CN102093663A - 一种abs阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ABS阻燃材料及其制备方法。ABS阻燃材料按重量份由以下组分组成：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100；聚对苯二甲酸丁二酯5～35；阻燃剂12～20；协效阻燃剂4～10；辅助阻燃剂0.1～1；相容剂；1～8；抗氧剂；0.1～1；润滑剂；0.2～2；所述的阻燃剂为三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯。本发明制备的ABS阻燃材料具有良好的力学性能、耐候性和阻燃性能，在耐化学药品性能方面具有良好的效果，同时使ABS阻燃材料的表面光亮程度也有一定程度的改善。本发明使用的加工工艺、生产过程较为简单，易于生产实现。本发明制备的ABS阻燃材料非常适用于生产卫浴设施，如淋浴系统、洗漱系统、冲水马桶等产品。

Description

一种ABS阻燃材料及其制备方法

[技术领域]

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种ABS阻燃材料及其制备方法。

[背景技术]

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)由于其具有的良好力学韧性、加工性能和表面外观，广泛应用于家电产品、电子产品、汽车等领域。目前在ABS阻燃改性的领域，已经有了比较成熟的方案并实现了大宗的产业化生产，如中国台湾的奇美、韩国LG、三星第一毛织等企业。但是，由于ABS材料在结构上的先天缺陷，其含有的丙烯腈和苯乙烯结构，使得ABS材料在耐化学腐蚀，尤其是在耐酸性或碱性的洗涤液方面非常不足。

聚对苯二甲酸丁二酯PBT具有良好的加工流动性、耐寒性、耐热性、耐化学药品性，已经有一些PBT/ABS合金的文献见诸报导。但是，目前并无使用三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯针对ABS阻燃材料耐化学药品性能的改性。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种具有耐酸性洗涤液或碱性的洗涤液洗涤的ABS阻燃材料。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种上述ABS阻燃材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种ABS阻燃材料，按重量份由以下组分组成：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物            100

聚对苯二甲酸丁二酯                    5～35

阻燃剂                                12～20

协效阻燃剂                                4～10

辅助阻燃剂                                0.1～1

相容剂                                    1～8

抗氧剂                                    0.1～1

润滑剂                                    0.2～2

所述的阻燃剂为三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯。

所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物由悬浮乳液接枝共聚方法合成，相对密度为1.0～1.1g/cm³，丁二烯含量为17～70％。

所述的聚对苯二甲酸丁二酯的相对粘度为0.8～1.0P·S。

所述三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯的分子式为C21H6Br9N303，溴含量≥66.5％，氮含量为3.5～5.5％。

所述的协效阻燃剂为三氧化二锑，有效含量≥99.99％。

所述的辅助阻燃剂为聚四氟乙烯。

所述的相容剂为ABS与马来酸酐的接枝物，接枝率为0.5～3％。

所述的润滑剂为硬酯酰胺类助剂。

所述的抗氧剂为三甘醇双-3-(3-叔丁基-4羟基-5-甲基苯基)丙稀腈、三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯复配。

以上所述的ABS阻燃材料，按重量份由以下组分组成：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物                100

聚对苯二甲酸丁二酯                        16～18

阻燃剂                                    16～18

协效阻燃剂                                7～8

辅助阻燃剂                                0.6～0.8

相容剂                                        4～6

抗氧剂                                        0.1～1

润滑剂                                        0.2～2。

一种上述ABS阻燃材料制备方法的技术方案是，包括以下步骤：

a、按照上述的重量份比例秤取原料，

b、将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚对苯二甲酸丁二酯树脂在高速混合机中混合2～5分钟，加入阻燃剂、协效阻燃剂、辅助阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂混合5～10分钟，

c、将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，生产工艺为：双螺杆挤出机挤出温度190～250℃，螺杆转速控制在460转/分钟，物料在螺杆中停留时间为2～5分钟，挤出压力为10～20Mpa。

本发明具有以下有益效果：

本发明使用的阻燃剂为三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯为溴-氮协效阻燃剂，因此使得制备的ABS阻燃材料具有良好的力学性能、耐候性和阻燃性能，而且该阻燃剂为结构中心对称的三嗪系阻燃剂，相对于传统的四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂等阻燃剂在耐化学药品性能方面具有得天独厚的优势；

本发明使用的树脂基体为ABS/PBT合金体系、并加入合适的相容剂，制备的材料具有良好的相容性和力学性能，通过PBT改性后的ABS阻燃材料在耐化学药品性能方面具有良好的提升效果，同时使ABS阻燃材料的表面光亮程度也有一定程度的改善。

本发明使用的加工工艺、生产过程较为简单，易于生产实现。

本发明制备的ABS阻燃材料具有良好的耐洗涤效果，以及良好的力学性能和加工性能、绿色环保、安全性好等优点，非常适用于生产卫浴设施，如淋浴系统、洗漱系统、冲水马桶等产品。

[具体实施方式]

为了便于对本发明的进一步理解，现结合具体的实施案例对本进行详细描述：

在以下的实施例中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物由悬浮乳液接枝共聚方法合成，相对密度为1.0～1.1g/cm³，丁二烯含量为17～70％。其中，ABS-1为丁二烯含量为17％的ABS树脂，具体的可以选择台湾台化的AG15E1、大庆石化的750A、吉林石化的0215A等，ABS-2为丁二烯含量为22％的ABS树脂，具体可以选择台化的AG12A1、台湾奇美709K、行过LG的HI-140等，ABS-3为丁二烯含量为70％的ABS粉料，具体可以选择韩国LG的HR181，沙特SABIC的B338等。

聚对苯二甲酸丁二酯的相对粘度为0.8～1.0P·S。其中，PBT-1为相对粘度为0.8P·S的PBT树脂，具体可以选择南通丽阳的1084，PBT-2为相对粘度为1.0P·S的PBT树脂，具体可以选择南通丽阳的1100。

相容剂为自制的ABS接枝马来酸酐，在本发明的实施例中，1#接枝率为0.5％，2#接枝率为1.5％，3#接枝率为3.0％。其中，接枝率是指被马来酸酐接枝接枝了的ABS占接枝制备过程中ABS总量的比例。

三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯的分子式为C₂₁H₆Br₉N₃O₃，溴含量≥66.5％，氮含量为3.5～5.5％，别名溴代三嗪。三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯阻燃剂选用以色列死海溴公司的FR-245或者国内山东卫东的RDT-8；聚四氟乙烯辅助阻燃剂选用日本大金公司的AD-001或者美国3M公司的TF1645。辅助阻燃剂为聚四氟乙烯。

润滑剂为硬酯酰胺类助剂。抗氧剂为三甘醇双-3-(3-叔丁基-4羟基-5-甲基苯基)丙稀腈、三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯复配。

本发明实施例1-10的组分及含量如表1所示。制备方法如下：

a、按照表1的重量份比例秤取原料，

b、将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚对苯二甲酸丁二酯树脂在高速混合机中混合2～5分钟，加入阻燃剂、协效阻燃剂、辅助阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂混合5～10分钟，

c、将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，生产工艺为：双螺杆挤出机挤出温度190～250℃，螺杆转速控制在460转/分钟，物料在螺杆中停留时间为2～5分钟，挤出压力为10～20Mpa。

将按上述方法完成的粒子事先在80～90℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在80℃。

拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150×10×4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80×10×4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为55×6×4，缺口深度为试样厚度的三分之一；灰份的测试按ISO 3451的测试方法进行，其中灰分炉中的温度为800℃，试样在灰分炉中灼烧的时间为2小时。

材料的综合性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度以及阻燃性的数值进行评判；性能保留比为模拟实际使用的材料的碱性使用环境，将注塑出来的冲击强度测试样条放置于2mol/L浓度的溶液中24小时后，取出、洗涤干净、烘干后测试冲击强度，将放置在溶液中的样条与未放置在溶液中的样条的冲击强度最为对比测得性能保留比例。

表1：实施例1～10的配比和性能数据表

表2：对比例1～3和实施例5的配比和性能数据对比表

从以上实施例和对比例中可以分析得知，随着配方中PBT添加量的增加，ABS阻燃材料在耐洗涤剂中浸泡后的性能保留比例随之增加，这可能与PBT的良好流动性有关，PBT良好的流动性可以使得ABS/PBT合金中的PBT组分“包覆”在ABS的外层，即与洗涤剂相接触的实际上是相对于ABS具有良好耐化学药品性能的PBT树脂；随着相容剂添加量的增加，ABS阻燃材料的拉伸强度随着提升，这可能与高含量的相容剂使得ABS/PBT中ABS和PBT组分的“耦合”程度提升有关；分析以上数据得知，该ABS阻燃材料中各组分的添加比例在实施例9和实施例10的比例附近，即相容剂含量约为5％，阻燃剂含量约为17％，通过调整不同的ABS和PBT的用量，能够得到较好的各项综合性能。

通过实施例5和对比例1、2、3的对比可以得知，是否添加PBT，对于耐洗涤测试中的性能保留比例影响非常大，添加了PBT之后性能保留比例由72％上升到了77％；添加了相容剂，对于所得到的综合性能，有一定的提升作用。

本发明成分和加工工艺都较为简单，且所用的相容剂为自制的，因此在生产成本方面具有良好的经济效益；制得的ABS阻燃材料具有良好的力学性能和性能保留比例，具有良好的应用价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种ABS阻燃材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物            100

聚对苯二甲酸丁二酯                    5～35

阻燃剂                                12～20

协效阻燃剂                            4～10

辅助阻燃剂                            0.1～1

相容剂                                1～8

抗氧剂                                0.1～1

润滑剂                                0.2～2

所述的阻燃剂为三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯。

2.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物由悬浮乳液接枝共聚方法合成，相对密度为1.0～1.1g/cm³，丁二烯含量为17～70％。

3.根据权利要求1所述的一种ABS阻燃材料，其特征在于，所述的聚对苯二甲酸丁二酯的相对粘度为0.8～1.0P·S。

4.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述三(三溴苯氧基)三聚氰酸酯的分子式为C21H6Br9N303，溴含量≥66.5％，氮含量为3.5～5.5％。

5.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述的协效阻燃剂为三氧化二锑，有效含量≥99.99％。

6.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述的辅助阻燃剂为聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述的相容剂为ABS与马来酸酐的接枝物，接枝率为0.5～3％。

8.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬酯酰胺类助剂；所述的抗氧剂为三甘醇双-3-(3-叔丁基-4羟基-5-甲基苯基)丙稀腈、三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯复配。

9.根据权利要求1所述的ABS阻燃材料，其特征在于，按重量份由以下组分组成：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物            100

聚对苯二甲酸丁二酯                    16～18

阻燃剂                                16～18

协效阻燃剂                            7～8

辅助阻燃剂                            0.6～0.8

相容剂                                4～6

抗氧剂                                0.1～1

润滑剂                                0.2～2。

10.一种权利要求1所述的ABS阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、按照权利要求1的重量份秤取原料，

b、将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和聚对苯二甲酸丁二酯树脂在高速混合机中混合2～5分钟，加入阻燃剂、协效阻燃剂、辅助阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂混合5～10分钟，

c、将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出、造粒，生产工艺为：双螺杆挤出机挤出温度190～250℃，螺杆转速控制在460转/分钟，物料在螺杆中停留时间为2～5分钟，挤出压力为10～20Mpa。