CN102352088A - 一种热塑性无卤阻燃合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性无卤阻燃合金及其制备方法,按重量百分比由以下组分组成:a)ABS树脂2~95;b)聚酯或共聚酯或两者以任意比例的混合物3~90;c)磷系阻燃剂1~50;d)加工助剂.1~6。其制备方法为,将各组分按照一定比例经过高混机预混合,加入到双螺杆挤出机中,在150~290℃的温度范围内经塑化混合挤出,冷却造粒后即得无卤阻燃合金,所述的无卤阻燃剂,如果在室温下为液态,也可采用液体计量泵向双螺杆挤出机的螺筒喂料。本发明具有如下有益效果:具有良好的冲击强度、挠度和弯曲强度,从而达到液晶模组外框的力学性能要求,耐热性好,产品的成本低;无需进行专门的设备调整,可直接用于生产,生产过程简单,完全具备工业化条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性无卤阻燃合金材料,特别是一种无卤阻燃ABS树脂与聚酯合金的配方设计及其制备技术。
背景技术
ABS树脂是一种刚性、韧性、强度比较均衡的材料,并具有良好的加工性、较好的外观和一定的尺寸稳定性,在家电、办公设备等领域有广泛的应用。由于安规的要求,大部分的电子电器产品上使用的塑胶材料有阻燃的要求。对于现有的ABS树脂来讲,绝大部分的阻燃产品是用溴系阻燃剂与锑的氧化物或盐复配,辅以抗滴落剂和一些加工助剂制成。这样的产品具有阻燃性能稳定,加工性优良的特点,因此得到广泛的采用。但有研究表面,部分含卤化合物可能导致生物体内累积,而且含卤化合物在燃烧后产生的气体可能致癌,挥发性有机卤素化合物会破坏臭氧层。
现有的使用无卤阻燃剂制备出按照UL94标准,V-2级或更高阻燃等级的ABS产品存在阻燃等级低,使用寿命短的问题。解决这个难题的方案主要有二:一、寻求高氧指数的塑料,与ABS做合金,比较成功的方案是PC/ABS合金,可以在无卤的前提下实现V-0级的阻燃;二、寻求新型无卤阻燃剂。虽然不少文献报道新型无卤阻燃剂可让ABS达到V-2甚至更高的等级,但目前商业化成功的产品尚未见到。
中国专利200810202918.9公开了一种耐候性无卤阻燃ABS类树脂及其制备工艺,其组分包括ABS类树脂、聚酯、阻燃剂、增韧剂和其他加工助剂,其优点在于,加入聚酯组分,不仅其拉伸强度、伸长率、弯曲强度得到了改善,而且其阻燃性和耐候性也得到了大幅度改善,可应用于各种电学领域,但其不足之处在于,所用阻燃剂与聚酯和ABS树脂的相容性不够好,抗老化性能不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在采用无卤阻燃剂的条件下,稳定实现垂直燃烧V-2等级,具有良好光泽度、表面硬度、耐候性和机械性能的热塑性阻燃合金。
本发明的另一目的在于提供一种流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的热塑性无卤阻燃合金的制备方法。
一种热塑性无卤阻燃合金,按重量百分比由以下组分组成:
ABS树脂 2~95,
聚酯或共聚酯或两者的混合物 3~90,
磷系阻燃剂 1~50,
加工助剂 0.1~6。
优选的组分按重量百分比为:
ABS树脂 85,
聚酯或共聚酯或两者的混合物 5~50,
磷系阻燃剂 2~30,
加工助剂 0.1~0.4。
在上述热塑性阻燃合金中,所述ABS树脂是由5~80%重量的接枝聚丁二烯橡胶和95~20%重量的接枝聚苯乙烯-丙烯腈共聚物组成。该ABS树脂可以由乳液接枝法或本体法合成,也可由接枝聚丁二烯橡胶与聚苯乙烯-丙烯腈共聚物直接共混而得。
在上述热塑性阻燃合金中,所述聚酯优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),所述共聚酯优选为PCTG、PETG或PCTA。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的结构式如式(Ⅰ):
(Ⅰ)
(Ⅱ)
结构式(Ⅱ)显示PCTG和PETG的结构,其中,环己烷二亚甲基醇的加入量大于50%时为PCTG,小于50%时为PETG,式中m>1;
式中m, n>1
在上述热塑性无卤阻燃合金中,所述磷系阻燃剂为膦酸三甲酯(TMP)、膦酸三乙酯(TEP)、膦酸三苯酯(TPP)、膦酸三甲苯酯(TCP)、对苯二酚膦酸酯类齐聚物(RDP)或双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)中的一种或一种以上的混合物。
在上述热塑性无卤阻燃合金中,所述加工助剂优选为抗光热氧化剂或润滑剂或其混合物。所述抗光热氧化剂优选为受阻单酚、烷基化受阻多酚、亚磷酸酯、胺类、碱金属或碱土金属的硅酸盐、羟基苯并三唑中的一种或一种以上的混合物。所述润滑剂优选为脂肪族酰胺、脂肪酸或其盐、硅油、白矿油、聚硅酮中的一种或一种以上的混合物。
一种制备热塑性增强无卤阻燃合金的方法,包括如下步骤:将各组分按照一定比例经过高混机预混合,加入到双螺杆挤出机中,在150~290℃的温度范围内经塑化混合挤出,冷却造粒后即得无卤阻燃合金,所述的无卤阻燃剂,如果在室温下为液态,也可采用液体计量泵向双螺杆挤出机的螺筒喂料。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种常见的塑料,广泛应用于饮料包装等领域,具有耐化学品性好,透明,光泽度好等优点。共聚酯是EASTMAN公司的专利产品(U.S.Pat. No.5,340,907),是一种透明无定形的塑料,与ABS相比具有更好的力学性能和更高的氧指数和成碳率。该材料主要用于包装行业,在塑料改性领域,目前,有数据表面ABS, PC, PCTG二元/三元合金具有比三种树脂更为优越的力学及耐候性能,而且将PCTG涂覆在ABS树脂表面作为耐候涂层也有显著效果。
显然,将上述组分利用PET或共聚酯更好的阻燃性来改善ABS以期得到氧指数更高的合金材料,并将这种材料应用于有阻燃要求的办公用品、家用电器等领域的注塑部品不仅是可行的,而且也具有积极效果。
另外,在阻燃ABS体系中(包括ABS树脂、阻燃剂、及必要的加工助剂)加入PET或共聚酯或PET与共聚酯的混合物后,合金材料的燃烧速度明显降低、发烟量明显减少,从原本不能稳定达到UL94 V-2级燃烧变为可稳定实现UL94 V-2级阻燃;制件表面的铅笔硬度由原来的2B左右提高至HB,光泽度有10%左右的提高,缺口冲击强度有20%左右的提高,弯曲和拉伸强度也有一定的提高;制成色板后在紫外光照射下,100小时后的色差变化比未加聚酯/共聚酯的色板小30%左右,即材料的表面硬度、光泽度、机械性能、耐候性都有显著的提高;综上,这种ABS/聚酯/共聚酯无卤阻燃合金具有广阔的应用前景。
与现有技术相比,本发明所述热塑性无卤阻燃合金具有如下有益效果:
1.本发明的热塑性阻燃合金较现有无卤阻燃ABS可更稳定的实现垂直燃烧V-2级的阻燃,具有更好的光泽度,耐划伤性,更强的耐紫外辐射性能和更好的机械性能,弥补了阻燃ABS在某些耐候要求高的场合易黄变的缺点;
2.其制备方法连续、稳定、可行性高。
具体实施方式
以下引入具体实施例来对本发明进行进一步描述,但这些具体实施例并不是对本发明进行限制。
实施例1
准确称量ABS树脂100 Kg,PET 40 Kg,对苯二酚膦酸酯类齐聚物(RDP)15Kg,乙烯基双硬脂酰胺0.8Kg。经过高混机充分混合,使用同向双螺杆挤出机采用熔融共混一步挤出的方法,即得本发明的新型热塑性阻燃合金。
实施例2
准确称量ABS树脂100 Kg,PET 25Kg,PETG 15Kg,双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)15KG, 乙烯基双硬脂酰胺0.3Kg。经过高混机充分混合,使用同向双螺杆挤出机采用熔融共混一步挤出的方法,即得本发明的新型热塑性阻燃合金。
实施例3
准确称量ABS树脂50Kg,PETG 50Kg,PCTG 50Kg,膦酸三苯酯(TPP)20kg,乙烯基双硬脂酰胺2Kg。经过高混机充分混合,使用同向双螺杆挤出机采用熔融共混一步挤出的方法,即得本发明的新型热塑性阻燃合金。
实施例4
准确称量ABS树脂100 Kg,PET 10Kg,PCTA 30Kg,膦酸三苯酯(TPP)5kg,双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)12kg乙烯基双硬脂酰胺1Kg。经过高混机充分混合,使用同向双螺杆挤出机采用熔融共混一步挤出的方法,即得本发明的新型热塑性阻燃合金。
除了以上各组成比例,所述各项组成按重量百分比亦可为:1.ABS树脂2、PCTG90、膦酸三甲苯酯2、受阻单酚6;2. ABS树脂30、PCTA60、对苯二酚膦酸酯类齐聚物(RDP)4、受阻单酚6;3. ABS树脂60、PCTG20、膦酸三乙酯(TEP)15、聚硅酮5;4. ABS树脂80、PETG10、双酚A双(二苯基磷酸酯)9、羟基苯并三唑1。
以上实施例,并非对本发明的产品作任何限制,凡是根据本发明的技术实质或组合物成分或含量对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
对各实施例产品进行性能测定,其物理性能为(ISO标准):IZOD缺口冲击强度(KJ/ m2),弯曲强度(MPa);光泽度(60度角入射);阻燃等级(UL94)。
表1参比样及各实施例性能实测数据
测试项目 | 测试标准 | 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
IZOD缺口冲击强度 | ASTMD256 | KJ/m2 | 20 | 38 | 50 | 33 |
弯曲强度 | ASTMD790 | MPa | 75 | 75 | 70 | 65 |
光泽度 | 94.5 | 92 | 97 | 96 | ||
阻燃等级 | UL94 | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 |
从表中可以看出,制得的产品在力学和阻燃性能上有较大提高,可更稳定的实现垂直燃烧V-2级的阻燃,具有更好的光泽度,耐划伤性,更强的耐紫外辐射性能和更好的机械性能,弥补了阻燃ABS在某些耐候要求高的场合易黄变的缺点。
Claims (8)
1.一种热塑性无卤阻燃合金,其特征在于,按重量百分比由以下组分组成:
a)ABS树脂 2~95;
b)聚酯或共聚酯或两者以任意比例的混合物 3~90;
c)磷系阻燃剂 1~50;
d)加工助剂 0.1~6。
2.根据权利要求1所述的热塑性无卤阻燃合金,其特征在于,所述ABS树脂是由5~80%重量的接枝聚丁二烯橡胶和20~95%重量的接枝聚苯乙烯-丙烯腈共聚物组成。
3.根据权利要求1所述的热塑性无卤阻燃合金,其特征在于,所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯,所述共聚酯为PCTG、PETG或PCTA。
4.根据权利要求1所述的热塑性无卤阻燃合金,其特征在于,所述磷系阻燃剂为膦酸三甲酯(TMP)、膦酸三乙酯(TEP)、膦酸三苯酯(TPP)、膦酸三甲苯酯(TCP)、对苯二酚膦酸酯类齐聚物(RDP)或双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的热塑性无卤阻燃合金,其特征在于,所述加工助剂为抗光热氧化剂或润滑剂或其混合物。
6.根据权利要求5所述的热塑性增强阻燃合金,其特征在于,所述抗光热氧化剂为受阻单酚、烷基化受阻多酚、亚磷酸酯、胺类、碱金属或碱土金属的硅酸盐、羟基苯并三唑中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求5所述的热塑性增强阻燃合金,其特征在于,所述润滑剂为脂肪族酰胺、脂肪酸或其盐、硅油、白矿油、聚硅酮中的一种或一种以上的混合物。
8.一种制备权利要求1-7所述热塑性增强阻燃合金的方法,包括如下步骤:将各组分按照一定比例经过高混机预混合,加入到双螺杆挤出机中,在150~290℃的温度范围内经塑化混合挤出,冷却造粒后即得无卤阻燃合金,所述的无卤阻燃剂,如果在室温下为液态,也可采用液体计量泵向双螺杆挤出机的螺筒喂料。
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