CN102911436B - 一种阻燃pp/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃pp/abs复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃PP/ABS复合材料及其制备方法，它包括由以下组分制备而成，所述的组分按重量份数计为：PP树脂63~77份，ABS树脂27~33份，交联剂0.1~0.4份，助交联剂1~4份，抗氧剂0.1~0.5，阻燃剂10~25份，阻燃增效剂1~3份。本发明得到的复合材料力学强度优异，阻燃效果好，毒性低，成本低。

Description

一种阻燃PP/ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料及其制备方法，具体涉及一种阻燃PP/ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS)的价格高于普通塑料，一定程度上限制了ABS的广泛应用聚丙烯(PP)塑料的综合性能虽然不及ABS树脂，但是，PP的耐热性和流动性优于ABS，对极性有机溶剂十分稳定，使用温度可达100℃～120℃，是一种价廉质轻的通用塑料。因此，开发ABS与PP共混物一方面可以制得质轻价廉的塑料合金，另一方面可以实现性能优势互补，达到改性的目的，拓展ABS树脂和PP塑料的应用领域。而且，随着人们对健康，环境及生态保护的日益重视，塑料的阻燃标准及环保标准也日益严格，要求塑料制品既有良好的阻燃性能，又要低毒化。
现有技术中PP/ABS主要采用相容接枝物进行物理增容，得到的复合材料力学强度和相容性提升不明显，且工序复杂，投资高；阻燃性方面一般使用的卤系阻燃剂对环境危害较大。
发明内容
为了解决上述现有技术中的技术问题，本发明提供一种阻燃PP/ABS复合材料，力学强度高，阻燃性好，成本低。
本发明的第二目的是提供一种阻燃PP/ABS复合材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种阻燃PP/ABS复合材料，它包括由以下组分制备而成，所述的组分按重量份数计为： PP树脂63~77份，ABS树脂27~33份，交联剂0.1~0.4份，助交联剂1~4份，抗氧剂0.1~0.5，阻燃剂10~25份，阻燃增效剂1~3份。
按上述方案，所用的交联剂为过氧化二异丙苯。
按上述方案，所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
按上述方案，所述的抗氧剂为抗氧剂1010，即四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
按上述方案，所述的阻燃剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺。
按上述方案，所述的阻燃增效剂为2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。
实现本发明第二种目的的技术方案是：
一种阻燃PP/ABS复合材料的制备方法，具有以下步骤①按照配方分别称取PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂、抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂待用；②先将步骤①称取的PP、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒得到PP/ABS树脂；③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂在高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使物料的温度升到80~85℃后冷却；④冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料。
按上述方案，步骤①中所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在80℃~90℃温度下干燥3~5h。
按上述方案，步骤②中所述双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模=190℃~205℃。
按上述方案，步骤③中所述的高速混合机的工作转速为900转/分钟~1100转/分钟。
按上述方案，步骤④中所述双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模=190℃~205℃。
   与现有技术相比，本发明的有益效果是：
第一，本发明制成的阻燃PP/ABS复合材料兼顾PP和ABS的性能优点，具有良好的机械性能和加工性能，是一种质优价廉的塑料合金，阻燃性能好。
第二，本发明采用卤系阻燃剂、阻燃增效剂以重量份（8~25）:1复配，一方面阻燃增效剂的增强阻燃效果和接枝效果可以增强材料的阻燃性能和力学性能，另一方面在不影响阻燃效果的情况大大降低了卤系阻燃剂的使用量，减少其对环境的损害。
第三，本发明的阻燃PP/ABS复合材料的制备方法分两步进行，由于交联剂和助交联剂比较活泼，分解温度低(130~140℃)，先将PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，切粒造粒得到PP/ABS树脂，再和添加剂进行混合挤出，这样一方面有利于PP树脂和ABS树脂的交联反应完全，提高其力学性能，另一方面有利于后续进行加工温度要求更高的阻燃剂和阻燃增效剂(195~205℃)的添加，也有利于各种助剂的分散均匀。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中PP树脂采用海南炼化生产的V30G型；ABS树脂采用广东威林工程塑料的757型；交联剂过氧化二异丙苯采用国药集团化学试剂有限公司的产品；助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯采用武汉市花昌应用技术研究所的产品，抗氧剂1010采用映泰贸易上海有限公司的产品；阻燃剂乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺采用盐城融新化工有限公司的产品；阻燃增效剂2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷采用山东三和源化工有限公司的产品；光稳定剂770采用北京天罡助剂公司的产品；加工助剂白矿油采用上海倍特化工的牌号为15号的产品。
实施例1：
一种阻燃PP/ABS复合材料，它包括由以下组分制备而成，所述的组分为PP树脂63kg，ABS树脂27kg，交联剂过氧化二异丙苯0.1kg，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯1kg，抗氧剂1010 0.1kg，阻燃剂乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺10kg，阻燃增效剂2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷1kg。
上述阻燃PP/ABS复合材料的制备方法具有以下步骤：
①按照配方分别称取63kgPP树脂、27kgABS树脂、0.1kg交联剂、1kg助交联剂、0.1kg抗氧剂、10kg阻燃剂、1kg阻燃增效剂待用，所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在80℃温度下干燥4h；
②先将步骤①称取的PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒得到PP/ABS树脂，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模190℃~205℃；
③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂在高速混合机中混合，到80℃后冷却，高速混合机的工作转速为900转/分钟；
④冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模190℃~205℃。
实施例2：
一种阻燃PP/ABS复合材料，它包括由以下组分制备而成，所述的组分为PP树脂63kg，ABS树脂27kg，交联剂过氧化二异丙苯0.2kg，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯2kg，抗氧剂1010 0.2kg，阻燃剂乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺15kg，阻燃增效剂2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷1kg。
上述阻燃PP/ABS复合材料的制备方法具有以下步骤：
①按照配方分别称取63kgPP树脂、27kgABS树脂、0.2kg交联剂、2kg助交联剂、0.2kg抗氧剂、15kg阻燃剂、1kg阻燃增效剂待用，所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在90℃温度下干燥3h；
②先将步骤①称取的PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒得到PP/ABS树脂，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=195~205℃，T模190℃~205℃；
③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂在高速混合机中混合，到85℃后冷却，高速混合机的工作转速为1100转/分钟；
④冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=195~205℃，T模190℃~205℃。
实施例3：
一种阻燃PP/ABS复合材料，它包括由以下组分制备而成，所述的组分为PP树脂70kg，ABS树脂30kg，交联剂过氧化二异丙苯0.3kg，助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯3kg，抗氧剂1010 0.3kg，阻燃剂乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺20kg，阻燃增效剂2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷1kg。
上述阻燃PP/ABS复合材料的制备方法具有以下步骤：
①按照配方分别称取63kgPP树脂、27kgABS树脂、0.2kg交联剂、2kg助交联剂、0.2kg抗氧剂、15kg阻燃剂、1kg阻燃增效剂待用，所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在85℃温度下干燥5h；
②先将步骤①称取的PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒得到PP/ABS树脂，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=195~205℃，T模190℃~205℃；
③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂在高速混合机中混合，到85℃后冷却，高速混合机的工作转速为1000转/分钟；
④冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=195~205℃，T模190℃~205℃。
实施例4：
本实施例其余部分与实施例1相同，不同之处在于：本实施例的阻燃PP/ABS材料由以下重量份的组分构成：70kg的PP树脂；30kg的ABS树脂；0.4kg作为交联剂的过氧化二异丙苯；4kg作为助交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯；0.4kg作为抗氧剂的抗氧剂1010；25kg作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺；2kg作为阻燃增效剂的2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。
实施例5：
本实施例其余部分与实施例1相同，不同之处在于：本实施例的阻燃PP/ABS材料由以下重量份的组分构成：77kg的PP树脂；33kg的ABS树脂；0.4kg作为交联剂的过氧化二异丙苯；4kg作为助交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯；0.5kg作为抗氧剂的抗氧剂1010；25kg作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺；3kg作为阻燃增效剂的2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。
实施例6：
本实施例其余部分与实施例1相同，不同之处在于：本实施例的阻燃PP/ABS材料由以下重量份的组分构成：77kg的PP树脂；33kg的ABS树脂；0.4kg作为交联剂的过氧化二异丙苯；4kg作为助交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯；0.5kg作为抗氧剂的抗氧剂1010；25kg作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺；3kg作为阻燃增效剂的2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。
将实施例1~实施例6制得的PP/ABS阻燃复合材料分别加入到注塑成测试标准件，按照国家标准对其进行各项测试，测试结果见表1。
表1
应用实例1：
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
各物料的用量为：63kg的PP树脂；27kg的ABS树脂；0.1kg作为交联剂的过氧化二异丙苯；1kg作为助交联剂的三烯丙基异氰脲酸酯；0.1kg作为抗氧剂的抗氧剂1010；10kg作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺；2kg作为阻燃增效剂的2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷；0.2kg光稳定剂770；0.5kg的加工助剂白矿油。制备方法如下：
①按照配方分别称取70kgPP树脂、30kgABS树脂、0.1kg交联剂、1kg助交联剂、0.1kg抗氧剂、10kg阻燃剂、2kg阻燃增效剂、0.2kg光稳定剂、0.5kg加工助剂待用，所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在85℃温度下干燥4h；
②先将步骤①称取的ABS树脂、交联剂、助交联剂、进行熔融共混、挤出造粒得到PP/ABS树脂，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模190℃~205℃；
③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂、光稳定剂、加工助剂在高速混合机中混合，到80~85℃后冷却，高速混合机的工作转速为1000转/分钟；冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料，过程中双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模190℃~205℃。
④将得到的母粒加入到注塑机中加工成所需要的部件，注塑条件为：料筒温度为220℃，模具温度70~80℃，注塑压力为9MPa。性能测试指标见表2。
应用实例2：
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
本应用例与应用例1制备方法相同，不同之处在于：作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的用量为15kg，光稳定剂770的用量为0.3kg；加工助剂白矿油的用量为0.5kg。性能测试指标见表2。
应用实例3：
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
本应用例与应用例1制备方法相同，不同之处在于：作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的用量为20kg，光稳定剂770的用量为0.4kg；加工助剂白矿油的用量为0.5kg。性能测试指标见表2。
应用实例4：
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
本应用例与应用例1制备方法相同，不同之处在于：作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的用量为25kg，光稳定剂770的用量为0.3kg；加工助剂白矿油的用量为0.6kg。性能测试指标见表2。
应用实例5
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
本应用例与应用例1制备方法相同，不同之处在于：作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的用量为25kg，光稳定剂770的用量为0.3kg；加工助剂白矿油的用量为0.7kg，阻燃增效剂的用量为2kg。性能测试指标见表2。
应用实例6
阻燃PP/ABS阻燃复合材料在电子电器的接插件试样中的应用：
本应用例与应用例1制备方法相同，不同之处在于：作为阻燃剂的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的用量为25kg，光稳定剂770的用量为0.3kg；加工助剂白矿油的用量为0.8kg，阻燃增效剂的用量为3kg。性能测试指标见表2。
表2

Claims (1)

1. 一种阻燃PP/ABS复合材料，其特征在于它由以下组分制备而成，所述的组分按重量份数计为：PP树脂63~77份，ABS树脂27~33份，交联剂0.1~0.4份，助交联剂1~4份，抗氧剂0.1~0.5，阻燃剂10~25份，阻燃增效剂1~3份；所述的交联剂为过氧化二异丙苯；所述的助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；所述的抗氧剂为抗氧剂1010；所述的阻燃剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺；所述的阻燃增效剂为2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷；
其制备方法包括以下步骤：
①按照配方分别称取PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂、抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂待用；
②先将步骤①称取的PP树脂、ABS树脂、交联剂、助交联剂送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，得到PP/ABS树脂；
③将步骤②得到的PP/ABS树脂和称取的抗氧剂、阻燃剂、阻燃增效剂在高速混合机中混合，直至混合所产生的摩擦热使物料的温度升到80~85℃后冷却；
④冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经水槽冷却，牵引到切粒机造粒，即得到阻燃PP/ABS复合材料；
步骤①中所称取的PP树脂、ABS树脂要先置于鼓风烘箱中在80℃~90℃温度下干燥3~5h；步骤②中所述双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模=190℃~205℃；步骤③中所述的高速混合机的工作转速为900转/分钟~1100转/分钟；步骤④中所述双螺杆挤出机各区的温度为：T1=145℃~170℃，T2=180~190℃，T3=190℃~195℃，T4=200℃，T模190℃~205℃。
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