CN103304911A - 一种阻燃增强abs材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃增强ABS材料及其制备方法，它可以解决现有技术存在的成本高，且不能同时具备高强度和高阻燃性能的问题。技术方案是，一种阻燃增强ABS材料，所述材料包括以下组分，按质量份数计，丙烯腈-苯乙烯35-50份，ABS高胶粉8-15份，玻璃纤维20-40份，苯乙烯-马来酸酐3-6份，溴系阻燃剂10-15份，三氧化二锑2-4份，抗滴落剂0.10-0.20份，抗氧剂0.3-0.6份，润滑剂0.3-0.8份、偶联剂0.1-0.3份。本发明配方体系中包含增强体系、增容体系以及阻燃体系，可以满足设计需求，达到同时具备高强度、耐火的性能要求。

Description

一种阻燃增强ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明属于一种复合材料，具体地说，涉及一种阻燃增强ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS树脂是五大合成树脂之一，ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。
ABS树脂容易加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装、着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能，可广泛应用于电子电器领域，包括各种办公和消费性电子/电器，办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。近年来在电子电器市场， 对ABS提出了阻燃和高耐热的要求，以期在电子电器市场中将保持其地位。
在现有技术一，中国申请号：201110032004.4，发明名称：阻燃增强ABS复合材料及其制备方法。其内容简介如下：一种阻燃增强ABS复合材料,其包括以下质量百分比的组分：ABS树脂为50-83％；短切玻璃纤维为5-30％；溴系阻燃剂为5-20％；氧化锑为3-5％；相容剂为3-8％；白矿油为0.1-0.2％；其它助剂为0-1％。该阻燃增强ABS复合材料具有良好的流动性和较高的强度,可用于具有一定强度要求的阻燃电子电器产品,如仪表壳、空调轴流枫叶、贯流风叶、汽车零件等。
现有技术二、中国申请号：93109207，发明名称：一种高强玻纤增强ＡＢＳ复合材料及其制备方法。说明书摘要如下：一种高强玻纤增强ＡＢＳ复合材料及其制备方法，它是由ＡＢＳ、玻璃纤维和相容剂制备而成，其中，所述相容剂是由环氧树脂和苯乙烯－马来酸酐共聚物复配而成。与现有技术相比，本发明用环氧树脂和苯乙烯－马来酸酐共聚物复配作为相容剂，具有很好的增容作用，玻璃纤维和ＡＢＳ基体可以较好的粘结，所制得的玻纤增强ＡＢＳ复合材料具有很好的强度、韧性、耐热性能、流动性能等，翘曲度得以理想解决，复合材料在注塑成型过程中不产生“浮纤”现象，具有很好的表面质量和良好的加工性能，并且，本发明所提供的制备工艺简单，适合大规模推广应用。
现有技术一所采用的是增强纤维，该技术方案采用ABS树脂原料，限制了产品的性能范围，并且没有明确公开相容剂的种类，无法获知产品的性能。另外，其方案中采用短切纤维，只能通过其方案中所公开的侧喂料方式添加，对设备要求较高，限制了产品的推广。
现有技术二提供的是一种高增强性能的技术方案，但该技术方案不满足阻燃性能的要求，因而未能实施。
上述现有技术一、二，存在着不能同时具备高强度和耐火的综合性能要求，以及成本低的问题。
发明内容
本发明提供了一种阻燃增强ABS材料及其制备方法，它可以解决现有技术存在的成本高，且不能同时具备高强度和高阻燃性能的问题。
为了解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是，一种阻燃增强ABS材料，所述材料包括以下组分，按质量份数计，丙烯腈-苯乙烯35-50份，ABS高胶粉8-15份，玻璃纤维20-40份，苯乙烯-马来酸酐3-6份，溴系阻燃剂10-15份，三氧化二锑2-4份，抗滴落剂0.10-0.20份，抗氧剂0.3-0.6份，润滑剂0.3-0.8份、偶联剂0.1-0.3份。
在本发明的技术方案中，还具有以下附加技术特征：
所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧树脂、或四溴双酚A中的一种或几种。
所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、抗氧剂1076或抗氧剂CA中的一种或几种。
所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或几种。
所述偶联剂为偶联剂KH550或偶联剂KH560。
所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
一种阻燃增强ABS材料制备方法，所述方法按照下述步骤进行：
⑴、高混工艺
将丙烯腈-苯乙烯、ABS高胶粉、苯乙烯-马来酸酐、溴系阻燃剂、三氧化二锑、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中高速混合3-5分钟；
⑵、玻璃纤维预处理工艺
以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1∶1，随后，将玻璃纤维放置在配制好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与硅烷偶联剂的质量之比为47-52∶1，使玻璃纤维浸湿，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于110℃-130℃下干燥大约55-65分钟，直至玻璃纤维干燥为止，冷却至常温备用；
⑶、挤出工艺
将第⑴步骤中混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融共混，在此过程中，在双螺杆挤出机机筒中部的开口加入第⑵步骤已预处理后的玻璃纤维，将双螺杆挤出机机筒，从加料口至机头出料口分为10段，分段控制各段温度；经水槽水冷至室温，吹风机干燥后切粒，得到产品。
从加料口至机头出料口的各段为160－180℃,160－180℃,170－190℃,190－210℃,200－220℃,210－220℃,200－210℃,200－210℃,200－220℃，机头为220－230℃。
所述水槽水冷温度，维持在室温温度，或20－30℃。
本发明中采用无碱长玻璃纤维，可以通过双螺杆挤出机的玻纤喂料口直接加入。本发明采用SAN与ABS高胶粉共混，可以更大限度的调节基体的性能，并且成本更低。
本发明应用苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）与ABS高胶粉在双螺杆挤出过程中通过物理和化学改性的方法得到ABS，同一过程中添加增强剂、阻燃体系得到阻燃增强ABS产品，提高ABS的强度、耐火性能，并降低成本。
针对不同直径的玻璃纤维，其表面积与结构状态是不同的，需要对其表面进行化学处理，本发明主要依据偶联剂的处理原理来进行。
偶联剂含有一种化学官能团与玻璃纤维表面的硅醇基或其它无机填料表面的分子作用形成共价键。此外，偶联剂还含有至少一种别的不同的官能团，从而偶联剂就起无机相与有机相之间相互连接的桥梁作用，导致较强的界面的结合。此外玻璃纤维复合材料的界面性能主要取决于玻璃纤维表面物理状态，包括玻璃纤维的表面，粗糙度等。因玻璃纤维经热处理后损伤表面状态，使表面粗糙。如果不用偶联剂处理，树脂粘度较大，不能完全填满表面孔穴，所以用偶联剂溶液来处理，通过“抛锚”效应来提高界面性能。从而能够充分发挥玻璃纤维的增强作用,形成的复合材料强度、韧性、耐热性等性能好。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：
1、现有技术存在的阻燃增强ABS都是以ABS树脂为基体，在已有ABS树脂牌号性能的基础上进行改性，限制了阻燃增强ABS材料的性能范围。采用SAN与ABS高胶粉（主要成份是丁二烯橡胶，丁二烯含量高）不同配比共混的方法生产ABS基体，即可以达到调节产品性能范围的目的又可以在一定程度上降低成本。
2、本发明配方体系中包含增强体系、增容体系以及阻燃体系，可以满足设计需求，达到同时具备高强度、耐火的性能要求。
3、玻璃纤维预处理的优点是，通过偶联剂预处理后在玻璃纤维表面形成亲水-亲油两性物质“桥”，有利于玻璃纤维与树脂基（SAN、ABS）的连接，改善表面结合力，提高材料的整体性能。使应力通过树脂基材料更好的传递到玻璃纤维上，保证了强度性能的要求。
附图说明
图1是本发明一种阻燃增强ABS材料制备方法的生产流程图。
具体实施方式
一种阻燃增强ABS材料，所述材料包括以下组分，以质量份数计，丙烯腈-苯乙烯（SAN）35-50份，ABS高胶粉8-15份，玻璃纤维20-40份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）3-6份，溴系阻燃剂10-15份，三氧化二锑2-4份，抗滴落剂0.10-0.20份，抗氧剂0.3-0.6份，润滑剂0.3-0.8份、偶联剂0.1-0.3份。
具体实施方案如下：
实施例1，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）40份，ABS高胶粉10份，玻璃纤维29份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）5份，溴系阻燃剂选用十溴二苯乙烷12份，三氧化二锑3份，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.10份，抗氧剂1010 0.3份，润滑剂选用乙烯基双硬脂酰胺（EBS）0.4份、偶联剂KH550 0.2份。
实施例2，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）35份，ABS高胶粉14份，玻璃纤维30份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）5份，溴系阻燃剂12份，三氧化二锑3份，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.15份，抗氧剂168 0.3份，润滑剂硬脂酸锌 0.40份、偶联剂KH560 0.15份。
实施例3，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）45份，ABS高胶粉12份，玻璃纤维20份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）5份，溴系阻燃剂15份，三氧化二锑3，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.15份，抗氧剂0.3份，润滑剂硬脂酸钙 0.5份、偶联剂KH550 0.2份。
实施例4，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）50，ABS高胶粉8份，玻璃纤维30份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）3份，溴系阻燃剂7份，三氧化二锑2份，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.15份，抗氧剂1010 0.3份，润滑剂选用乙烯基双硬脂酰胺（EBS）0.5份、偶联剂KH560 0.2份。
实施例5，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）43份，ABS高胶粉15份，玻璃纤维20份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）4份，溴系阻燃剂15份，三氧化二锑3份，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.15份，抗氧剂168 0.3份，润滑剂选用乙烯基双硬脂酰胺（EBS）0.5份、偶联剂KH560 0.2份。
实施例6，单位：kg
丙烯腈-苯乙烯（SAN）35份，ABS高胶粉15份，玻璃纤维30份，苯乙烯-马来酸酐（SMA）6份，溴系阻燃剂11份，三氧化二锑3，抗滴落剂选聚四氟乙烯0.15份，抗氧剂1010 0.3份，润滑剂选用乙烯基双硬脂酰胺（EBS）0.5份、偶联剂KH550 0.2份。
实施例1-6实验性能
实施例 拉伸强度/MPa 弯曲强度/Mpa 弯曲模量/MPa Izod冲击强度J/m 阻燃性
1 92 102 5865 6.5 V0
2 88 98 5240 7.3 V0
3 82 88 4800 7.4 V0
4 100 108 6320 6.0 V0
5 79 85 4622 8.0 V0
6 83 95 6033 7.5 V0
以上数值为经典值
相关测试方法和标准：
1、力学性能采用国标（GB）标准
2、阻燃性 采用UL-94垂直燃烧试验方法试验标准
通过以上实验数据表明，上述实施例1-6的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量冲击强度等性能指标优良，优于现的技术，并具有良好的阻燃性能。
参见图1，本发明的生产方法如下：
一种阻燃增强ABS材料制备方法，所述方法按照下述步骤进行：
⑴、高混工艺
将丙烯腈-苯乙烯、ABS高胶粉、苯乙烯-马来酸酐、溴系阻燃剂、三氧化二锑、抗滴
落剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中高速混合3-5分钟；
⑵、玻璃纤维预处理工艺
以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1∶1，随后，将玻璃纤维放置在配制好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与硅烷偶联剂的质量之比为47-52∶1，使玻璃纤维浸湿，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于110℃-130℃下干燥大约55-65分钟，直至玻璃纤维干燥为止，冷却至常温备用；
⑶、挤出工艺
将第⑴步骤中混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融共混，在此过程中，
在双螺杆挤出机机筒中部的开口加入第⑵步骤已预处理后的玻璃纤维，将双螺杆挤出机机筒，从加料口至机头出料口分为10段，分段控制各段温度；经水槽水冷至室温，吹风机干燥后切粒，得到产品。
从加料口至机头出料口的各段为160－180℃,160－180℃,170－190℃,190－210℃,200－220℃,210－220℃,200－210℃,200－210℃,200－220℃，机头为220－230℃。
所述水槽水冷温度，维持在室温温度，或20－30℃。
本发明解决了目前纤维与热塑性ABS树脂基体的界面粘接较差的问题,能充分发挥纤维的增强作用,形成的复合材料强度、韧性、耐热性等性能较好。并且在此基础上，添加阻燃耐火成份，增加了材料的阻燃性能，可根据不同要求设计材料阻燃等级为HB、UL94 V2、UL94 V1、UL94 V1等级别，增加材料的应用范围。

Claims (10)

1.一种阻燃增强ABS材料，其特征在于，所述材料包括以下组分，按质量份数计，丙烯腈-苯乙烯35-50份，ABS高胶粉8-15份，玻璃纤维20-40份，苯乙烯-马来酸酐3-6份，溴系阻燃剂10-15份，三氧化二锑2-4份，抗滴落剂0.10-0.20份，抗氧剂0.3-0.6份，润滑剂0.3-0.8份、偶联剂0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧树脂、或四溴双酚A中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DSTP、抗氧剂1076或抗氧剂CA中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于：所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于：所述偶联剂为偶联剂KH550或偶联剂KH560。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃增强ABS材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱长玻璃纤维。
8.一种权利要求1至7中任意一项权利要求所述的阻燃增强ABS材料制备方法，其特征在于，所述方法按照下述步骤进行：
⑴、高混工艺
将丙烯腈-苯乙烯、ABS高胶粉、苯乙烯-马来酸酐、溴系阻燃剂、三氧化二锑、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂加入高速混合机中高速混合3-5分钟；
⑵、玻璃纤维预处理工艺
以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1∶1，随后，将玻璃纤维放置在配制好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与硅烷偶联剂的质量之比为47-52∶1，使玻璃纤维浸湿，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于110℃-130℃下干燥大约55-65分钟，直至玻璃纤维干燥为止，冷却至常温备用；
⑶、挤出工艺
将第⑴步骤中混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融共混，在此过程中，在双螺杆挤出机机筒中部的开口加入第⑵步骤已预处理后的玻璃纤维，将双螺杆挤出机机筒，从加料口至机头出料口分为10段，分段控制各段温度；经水槽水冷至室温，吹风机干燥后切粒，得到产品。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：从加料口至机头出料口的各段为160－180℃,160－180℃,170－190℃,190－210℃,200－220℃,210－220℃,200－210℃,200－210℃,200－220℃，机头为220－230℃。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述水槽水冷温度，维持在室温温度，或20－30℃。
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