阻燃剂II是硼酸锌，深色、黑色母料用红磷胶粒代替部分原阻燃体系；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH650；

所述的分散剂为液体石蜡、硬脂酸或其盐类；

所述的加工助剂是油酸酰胺、芥酸酰胺或EBS润滑剂；

所述的载体是CPE(氯化聚乙烯)、SBS、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、ACS(丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯共聚物)、TPR(热塑性乙丙胶)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)或ACR(丙烯酸酯抗冲剂)等；

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；

所述的其它助剂包括接枝助剂和稀释剂，其接枝助剂为苯乙烯、马来酸酐或丙烯酸酯类，其稀释剂是丙酮或丁酮；

所述的双螺杆挤出是双螺杆挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速10～60HZ。

本发明的有益效果：

(1)采用多组分高接枝ABS体系相容剂作为部份载体，提高了共混体系的相分散性和相容性；

(2)用于采用超量阻燃剂体系，添加载体等制备的母料中，在添加这种相容剂后，增强了载体与ABS的相结合，使载体、阻燃剂等能更好地分散于ABS体系中，并提高了结合力，有效改善阻燃ABS体系的增韧效果；

(3)使制备母料，到用母料与ABS直配生产制品的生产工艺方法，更加合理，生产效率高，降低了成本，达到母粒使用方便，节约能耗，避免了ABS或ABS/PVC因二次加工产生降解而降低性能的目的。

附图说明

图1是本发明的制备方法流程图；

图2是相容剂生成反应机理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实例中所述的阻燃剂采用主阻燃剂和辅助阻燃剂结合方法，主阻燃剂采用十溴二苯乙烷，辅助阻燃剂采用三氧化二锑、硼酸锌。深色、黑色母料用红磷胶粒代替部份原阻燃体系。

实施例1

(1)ABS相容剂的制备

按比例3∶3(重量比)称取市售马来酸酐(MAH)、丁酮，加热恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解，冷却后，加入3份苯乙烯搅拌溶解，再加入0.3份DCP(过氧化二异丙苯)搅拌溶解后得透明混合液。

按配比90∶10(重量比)的ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物，台湾奇美PA747S)和上述混合液在140-160℃下用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到ABS相容剂(ABS-g-MAH-Co-St)。

(2)母料的制备

按照母料配方，将阻燃剂体系(预先把主辅配好用偶联剂处理)、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体及ABS相容剂和其它助剂，混合均匀，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃ABS母料(HBER-ABS母料颗粒)。其中，母料的挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速25-30HZ。

ABS母料配方(重量比)：

主阻燃剂(十溴二苯乙烷)               45

辅助阻燃剂I(三氧化二锑)              15

辅助阻燃剂II(硼酸锌)                 7.5

偶联剂(硅烷偶联剂KH550)              0.5

分散剂(液体石蜡)                     1

加工助剂(EBS润滑剂)                  2

载体(SBS/ACS或CPE＝4/6)              10

相容剂                               4

亚磷酸酯类抗氧剂(1010A+168各半)      1.0

其它助剂(ACR，丙烯酸酯抗冲剂)        1.0

将本发明的母粒以35∶75(重量比)比例与注射级ABS(台湾奇美PA-747S)混合使用，获得改性后的阻燃ABS材料，测试性能见表1。

表1母料、母料与ABS复配的性能

测试手段采用国家标准测试方法，表明改性后的阻燃ABS可以使塑料制品成为环保环境制品。

实施例2

环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其步骤依次为：

(1)ABS相容剂的制备

按比例3∶3(重量比)称取市售马来酸酐(MAH)、丁酮，加热恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解，冷却后，加入3份苯乙烯搅拌溶解，再加入0.3份DCP(过氧化二异丙苯)，搅拌溶解后得透明混合液。

按配比50∶50∶10将ABS(台湾奇美PA747)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，湖南岳化橡胶总厂)、混合液在140-160℃下用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到ABS相容剂(ABS、SBS-g-MAH-Co-St)。

(2)母料的制备

按照母料配方，将阻燃剂体系(预先把主辅配好用偶联剂处理)、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体1、2及ABS相容剂和其它助剂，混合均匀，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃ABS母料(HBER-ABS母料颗粒)。其中，母料的挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速35HZ。

母料配方比例为：

主阻燃剂(十溴二苯乙烷)                      45

辅助阻燃剂I(三氧化二锑)                     15

辅助阻燃剂II(硼酸锌)                        7.5

偶联剂                                      0.5

分散剂                                      1.

加工助剂                                    2

载体1(SBS)                                  6

载体2(ACS，丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯共聚物)  5

相容剂                                      5

亚磷酸酯类抗氧剂(1010和168各半)             1.0

其它助剂：1.0

测试性能值在表1中的比较值栏。

实施例3

环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其步骤依次为：

(1)ABS相容剂的制备

按比例3∶3称取MAH、丁酮，加热恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解，冷却后，加入3份苯乙烯搅拌溶解，再加入0.3DCP搅拌溶解后成透明混合液。

按配比90∶10将ABS(台湾奇美PA747S)、混合液在140-160℃下用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到ABS相容剂(ABS-g-MAH-Co-St)。

(2)母料的制备

按照母料配方，将阻燃剂体系(预先把主辅配好用偶联剂处理)、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体、ABS相容剂和其它助剂，混合均匀，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃ABS母料(HBER-AB S母料颗粒)。其中，母料的挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速30HZ。

上述比例为：

主阻燃剂(十溴二苯乙烷)   45

辅助阻燃剂I(三氧化二锑)  15

辅助阻燃剂II(硼酸锌)     7.5

偶联剂                   0.5

分散剂                   1.

加工助剂                 2

抗氧剂                   1.0

载体1(SBS)               7

载体2(ACS)               4

相容剂                   3

其它助剂                 1.0

注射级环保PVC粒料，按下述配比。

将本发明的母粒以35∶75∶20比例与ABS(奇美PA747S)、注射级环保PVC粒料混合使用，获得改性后的阻燃ABS材料性能，测试结果见表2。

表2改性后的阻燃ABS材料

实施例4

环保阻燃ABS体系母料的生产方法，其步骤依次为：

(1)ABS相容剂的制备

按比例3∶3称取MAH、丁酮，加热恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解，冷却后，加入3份苯乙烯搅拌溶解，再加入0.3DCP搅拌溶解后成透明混合液。

按配比50∶40∶10将ABS(台湾奇美产PA747)、SBS(岳阳石化橡胶总厂)、混合液在140-160℃下用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到ABS相容剂(ABS、SBS-g-MAH-Co-St)。

(2)母料的制备

按照母料配方，将阻燃剂体系(预先把主辅配好用偶联剂处理)、PVC、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体CPE、ABS相容剂和其它助剂ACR，混合均匀，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃ABS母料(HBER-ABS母料颗粒)。其中，母料的挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速40HZ。上述比例为：

主阻燃剂(十溴二苯乙烷)     42

辅助阻燃剂I(三氧化二锑)    14

辅助阻燃剂II(硼酸锌)       7

偶联剂                     0.5

分散剂                                          1.5

加工助剂                                        2.5

载体CPE(市售)                                   5

相容剂                                          8

抗氧剂                                          1.0

其它助剂                                        1.0

PVA(聚氯乙烯，SG2型，巨化产，注塑配方颗料市售)  7

测试性能，见表3。

表3环保阻燃ABS体系母料的性能测试

实施例5

环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其步骤依次为：

(1)ABS相容剂的制备

按比例3∶3称取MAH、丁酮，加热恒温～60℃，搅拌6min彻底溶解，冷却后，加入3份苯乙烯搅拌溶解，再加入0.3DCP搅拌溶解后成透明混合液。

按配比50∶40∶10将ABS(台湾奇美产PA747)、SBS(SBS岳阳石化橡胶总厂)、混合液在140-160℃下用双螺杆挤出机进行挤出造粒，得到ABS相容剂(ABS、SBS-g-MAH-Co-St)。

(2)母料的制备

母料配方：阻燃剂体系(预先把主辅配好用偶联剂处理)红磷胶粒、PVC、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体CPE、ABS相容剂和其它助剂。

先对PVC、稳定剂、分散剂、环氧大豆油进行高速预混合均匀，再与其它材料混合，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃ABS母料(HBER-ABS母料颗粒)。其中，母料的挤出机挤出温度一区140～145℃，二区145～150℃，三区155～175℃，四区180～185℃，五区185～190℃，螺杆转速45HZ。

上述比例为：

主阻燃剂(十溴二苯乙烷)                  21

辅助阻燃剂I(三氧化二锑)                 10

辅助阻燃消烟剂氧化钼(苏州南方工程厂)    1.5

红磷胶粒(四川晨光，市售)                15

偶联剂                                  0.3

分散剂                                  2

加工助剂                                3

载体CPE(市售)                           7

相容剂                                  10

抗氧剂                                  1.0

其它助剂                                1.0

PVASG2(巨化产，市售)                    20

钙锌复合稳定剂(市售)                    1.0

环氧大豆油(漳州城元光塑料助剂厂)        1.0

上述母料不能用于浅色制品，测试性能值，见表4。

表4环保阻燃ABS体系母料的性能测试

Claims (5)

1.环保阻燃ABS体系母料的制备方法，包括下列步骤：

(1)ABS相容剂的制备

按比例称取马来酸酐MAH、丁酮，搅拌溶解后，加入苯乙烯、搅拌溶解，再加入促进剂过氧化二异丙苯DCP，搅拌后成透明混合液；

丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物ABS1或按比例称取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS和ABS2的混合体加入反应挤出切粒机料斗，混合液加入计量泵，在140-185℃下，进行共混反应挤出切粒，得到ABS1相容剂ABS-g-MAH-Co-St或ABS2相容剂ABS、SBS-g-MAH-Co-St；所述的ABS1、ABS2是台湾奇美ABS的不同牌号；

(2)母料的制备

按比例将预先把主辅配好用偶联剂处理的阻燃剂体系、分散剂、抗氧剂、加工助剂、载体、ABS1或ABS2相容剂、和其它助剂，混合均匀，经双螺杆挤出机或旋转销钉混炼挤出造粒机造粒，得阻燃ABS母料；所述的主阻燃剂是十溴二苯乙烷，辅助阻燃剂I是三氧化二锑，辅助阻燃剂II是硼酸锌；所述载体为氯化聚乙烯CPE、SBS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS、丙烯腈-氯化聚乙烯-苯乙烯共聚物ACS、热塑性乙丙胶TPR、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA或丙烯酸酯抗冲剂ACR；所述母料重量比配方为主阻燃剂40～45，辅助阻燃剂I12～15，辅助阻燃剂II6.5～7.5，偶联剂0.5～1.0，分散剂1.0～2.0，加工助剂1～3，载体5～10，ABS1或ABS2相容剂5～10，抗氧剂0.5～1.0，其它助剂1.0～2.5；所述的其它助剂包括接枝助剂和稀释剂，其接枝助剂为苯乙烯、马来酸酐或丙烯酸酯，其稀释剂是丙酮或丁酮。

2.根据权利要求1所述的环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH650。

3.根据权利要求1所述的环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为液体石蜡或硬脂酸。

4.根据权利要求1所述的环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其特征在于：所述的加工助剂是油酸酰胺、芥酸酰胺或EBS润滑剂。

5.根据权利要求1所述的环保阻燃ABS体系母料的制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。

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