CN101497733A

CN101497733A - 高性能低成本阻燃abs/pet合金材料

Info

Publication number: CN101497733A
Application number: CNA2008100053910A
Authority: CN
Inventors: 谭头文; 官焕祥; 黄尔凑
Original assignee: MIANYANG CHANGXIN NEW MATERIAL DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: MIANYANG CHANGXIN NEW MATERIAL DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2008-02-03
Filing date: 2008-02-03
Publication date: 2009-08-05

Abstract

本发明提供高性能低成本阻燃ABS/PET合金材料，是将按重量百分比计为：ABS 20～90％，回收PET 5～60％，各类溴系阻燃剂5～15％，锑类助阻燃剂0～5％和按前述物料总重量计0.1～1％的复配抗氧剂先预混，再放入双螺杆挤出机中，在常规加工条件下挤出造粒获得。由于本发明选用的PET为回收PET共聚物和回收PET瓶片，其在阻燃ABS基料中分散均匀，形成的分散相区尺寸小，相容性好，同时因为PET本身具有一定阻燃性而减少了阻燃剂的用量，因而所获得合金材料不仅显著提高了阻燃ABS的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度，而且还显著提高了阻燃稳定性和耐化学腐蚀性；再加上本发明未使用价格昂贵的相容剂和冲击改性剂，且所用的PET为价格低廉的回收PET，因而大大降低了成本，广泛用于家用电器、办公设备、电工产品、电子设备、建材等行业，经济效益和社会效益显著。

Description

高性能低成本阻燃ABS/PET合金材料

技术领域

本发明属于ABS/PET/溴系阻燃剂共混材料技术领域，具体涉及一种既改善了冲击性能、拉伸性能、耐化学腐蚀性能、阻燃性能和表面硬度，又降低了成本的阻燃ABS/PET合金材料。

背景技术

ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成的三元共聚物。由其结构决定，ABS树脂集中了苯乙烯的高流动性、丁二烯的橡胶韧性和丙烯腈的耐化学品特性，具有优良的加工性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀、综合物理性能及高光泽和优异的电镀性能，是用量最大、用途最广泛的工程塑料之一，全球每年表观消耗量约五、六百万吨。ABS树脂广泛用于汽车工业、电器仪表和机械工业中，在家用电器、办公设备、电工产品和电子设备中的应用前途非常广阔，如电视机、冰箱、冷柜、洗衣机、空调、显示器、打印机、复印机、传真机、碎纸机、收录机、吸尘器、暖风机、空气清新机、排插、变压器及各种小家电器材。

ABS树脂氧指数(OI)只有18，很容易燃烧，在用于各种电子电器产品时，需要进行阻燃改性，以满足安全防火的使用要求。世界各国针对在本国销售的各类电器产品的安全性，对所使用的塑胶材料阻燃等级均有明确的规定。相对而言，北美对公共设施及电器产品的防火安全性要求更高一些。阻燃ABS树脂一般要求阻燃级别达到UL94 V-0，有一些产品则要求达到UL94 5V。ABS树脂的阻燃改性技术以添加各种高效含卤、含磷阻燃剂为主，常用于阻燃ABS树脂的阻燃剂包括：四溴双酚A(TBBPA)；溴化环氧齐聚物(Brominated EpoxyOligomer)；十溴联苯醚(DBDPO)，八溴联苯醚(OBDPO)；双三溴苯基乙烷(Bis(tribromophenoxy)Ethane)，溴化氰尿酸盐(Brominated Cyanurate)，以及溴化茚(Brominated Indene)等(欧育湘.实用阻燃技术.北京：化学工业出版社，2002，2)。也有采用与其它高分子材料共混或同时添加阻燃剂制成阻燃合金材料，最常见的就是PVC/ABS合金以及阻燃PC/ABS合金。

PVC是最早工业化的合成树脂之一，虽然有着耐热性差，加工性能差，热稳定性低等各种不足与缺陷，但是由于成本低廉，同时具有良好的阻燃性，仍然是消耗量最大的通用塑料。ABS/PVC合金利用PVC的难燃性，提高ABS的阻燃性能。ABS/PVC合金不需添加阻燃剂，就可以达到良好的阻燃效果，物理机械性能相当优良，具有一定的耐候性能，而且低温性能也很好。ABS/PVC合金的缺点在于热变形温度低，加工热稳定性较差，刚性不足，应用于一些结构较复杂的产品受到加工的限制。

聚碳酸酯(PC)具有优秀的物理机械性能及热性能，但是在使用过程中易产生应力开裂。同时PC树脂本身具有一定的阻燃性。ABS树脂与PC具有良好的相容性，PC/ABS合金即具有高的物理机械强度，同时提高了PC的耐应力开裂的性能。PC/ABS合金可以选用溴系阻燃剂阻燃，所用溴系阻燃剂必须具有较高的热稳定性，以满足PC的加工温度。溴系阻燃的PC/ABS通常具有更高的耐热性，但是加工性能差，而且成本较高。

PET即聚对苯二甲酸乙二醇酯是另一种应用广泛的工程塑料，其本身具有一定阻燃性，该塑料目前的市场价格约10000元/吨，具有成本低、强度大、透明性好、耐热性较好、耐化学腐蚀等优点。由于ABS与普通PET属热力学不相容体系，进行简单的熔融共混所获得的材料不仅会导致两相界面粗糙，而且还会使冲击强度变差(Cook，W.D.，Zhang，T.，Moad，G.，Deipen，G.V.，Cser，F.，Fox，B.，O’Shea，M.J Appl Polym Sci 1996，62，1699；Cook，W.D.，Moad，G.，Fox，B.，Deipen，G.V.，Zhang，T.，Cser，F.，Mccarthy，L.J Appl Polym Sci 1996，62，1709；Kalfoglou，N.K.，Skafidas，D.S.，Kallitsis，J.K.Polymer 1996，37，3387)，故人们尝试加入相容剂来对其进行改性。如有些学者采用苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物(Basu，D.，Banerjee，A.J Appl Polym Sci 1997，64，1485.)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(Cook，W.D.，Moad，G.，Fox，B.，Deipen，G.V.，Zhang，T.，Cser，F.，Mccarthy，L.JAppl Polym Sci 1996，62，1709)为相容剂对ABS/PET共混体系进行改性。而有些学者则以聚碳酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物为相容剂，并同时加入核壳结构的冲击改性剂来改善ABS/PET共混体系的冲击韧性(Liu，X.，Boldizar，A.，Rigdahl，M.，Bertilsson，H.JAppl Polym Sci 2002，86，2435.)。另外，U.S.Pat.4,090,996，Jpn.Pat.040,851，Eur.Pat.063,263，Eur.Pat.314,188，发WO 8,503,718等专利文献也公开了一些对HB级ABS/PET共混体系相容改性的方法。这些改性措施虽然提高了HB级ABS/PET共混体系的力学性能，但由于使用的相容剂和冲击改性剂价格昂贵，因而大大增加了材料的成本，极大限制了其在工业生产中的应用。由于其他学者、企业研制的HB级ABS/PET合金力学性能不高，再往ABS/PET共混体系添加卤素阻燃剂势必降低其力学性能，因此尚未见有其他学者、企业等研制阻燃ABS/PET合金的专利文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有阻燃ABS阻燃剂用量大、综合性能不够理想等问题，提供一种具有阻燃性能优异、韧性好、强度高且成本低的阻燃ABS/PET合金材料。

本发明提供的高性能低成本阻燃ABS/PET合金材料，该合金材料的组成按重量百分比计如下：

ABS 20～90％

回收PET共聚物+回收PET瓶片 5～60％

各类溴系阻燃剂 5～15％

锑类助阻燃剂 0～5％。

其中还可以加入按上述物料总重量计0.1～1％抗氧剂，所用的抗氧剂可以为多元受阻酚型抗氧剂与硫酯类辅助抗氧剂组成的复配抗氧剂，二者按重量计为1：3。其中所用的多元受阻酚型抗氧剂可选用1010，所用的硫酯类辅助抗氧剂可选用DLTP。

以上材料中所用的回收PET为普通PET废料(如回收PET食品包装瓶等)，所用的回收PET共聚物是一种由普通PET与二元醇进行共聚改性材料制备产品所获得的废料；所用的主阻燃剂为溴系阻燃剂，包括十溴联苯醚、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、八溴醚、四溴双酚A、溴代三嗪等；所用的辅助阻燃剂为锑类阻燃剂，主要是三氧化二锑、锑酸钠等。普通PET的一大用途是生产PET容器用树脂(如PET食品包装瓶)，其年增长率最高可达10％，到2010年全球用量将达到1700万吨，其回收再利用市场庞大。而PET共聚物则属于无定型的PET共聚物，目前已有美国Eastman化学公司、韩国SK公司等在进行生产，用该材料制作的产品有片材、薄膜、注射模塑零件、挤压吹塑容器等。

本发明提供的高性能低成本阻燃ABS/PET合金材料是按上述配比将原料组分先进行预混，然后放入双螺杆机中按常规工艺条件进行熔融共混挤出造粒即可。

本发明与已有技术相比，具有以下优点：

1、由于本发明提供的阻燃ABS/PET合金材料中选用的PET为回收PET共聚物和回收PET瓶片按不同比例(回收PET共聚物/回收PET瓶片＝0.1～10)添加共混所得，其在阻燃ABS基料中分散均匀，形成的分散相区尺寸小，相容性好，有利于体系性能的提高；由于PET本身具有阻燃性，从而减少体系中阻燃剂的添加量，因而获得了意料不到的技术效果，不仅显著提高了阻燃ABS的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度，而且还显著提高了阻燃稳定性，拓宽了阻燃ABS的加工范围(可用于注塑、挤出吹塑、吹塑成型)，极大的降低了成本，见表中数据对比。

2、由于本发明提供的阻燃ABS/PET合金材料中不仅未使用价格昂贵的相容剂和冲击改性剂来改善阻燃ABS/PET共混体系的相容性和力学性能等，而且所用的PET为价格低廉的回收PET共聚物和回收PET瓶片，因而可大大降低成本，如仅以替代阻燃ABS新料而言，按目前阻燃ABS新料的市场价格21000～28000元/吨，PET回料的市场价格约8500元/吨，以添加量为30％计，可减少阻燃剂8％，本发明提供的每吨材料的价格可降低约4000元。

3、由于本发明提供的阻燃ABS/PET合金材料中选用的原料PET是废旧PET回料，因而还可有效地解决废旧塑料带来的环境污染问题。

4、本发明所提供的阻燃ABS/PET合金材料为本色材料，可用于对产品色泽要求较高的领域，也可对其进行着色。

5、本发明所提供的阻燃ABS/PET合金材料，改善了ABS材料耐酯类、醇类、醚类化学试剂性能，可用于耐化学性和阻燃性要求较高的领域。

6、本发明所提供的阻燃ABS/PET合金材料可广泛用于家用电器、办公设备、电工产品、电子设备、建材等行业，经济效益和社会效益显著。

具体实施方式

下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

实施例1

将按重量百分比计为90％的ABS、5％回收PET、5％阻燃剂，和按它们总重量计为0.72％的复配抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合5分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200～220℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。复配抗氧剂由1010和DLTP按重量计1：3组成。

实施例2

将按重量百分比计为80％的ABS、15％回收PET、5％阻燃剂，和按它们总重量计为0.64％的复配抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合5分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度200～230℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。复配抗氧剂由1010和DLTP按重量计1：3组成。

实施例3

将按重量百分比计为70％的ABS、15％回收PET、15％阻燃剂，和按它们总重量计为0.56％的复配抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合5分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度210～230℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。复配抗氧剂由1010和DLTP按重量计1：3组成。

实施例4

将按重量百分比计为60％的ABS、32％回收PET、8％阻燃剂，和按它们总重量计为0.48％的复配抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合5分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度210～230℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。复配抗氧剂由1010和DLTP按重量计1：3组成。

实施例5

将按重量百分比计为50％的ABS、45％回收PET、5％阻燃剂，和按它们总重量计为0.40％的复配抗氧剂先放入转速约为1000rpm的高速混合器中混合5分钟，然后再放入双螺杆挤出机，在加工温度220～240℃，螺杆转速450转/分钟条件下挤出造粒即得。复配抗氧剂由1010和DLTP按重量计1：3组成。

Claims

1、一种高性能低成本阻燃ABS/PET合金材料，该合金材料的组成按重量百分比计如下：

ABS 20～90％

回收PET共聚物+回收PET瓶片 5～60％

各类溴系阻燃剂 5～15％

锑类助阻燃剂 0～5％。