CN101328300A - 阻燃防老化abs及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物的组合物及其制备方法。阻燃防老化ABS，包括ABS，其质量百分比为60～80％；微胶囊化环保阻燃剂，其质量百分比为12～25％；抗氧剂1076，其质量百分比为0～0.5％；抗氧剂168，其质量百分比为0～0.5％；光稳定剂770，其质量百分比为0.1～1.0％；光稳定剂327，其质量百分比为0.1～1.0％；偶联剂KH550，其质量百分比为0.1～1.0％；三氧化二锑，其质量百分比为4～10％；硬脂酸钙，其质量百分比为1.0～3.0％；钛白粉，其质量百分比为1.0～3.0％。本发明所述的耐热环保型阻燃防老化ABS，主要解决了阻燃剂和光稳定剂之间的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(下称ABS)的组合物及其制备方法。
背景技术
ABS作为五大类通用塑料之一，由于以其优良的加工、电绝缘等综合物理性能及较高的光泽和优异的电镀性能而被广泛应用于家用电器、电子、汽车部件、办公及体育用品等。但ABS的氧指数仅为18.3％～20.0％，属于易燃材料，且ABS没有自熄性，燃烧时火焰呈黄色，并产生黑烟，烟密度高达720，是各种塑料中发烟量较大的品种之一。
溴系阻燃剂的效率高，价格适中，品种多，目前我国供出口的电子电气类产品中70％～80％都使用此类阻燃剂。为提高溴系阻燃剂的阻燃效率，常采用三氧化锑作为协效剂。溴系阻燃剂效率高、用量少，所得ABS阻燃产品具有良好的力学性能，且价格适中，与其它阻燃剂比具有更大的优越性。现已开发出多种性能优异的阻燃剂。其中具有代表性的是多溴二苯醚类，如：八溴二苯醚(OBDPO)和十溴二苯醚(DBDPO)；四溴双酚A系，如四溴双酚A(TBBPA)等；三溴苯酚系，如1，2-双(2，4，6-三溴苯氧基)乙烷(BTBPOE)等。但溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌的多溴代苯并恶瑛(PBDD)和溴代二苯并呋喃(PBDF)。2003年2月欧盟各成员国出台了《关于报废电子电器设备指令》(简称WEEE)和《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令》(简称ROHS)。根据ROHS指令要求，2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气和电子产品不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等6种有害物质，这就使得以多溴联苯醚/Sb2O3协效阻燃为主的阻燃ABS树脂受到冲击。因此，研究开发符合国际阻燃标准和环保要求的阻燃ABS树脂已迫在眉睫。近年来，已开发了不少可应用于阻燃ABS的环保型阻燃剂。
由于ABS中的丁二烯含有不稳定的双键，易热氧老化和光老化。而溴系阻燃剂均为弱酸性，使ABS的双键更容易断裂，且本身防老化很差，使阻燃ABS的耐候性和耐热性极差。对ABS的防老化有很大帮助的受阻胺光稳定剂为弱碱性，考虑到成本问题，在ABS中的添加量一般不超过1％，而溴系阻燃剂的添加量为10％-20％，这样，根据酸碱平衡的原理，光稳定剂的作用受到抑制失效。事实也是如此，普通的阻燃ABS经过1天的暴露，就会完全变黄，大大限制了阻燃ABS在户外的使用。所以，发明一种既阻燃又耐候耐热的ABS就非常必要。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种既阻燃又耐候耐热防老化的ABS。
本发明的另一目的是提供一种制备上述ABS的方法。
为实现上述第一目的，本发明提供如下技术方案：
阻燃防老化ABS，
包括
ABS，其质量百分比为60～80％；
微胶囊化环保阻燃剂，其质量百分比为12～25％；
抗氧剂1076，其质量百分比为0～0.5％；
抗氧剂168，其质量百分比为0～0.5％；
光稳定剂770，其质量百分比为0.1～1.0％；
光稳定剂327，其质量百分比为0.1～1.0％；
偶联剂KH550，其质量百分比为0.1～1.0％；
三氧化二锑，其质量百分比为4～10％；
硬脂酸钙，其质量百分比为1.0～3.0％；
钛白粉，其质量百分比为1.0～3.0％。
为实现上述另一目的，本发明提供如下技术方案：
上述阻燃防老化ABS的制备方法，
包括如下步骤
(1)首先，将水、低溴阻燃剂FR-245、分散剂加入到反应釜中，高剪切乳化分散30min～200min，得到阻燃剂悬浮液；其次，将所述阻燃剂悬浮液与蜜胺-甲醛预聚物混合加热，使蜜胺-甲醛树脂进一步交联固化在阻燃剂表面；阻燃剂的胶囊形成速度取决于混合溶液的温度和pH值，包覆阻燃剂的温度控制在60℃～80℃，pH值在4.0～6.5范围内；最后，反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂。
(2)按权利要求1种所述比例将ABS和偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min～3min，再依次加入抗氧剂、光稳定剂、硬脂酸钙、钛白粉后搅拌均匀，最后加入微胶囊化环保阻燃剂和三氧化二锑，高速搅拌5min～10min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到阻燃防老化ABS。
本发明所述的耐热环保型阻燃防老化ABS，主要解决了阻燃剂和光稳定剂之间的矛盾。低溴环保阻燃剂(通过ROHS认证)经过微胶囊化处理后，表面被蜜胺-甲醛树脂包覆，很好得解决了表面酸性问题，其耐热性也进一步得到提高。而且微胶囊化环保阻燃剂的颗粒均匀，与ABS的相容性好，在ABS中分散均匀，提高了阻燃效果。光稳定剂327为苯并三唑类光稳定剂，对波长为270nm～400nm的紫外线有强烈的吸收作用，可将大部分的紫外光能量转化为热量释放出去，大大减弱了紫外线对ABS的降解作用，从而达到防老化的目的。而光稳定剂770为受阻胺光稳定剂，其分子结构中有大量的空穴，能吸收自由电子，当ABS受紫外光照射发生降解，产生自由电子在第一时间被空穴会吸收，防止ABS的进一步降解。而且，上述的两种光稳定剂均和抗氧剂有协同作用，可进一步提高ABS的抗热氧老化。
本发明产品可大量用于家用电器外壳，如：空调、冰箱、电话机等，还有汽车内饰件，如：面罩和仪表板等。特别是在加工一些大的制品时，可提高加工温度来获得更好的流动性，也不会产生表面烧焦变色现象。在使制品具有光洁美观的同时，还具有长期防老化不变色，性能稳定的特点。
具体实施方式
本发明所述的阻燃防老化ABS包括如下组分及质量比：
ABS：60～80％；
微胶囊化环保阻燃剂：12～25％；
抗氧剂1076：0～0.5％；
抗氧剂168：0～0.5％；
光稳定剂770：0.1～1.0％；
光稳定剂327：0.1～1.0％；
偶联剂KH550：0.1～1.0％；
三氧化二锑：4～10％；
硬脂酸钙：1.0～3.0％；
钛白粉：1.0～3.0％；
较优选包括如下组分及质量比：
ABS：70％；
微胶囊化环保阻燃剂：20％；
抗氧剂1076：0.3％；
抗氧剂168：0.3％；
光稳定剂770：0.5％；
光稳定剂327：0.5％；
偶联剂KH550：0.4％；
三氧化二锑：5％；
硬脂酸钙：1％；
钛白粉：2％；
下面介绍上述阻燃防老化ABS的制备方法：
实施例一：
(1)将20kg耐候环保的低溴阻燃剂FR-245，60kg水、3kg分散剂、加入到反应釜中，高剪切乳化分散90min，得到阻燃剂悬浮液。其次，将阻燃剂悬浮液与1kg蜜胺-甲醛预聚物，用5％稀盐酸调节pH值为5后，加热混合液至70℃，保持3小时。反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂约21kg。
(2)将70kgABS、0.4kg偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min，再依次加入0.3kg抗氧剂168、0.3kg抗氧剂1076、0.5kg光稳定剂327、0.5kg光稳定剂770、1kg硬脂酸钙、2kg钛白粉后搅拌均匀，最后加入20kg微胶囊化环保阻燃剂和5kg三氧化二锑，高速搅拌5min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到耐热环保型阻燃防老化ABS粒料约100kg，其性能见表1。
实施例二：
(1)将20kg耐候环保的低溴阻燃剂FR-245，60kg水、3kg分散剂、加入到反应釜中，高剪切乳化分散90min，得到阻燃剂悬浮液。其次，将阻燃剂悬浮液与1kg蜜胺-甲醛预聚物，用5％稀盐酸调节pH值为5后，加热混合液至70℃，保持3小时。反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂约21kg。
(2)将75kgABS、0.4kg偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min，再依次加入0.2kg抗氧剂168、0.2kg抗氧剂1076、0.3kg光稳定剂327、0.3kg光稳定剂770、1kg硬脂酸钙、1kg钛白粉后搅拌均匀，最后加入18kg微胶囊化环保阻燃剂和4kg三氧化二锑，高速搅拌5min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到耐热环保型阻燃防老化ABS粒料约100kg，其性能见表1。
实施例三：
(1)将20kg耐候环保的低溴阻燃剂FR-245，60kg水、4kg分散剂、加入到反应釜中，高剪切乳化分散70min，得到阻燃剂悬浮液。其次，将阻燃剂悬浮液与1.5kg蜜胺-甲醛预聚物，用5％稀盐酸调节pH值为6后，加热混合液至80℃，保持2.5小时。反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂约21.5kg。
(2)将72kgABS、0.4kg偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min，再依次加入0.3kg抗氧剂168、0.3kg抗氧剂1076、0.5kg光稳定剂327、0.5kg光稳定剂770、1kg硬脂酸钙、1kg钛白粉后搅拌均匀，最后加入20kg微胶囊化环保阻燃剂和4kg三氧化二锑，高速搅拌5min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到耐热环保型阻燃防老化ABS粒料约100kg，其性能见表1。
实施例四：
(1)将25kg耐候环保的低溴阻燃剂FR-245，75kg水、4kg分散剂、加入到反应釜中，高剪切乳化分散100min，得到阻燃剂悬浮液。其次，将阻燃剂悬浮液与2.5kg蜜胺-甲醛预聚物，用5％稀盐酸调节pH值为6后，加热混合液至60℃，保持4小时。反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂约22kg。
(2)将65kgABS、0.2kg偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min，再依次加入0.3kg抗氧剂168、0.3kg抗氧剂1076、0.6kg光稳定剂327、0.6kg光稳定剂770、1kg硬脂酸钙、2kg钛白粉后搅拌均匀，最后加入24kg微胶囊化环保阻燃剂和6kg三氧化二锑，高速搅拌5min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到耐热环保型阻燃防老化ABS粒料约100kg，其性能见表1。
实施例五：
(1)将12kg耐候环保的低溴阻燃剂FR-245，36kg水、2kg分散剂、加入到反应釜中，高剪切乳化分散100min，得到阻燃剂悬浮液。其次，将阻燃剂悬浮液与0.6kg蜜胺-甲醛预聚物，用5％稀盐酸调节pH值为5.5后，加热混合液至60℃，保持4小时。反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂约12.6kg。
(2)将80kgABS、0.2kg偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min，再依次加入0.2kg抗氧剂168、0.2kg抗氧剂1076、0.5kg光稳定剂327、0.5kg光稳定剂770、0.4kg硬脂酸钙、1kg钛白粉后搅拌均匀，最后加入17kg微胶囊化环保阻燃剂和5kg三氧化二锑，高速搅拌8min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到耐热环保型阻燃防老化ABS粒料约100kg，其性能见表1。
下面将通过实验数据说明本发明阻燃防老化ABS的性能：具体实验数据如下表1。
表1示例配方的性能表
注：1)对比用的阻燃ABS为台湾奇美实业股份有限公司生产的PA-765A；
2)老化试验条件：广州合成材料研究院暴露试验场，正南45°倾角。
Claims (7)
1、阻燃防老化ABS，
其特征在于：包括
ABS，其质量百分比为60～80％；
微胶囊化环保阻燃剂，其质量百分比为12～25％；
抗氧剂1076，其质量百分比为0～0.5％；
抗氧剂168，其质量百分比为0～0.5％；
光稳定剂770，其质量百分比为0.1～1.0％；
光稳定剂327，其质量百分比为0.1～1.0％；
偶联剂KH550，其质量百分比为0.1～1.0％；
三氧化二锑，其质量百分比为4～10％；
硬脂酸钙，其质量百分比为1.0～3.0％；
钛白粉，其质量百分比为1.0～3.0％。
2、根据权利要求1所述的阻燃防老化ABS，
其特征在于：
ABS的质量百分比为70％；
微胶囊化环保阻燃剂的质量百分比为20％；
抗氧剂1076的质量百分比为0.3％；
抗氧剂168的质量百分比为0.3％；
光稳定剂770的质量百分比为0.5％；
光稳定剂327的质量百分比为0.5％；
偶联剂KH550的质量百分比为0.4％；
三氧化二锑的质量百分比为5％；
硬脂酸钙的质量百分比为1％；
钛白粉的质量百分比为2％。
3、根据权利要求1所述的阻燃防老化ABS的制备方法，
其特征在于：包括如下步骤
(1)首先，将水、低溴阻燃剂FR-245、分散剂加入到反应釜中，高剪切乳化分散30min～200min，得到阻燃剂悬浮液；其次，将所述阻燃剂悬浮液与蜜胺-甲醛预聚物混合加热，使蜜胺-甲醛树脂进一步交联固化在阻燃剂表面；阻燃剂的胶囊形成速度取决于混合溶液的温度和pH值，包覆阻燃剂的温度控制在60℃～80℃，pH值在4.0～6.5范围内；最后，反应后的产物经水洗、过滤，经真空干燥后得到微胶囊化环保阻燃剂。
(2)按权利要求1种所述比例将ABS和偶联剂KH550混和后，在高速搅拌机上搅拌2min～3min，再依次加入抗氧剂、光稳定剂、硬脂酸钙、钛白粉后搅拌均匀，最后加入微胶囊化环保阻燃剂和三氧化二锑，高速搅拌5min～10min，得到混合物。
(3)双螺杆挤出机的温度为160℃～180℃，螺杆转速220r/min。将混合物经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒得到阻燃防老化ABS。
4、根据权利要求3所述的阻燃防老化ABS的制备方法，
其特征在于：
在步骤(1)中，所述低溴阻燃剂FR-245、水、分散剂、蜜胺-甲醛预聚物的质量比为20∶60∶3～4∶1～2。
5、根据权利要求4所述的阻燃防老化ABS的制备方法，
其特征在于：
ABS的质量百分比为70％；
微胶囊化环保阻燃剂的质量百分比为20％；
抗氧剂1076的质量百分比为0.3％；
抗氧剂168的质量百分比为0.3％；
光稳定剂770的质量百分比为0.5％；
光稳定剂327的质量百分比为0.5％；
偶联剂KH550的质量百分比为0.4％；
三氧化二锑的质量百分比为5％；
硬脂酸钙的质量百分比为1％；
钛白粉的质量百分比为2％。
6、根据权利要求3或4或5所述的阻燃防老化ABS的制备方法，
其特征在于：
在步骤(1)中，包覆阻燃剂的温度控制在70℃。
7、根据权利要求6所述的阻燃防老化ABS的制备方法，
其特征在于：
在步骤(1)中，用5％稀盐酸调节pH值为5。
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