CN103289294A - 透明阻燃abs材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种透明阻燃ABS材料、制备方法及其应用。所述透明阻燃ABS材料，包括以下重量份的组分：透明ABS树脂：45-80份；环保溴系阻燃剂：10-25份；锑系阻燃协效剂：0-1份；磷系阻燃协效剂：1-5份；增韧剂：5-25份；其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯。本发明还提供上述透明阻燃ABS材料的制备方法及其应用。本发明所述的ABS材料在阻燃改性后仍能保持较高的透明度，其透光率能达到50%以上，且力学性能及耐候性能均较好。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种透明阻燃ABS材料，特别涉及该透明阻燃ABS材料、制备方法及其应用。
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，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、耐低温性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能及高光泽和优异的电镀性能，同时具有耐蠕变性好、尺寸稳定性高、成型收缩率小等优异特点,在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。但一方面ABS树脂的氧指数只有18，属于易燃材料。因此，对ABS树脂进行阻燃改性是目前常用的一种ABS树脂改性方法。另一方面，随着社会经济的发展，人们除了对材料使用性能的要求越来越高外，更对材料表面的美观要求越来越青睐，因此开发出不仅具有使用性能，更具有透明质感的改性材料是目前的一个趋势。目前有不少高分子材料在未经过改性前可做到透明级，如透明聚碳酸酯，亚克力、透明ABS树脂、透苯等，但这些材料通过阻燃改性后，均变成非透明材料。在获得了其对性能的要求的同时，也失去了其外观的美学价值。
发明内容
综上所述，本发明有必要提供一种透明的阻燃ABS材料。
此外，本发明还有必要提供一种上述透明阻燃ABS材料的制备方法。
另，本发明还有必要提供一种上述透明的阻燃ABS材料的应用。
一种透明阻燃ABS材料，包括以下重量份的组分：
其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯。
一种透明阻燃ABS材料，由以下重量份的组分组成：
其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯。
其中，上述三(三-溴苯基)氰尿酸酯即为溴代三嗪。
其中，所述环保溴系阻燃剂优选10-20重量份，更进一步优选10-15重量份。
其中，所述锑系阻燃协效剂优选0-0.5重量份。
其中，所述磷系阻燃协效剂优选1-3重量份。
其中，所述锑系阻燃协效剂可以为以下物质中的至少一种：三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑、五氯化锑。
其中，所述磷系阻燃协效剂可以为以下物质中的至少一种：间亚苯基四苯基双磷酸酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）、间亚苯基四（二甲苯基）双磷酸酯、间亚苯基四（二甲苯基）双磷酸酯齐聚物、磷酸三苯酯、磷酸二苯（二甲苯）酯、磷酸二苯异丙苯酯、磷酸二苯异辛酯、磷酸二苯异癸酯、磷酸三（甲苯）酯、磷酸三（二甲苯）酯、磷酸苯基叔丁苯基酯、烷苯基双磷酸酯、含环烷基的双磷酸酸酯、联苯双（二苯基）磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三异辛酯、磷酸三（2-丁氧乙基）酯、1-氧代-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环（2，2，2）辛烷、三(1-氧代-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷-亚甲基-4)磷酸酯、2，2-二甲基-1，3-丙二醇-二（新戊二醇）双磷酸酯。
其中，所述增韧剂可以为MBS型增韧剂。
其中，所述透明ABS树脂的相对密度为1.08-1.11%，透光率为80-95%。
其中，本发明所述透明阻燃ABS材料的透光率大于或等于50%，冲击强度大于或等于8kJ/m2，融熔指数大于或等于20g/10min，阻燃等级能够达到UL941.5-3.0mmV-2级以上。
本发明还提供上述透明阻燃ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
a、按比例将所述透明ABS树脂、所述环保溴系阻燃剂、所述锑系阻燃协效剂、所述磷系阻燃协效剂、所述增韧剂加入混合机混合得到混合物；其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯；
b、将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得透明阻燃ABS材料。
进一步地，上述透明阻燃ABS材料的制备方法还可以具体为，包括如下步骤：
a、按比例将所述透明ABS树脂、所述环保溴系阻燃剂、所述锑系阻燃协效剂、所述磷系阻燃协效剂、所述增韧剂加入混合机混合10-60分钟，得到混合物；其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯；
b、将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，在螺杆的剪切、混炼及输送下，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得透明阻燃ABS材料；其中，所述挤出机的各段螺杆温度控制在180～230℃之间，双螺杆挤出机的长径比为25～40，螺杆转速为200-800转/分钟。
本发明所述的透明阻燃ABS材料可广泛应用于电器仪表、医用器械、电子行业等既需要阻燃，又需要一定透明性的领域。
本发明具有如下特点：
1）本发明所述的透明阻燃ABS材料的阻燃等级能够达到UL941.5-3.0mmV-2级以上，甚至于达到UL941.5-3.0mmV-0级，冲击强度则保持在8kJ/m2以上，融熔指数在20g/10min以上，且在其它各项力学性能均较好的情况下，同时具有优良的耐候性。
2）本发明所述的透明阻燃ABS材料的透光率大于或等于50%，进一步优选大于或等于60%，甚至于能够达到70%及其以上。
3）本发明所述的透明阻燃ABS材料制备方法简单易行，加工容易，成本低廉，非常适合在电器仪表、医用器械、电子行业等既需要阻燃，又需要一定透明性等领域推广应用。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明透明阻燃ABS材料、制备方法及其应用做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
本发明所述的透明阻燃ABS材料按照标准制备样条进行下表1中所列出的性能测试。
表1性能测试及其标准
| 测试项目 | 单位 | 测试标准 |
| 拉伸强度（TS） | Mpa | ISO527 |
| 断裂伸长率（EL） | % | ISO527 |
| 悬臂梁缺口冲击强度（NIS） | kJ/m2 | ISO180，缺口类型为A型缺口 |
| 弯曲强度（FS） | Mpa | ISO178 |
| 弯曲模量（FM） | Mpa | ISO178 |
| 熔融指数（MI） | g/10min | ISO1133 |
| 比重（SG） | g/cm3 | ISO1183 |
| 透光率（LT） | % | GB/T2410 |
| 燃烧（UL94） | class | UL94 |
| 耐候性（WR） | GB/T16422.2 |
上表1中，耐候性试验条件：黑标温度：65℃；相对湿度：65%；辐照度：0.50W/m2340nm；循环周期：连续光照，102min不喷淋，18min喷淋；试验时间：200h。
测试熔体流动速率用的仪器是美斯特工业系统(中国)有限公司生产的ZR21452熔体流动速率仪。
测试冲击强度用的冲击实验机是美国Tinius Olsenis公司生产的T92型。
测试拉伸强度用的万能试验机是Hounsfield公司生产的H10K-S。
测试阻燃等级使用的UL-94垂直燃烧仪是美国ATLAS HVUL-2。
测试表面电阻率使用的是北京北广精仪公司生产的BDAT-A。
测试耐候性使用的是UL公司的氙灯老化箱JN-HQLH-1581。
测试透光率使用的是林上科技有限公司LS105A透光率计。
所有本发明提供的实施例中，提供的原材料均可从市面采购获得。其中，
透明ABS树脂选用日本电气化学的MABS TE-10S；
溴代三嗪选用以色列死海溴公司的FR-245；
增韧剂选用韩国LG化学的MBS EM-500；
锑系阻燃协效剂选用云南木利锑业有限公司的S-05N；
磷系阻燃协效剂-1选用浙江万盛公司的双酚A双（二苯基磷酸酯）WSFR-BDP-N2；
磷系阻燃协效剂-2选用浙江万盛公司的间亚苯基四苯基双磷酸酯WSFR-RDP；
四溴双酚A选用以色列死海溴公司的FR-1524；
溴化环氧树脂选用韩国宇进的CXB-714C；
十溴二苯乙烷选用美国雅保公司的4010。
实施例1-4、对比例1-4
按照表2中所列的重量份将各组分加入高速混合机中进行均匀混合，然后将上述混合物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、水冷、切粒；其中，双螺杆挤出机的长径比为25-40；螺筒温度设定为：一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速为200-800转/分钟。
将上述方法制得的ABS材料按照标准制备样条进行表1中所列出的各性能测试并记录数据于表2中。
表2
从上表2中，实施例1-4与对比例1-4相对比，可以看出，实施例1-4所述的透明阻燃ABS中添加作为环保溴系阻燃剂的溴代三嗪，对比例1-4中添加除溴代三嗪之外的其他溴系阻燃剂，如四溴双酚A、溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷等。本发明实施例1-4制得的阻燃ABS材料比对比例1-4制得的阻燃ABS材料的透光率得到明显提高。实施例1-4与对比例5相对比，可以看出，与纯ABS材料相对，本发明实施例1-4中进行阻燃性改性后的ABS材料，仍然保持较高的透光率；且力学性能也保持较好。
实施例5-9、对比例6
按照表3中所列的重量份将各组分加入高速混合机中进行均匀混合，然后将上述混合物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、水冷、切粒；其中，双螺杆挤出机的长径比为25-40；螺筒温度设定为：一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速为200-800转/分钟。
将上述方法制得的ABS材料按照标准制备样条进行表1中所列出的各性能测试并记录数据于表3中。
表3
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 对比例6 | |
| MABS TE-10S | 69.5 | 69.5 | 69.5 | 69.5 | 69.5 | 69.5 |
| FR-245 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| S-05N | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| WSFR-BDP-N2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | – |
| MBS EM-500 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| TS | 32 | 31 | 30 | 29 | 27 | 33 |
| EL | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| NIS | 20 | 20 | 19 | 18 | 16 | 20 |
| FS | 48 | 46 | 45 | 43 | 40 | 50 |
| FM | 1650 | 1610 | 1580 | 1520 | 1450 | 1800 |
| MI | 35 | 45 | 55 | 70 | 90 | 30 |
| SG | 1.150 | 1.150 | 1.150 | 1.150 | 1.150 | 1.150 |
| UL941.5mm | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 | / |
| UL942.0mm | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 | / |
| UL942.5mm | V-2 | V-2 | V-2 | V-2 | V-0 | / |
| UL943.0mm | V-2 | V-2 | V-0 | V-0 | V-0 | / |
| LT | 70 | 69 | 67 | 65 | 63 | 72 |
| WR | 5.30 | 5.28 | 5.10 | 5.25 | 5.25 | 5.28 |
从上表3中，实施例5-9中可以看出，所述阻燃ABS材料中除了磷系阻燃协效剂之外的其他组分的添加量不变的情况下，所述阻燃ABS材料的透光率在一定范围内随着所述磷系阻燃协效剂的添加量增加而略有降低。因此，所述磷系阻燃协效剂进一步优选1-3重量份。
但是，从上述实施例5-9与对比例6相对比中可以看出，添加了磷系阻燃协效剂的所述阻燃ABS材料与未添加磷系阻燃协效剂的所述阻燃ABS材料相对比，未添加磷系阻燃协效剂的阻燃ABS材料的透光率略高，但其阻燃性达不到V-0级，甚至达不到V-2级。
实施例10-18
按照表4中所列的重量份将各组分加入高速混合机中进行均匀混合，然后将上述混合物送入双螺杆挤出机中混炼、挤出、拉条、水冷、切粒；其中，双螺杆挤出机的长径比为25-40；螺筒温度设定为：一区温度180℃，二区温度190℃，三区温度200℃，四区温度210℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，机头温度230℃；螺杆转速为200-800转/分钟。
将上述方法制得的ABS材料按照标准制备样条进行表1中所列出的各性能测试并记录数据于表4中。
表4
从上表4中，实施例10-14可以看出，所述阻燃ABS材料中除了锑系阻燃协效剂之外的其他组分的添加量不变的情况下，所述阻燃ABS材料的透光率在一定范围内随着所述锑系阻燃协效剂的添加量增加而降低。因此，所述锑系阻燃协效剂进一步优选0-0.5重量份。
从实施例15-18中可以看出，在所述阻燃ABS材料的总重量份不变的情况下，增加所述环保溴系阻燃剂的重量份，其余的改性组分的重量份保持不变，透明ABS树脂的重量份对应减少，所述阻燃ABS材料的透光率在一定范围内随着所述环保溴系阻燃剂的添加量增加而降低。因此，所述环保溴系阻燃剂进一步优选10-20重量份，更进一步优选10-15重量份。
从实施例1-18中可以看出，本发明所述的透明阻燃ABS材料的阻燃等级能够达到UL941.5-3.0mmV-2级以上，甚至于达到UL941.5-3.0mmV-0级，冲击强度则保持在8kJ/m2以上，融熔指数在20g/10min以上，且在其它各项力学性能均较好的情况下，同时具有优良的耐候性。
上述实施例1-18中还可以看出，本发明所述的透明阻燃ABS材料的透明度大于或等于50%，进一步优选大于或等于60%，甚至于能够达到70%及其以上。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种透明阻燃ABS材料，包括以下重量份的组分：
其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯。
2.一种透明阻燃ABS材料，由以下重量份的组分组成：
其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯。
3.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述锑系阻燃协效剂为以下物质中的至少一种：三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑、五氯化锑。
4.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述磷系阻燃协效剂为以下物质中的至少一种：间亚苯基四苯基双磷酸酯、双酚A双（二苯基磷酸酯）、间亚苯基四（二甲苯基）双磷酸酯、间亚苯基四（二甲苯基）双磷酸酯齐聚物、磷酸三苯酯、磷酸二苯（二甲苯）酯、磷酸二苯异丙苯酯、磷酸二苯异辛酯、磷酸二苯异癸酯、磷酸三（甲苯）酯、磷酸三（二甲苯）酯、磷酸苯基叔丁苯基酯、烷苯基双磷酸酯、含环烷基的双磷酸酸酯、联苯双（二苯基）磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三异辛酯、磷酸三（2-丁氧乙基）酯、1-氧代-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环（2，2，2）辛烷、三(1-氧代-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷-亚甲基-4)磷酸酯、2，2-二甲基-1，3-丙二醇-二（新戊二醇）双磷酸酯。
5.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述增韧剂可以为MBS型增韧剂。
6.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述环保溴系阻燃剂为10-20重量份。
7.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述锑系阻燃协效剂为0-0.5重量份。
8.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述透明ABS树脂的相对密度为1.08-1.11%，透光率为80-95%。
9.如权利要求1或2所述的透明阻燃ABS材料，其特征在于：所述透明阻燃ABS材料的透光率大于或等于50%，冲击强度大于或等于8kJ/m2，融熔指数大于或等于20g/10min，阻燃等级能够达到UL941.5-3.0mmV-2级以上。
10.一种制备如权利要求1至9中任一项所述的透明阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、按比例将所述透明ABS树脂、所述环保溴系阻燃剂、所述锑系阻燃协效剂、所述磷系阻燃协效剂、所述增韧剂加入混合机混合得到混合物；其中，所述环保溴系阻燃剂为三(三-溴苯基)氰尿酸酯；
b、将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得透明阻燃ABS材料。
11.一种如权利要求1至9中任一项所述的透明阻燃ABS材料的应用，其特征在于：所述透明阻燃ABS材料应用于电器仪表、医用器械、电子行业。
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