CN104788878A - 无卤阻燃耐磨abs复合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃耐磨ABS复合物，其由以下原料组成：其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂45～80%，TPU树脂5～20%，相容剂2～8%，复合型无卤阻燃剂10.5～25%，阻燃协效剂1～5%，抗氧剂0.1～0.5%，加工助剂0.1～0.8%。还公开了上述复合物的制备方法；该制备方法的工艺步骤简洁，易于实现，能快速制出无卤阻燃耐磨ABS复合物制品；该无卤阻燃耐磨ABS复合物制品与现有阻燃ABS相比，具有超高的耐磨性、优良的韧性、极佳的流动性能，并且具有较好的机械力学性能、稳定性以及优秀的阻燃性能，可广泛应用于办公设备、电器外壳、影视多媒体等，适用范围广。

Description

无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法

技术领域

 本发明涉及线材ABS复合物技术领域，具体涉及一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法。

背景技术

ABS是一种应用非常广泛的热塑性树脂，通常被认为是丙烯腈、苯乙烯和丁二烯的三元共聚物。ABS具有很高的表面光洁度，与其他材料的结合性好，易于表面印刷和具有可电镀性能。ABS还有良好的力学性能，冲击强度高，低温力学性能突出。ABS同时还具有优良的电学绝缘性能且其绝缘性能随温度、湿度和频率的变化很小。但是由于ABS是极易燃烧的材料，其氧指数仅为18，这样在用于电子电器设备时，大多需要进行阻燃改性，而通常有卤阻燃ABS产品在燃烧时会出现浓浓黑烟，同时会产生有毒有害气体。因此，对材料的无卤化研究将会成为今后阻燃产品的主流。

目前市场上的无卤阻燃ABS材料主要用的阻燃剂有：无机阻燃剂、红磷阻燃剂、磷氮无卤阻燃剂、PPO阻燃剂等。但他们都有各自的一些缺点和不足，如无机阻燃剂由于其阻燃效率低下而要求加入量达到50%以上才能达到阻燃V0级别，这样会使材料的机械性能严重恶化，流动性极差。

具体如：中国发明专利申请号“200910054786.4”，名称为“无卤阻燃ABS树脂及其制备方法”，其采用含磷阻燃剂和其它材料的复配。

中国发明专利号“200910163461.X”，名称为“含纳米级阻燃剂的高韧无卤阻燃ABS树脂及其制备方法”，其采用无机阻燃剂红磷阻燃ABS。

中国发明专利申请号“201310748788.X”，名称为“耐高温无卤阻燃ABS及其制备方法”，其采用无卤阻燃ABS/PPO合金。

中国发明专利申请号“201110419309.0”，名称为“无卤阻燃PA/ABS共混物及其制备方法”，其采用无卤阻燃PA/ABS合金。

红磷作为阻燃剂也具有其缺陷，比如说红磷的颜色使其只能用于深色产品，生产过程中易产生有毒的磷化氢轻体，同时产生粉尘易发生爆炸等。PPO阻燃剂由于其刚性大，会使材料脆性增强，流动性能差，且有气味影响使用。采用磷氮无卤阻燃剂时，由于体系中缺少较好的碳源，为了达到较好的阻燃效果，往往需要添加大量的磷氮阻燃剂，这样会使材料的机械性能和表面耐磨性严重下降。因此，目前市场上更需要一款高效无卤阻燃且耐磨的ABS复合材料。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于，提供一种配方合理，具有无卤、阻燃效果好且耐磨，使用寿命长的的无卤阻燃耐磨ABS复合物。

本发明的目的之二在于，针对上述不足，提供一种能快速制作出上述无卤阻燃耐磨ABS复合物的制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种无卤阻燃耐磨ABS复合物，其由以下质量百分比的原料组成：

ABS树脂              45～80%，

TPU树脂              5～20%，

相容剂               2～8%，

复合型无卤阻燃剂     10.5～25% ，

阻燃协效剂           1～5%，

抗氧剂               0.1～0.5%，

加工助剂             0.1～0.8%。

作为本发明的一种改进，所述ABS树脂为高粘度ABS、中粘度ABS、中低粘度ABS、低粘度ABS中的至少一种。

作为本发明的一种改进，所述TPU树脂为聚酯TPU树脂或者聚醚TPU树脂。

作为本发明的一种改进，所述相容剂为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物、PE接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA中的至少一种。

作为本发明的一种改进，所述复合型无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、次磷酸铝、磷酸三苯酯、低聚芳基磷酸酯、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐中的至少一种。

作为本发明的一种改进，所述阻燃协效剂为高岭土、硼酸锌、改性蒙脱土、水滑石中的至少一种。

作为本发明的一种改进，所述抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的至少一种。

作为本发明的一种改进，所述加工助剂为矿物油、低分子酯类、聚硅氧烷类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的至少一种。

一种上述的无卤阻燃耐磨ABS复合物的制备方法，其包括以下步骤：

（1）预先对TPU树脂进行干燥，然后把相应重量百分比的ABS树脂、TPU树脂、相容剂、复合型无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和加工助剂投入高速混料机中搅拌均匀，获得混合物；

（2）将所述混合物加入长径比为36：1～40：1、挤出温度为180～220℃、转速为350～480rpm的强剪切双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装工序后得到无卤阻燃耐磨ABS复合物制品。

作为本发明的一种改进，所述步骤（1）中的TPU树脂在80～100℃条件下干燥2～4小时；高速混料机的搅拌时间为5～10分钟。

本发明的有益效果为：本发明提供的无卤阻燃耐磨ABS复合物的配方合理，采用TPU树脂作为阻燃体系中的炭源，可以确保产品阻燃性能满足UL94 V-0级，同时也可以提高材料的耐磨性能、韧性以及流动性能；加入阻燃协效剂，并合理选择其类型，既能起到抑烟和防止阴燃，又能在配方体系中起到热稳定性的作用；加入复合型无卤阻燃剂，对环境友好，不会释放有毒气体，生产过程中安全可靠，阻燃材料易得，回收利用率高，可100%回收利用。本发明的无卤阻燃耐磨ABS与现有阻燃ABS相比，具有超高的耐磨性、优良的韧性、极佳的流动性能，并且具有较好的机械力学性能、稳定性以及优秀的阻燃性能，可广泛应用于办公设备、电器外壳、影视多媒体等。本发明提供的制备方法能快速制出无卤阻燃耐磨ABS复合物制品，且工艺步骤简洁，易于实现，生产率高。

下面结合实施例，对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1，本实施例中，选用以下设备，但不止限于此。

双螺杆挤出机是由南京海思挤出设备有限公司的 SHJ-35机型。注塑机是由 广东伊之密精密机械股份有限公司的UN90SK 机型。冲击强度试验机是高铁检测仪器有限公司的GT-7045-MDL机型。拉伸强度万能试验机是由高铁检测仪器有限公司的TCS-2000机型。测试UL94用的UL-94垂直燃烧仪是由深圳市宏之都科技有限公司的HD-NR-203B机型。

本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物，其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂70%，TPU树脂10%，相容剂3%，复合型无卤阻燃剂14%，阻燃协效剂 2.5%，抗氧剂0.2%，加工助剂0.3%。

具体的，所述ABS树脂可以为高粘度ABS、中粘度ABS、中低粘度ABS、低粘度ABS中的至少一种。所述TPU树脂可以为聚酯TPU树脂或者聚醚TPU树脂。所述相容剂可以为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物、PE接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA中的至少一种。所述复合型无卤阻燃剂可以为二乙基次膦酸铝、次磷酸铝、磷酸三苯酯、低聚芳基磷酸酯、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐中的至少一种。所述阻燃协效剂可以为高岭土、硼酸锌、改性蒙脱土、水滑石中的至少一种。所述抗氧剂可以为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的至少一种。所述加工助剂可以为矿物油、低分子酯类、聚硅氧烷类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的至少一种。

本实施例中，ABS树脂选用台湾奇美的PA-757，TPU树脂是选用的烟台万华生产的95A的聚酯TPU（WHT-1695AB），相容剂选用可乐丽生产的氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物TU-S5265，复合型无卤阻燃剂选用次磷酸铝和三聚氰胺多聚磷酸盐。其中三聚氰胺多聚磷酸盐占复合物总质量百分比3.5%，而次磷酸铝占10.5%，两者加起来的和，即复合型无卤阻燃剂14%。阻燃协效剂选用又丹东松元生产的水滑石1-C，抗氧剂选用汽巴精化Irganox1010与Irgafos168，其中Irganox1010与Irgafos168的配比为1:1，加工助剂为德固赛的硅酮粉E525。

一种上述的无卤阻燃耐磨ABS复合物的制备方法，其包括以下步骤：

（1）预先对TPU树脂进行干燥，然后把相应重量百分比的ABS树脂、TPU树脂、相容剂、复合型无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和加工助剂投入高速混料机中搅拌均匀，获得混合物；

（2）将所述混合物加入长径比为36：1～40：1、挤出温度为180～220℃、转速为350～480rpm的强剪切双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装工序后得到无卤阻燃耐磨ABS复合物制品。

本实施例中，优选的，所述步骤（1）中的TPU树脂在80～100℃条件下干燥2～4小时；高速混料机的搅拌时间为5～10分钟。通过喂料器将所述混合物送入强剪切双螺杆挤出机，其中，该强剪切双螺杆挤出机的长径比为48：1，螺杆各段温度分别为：180℃、190℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、机头温度220℃。

实施例2，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂58%，TPU树脂13%，相容剂4%，复合型无卤阻燃剂22%，阻燃协效剂 2.5%，抗氧剂0.2%，加工助剂0.3%。其中复合型无卤阻燃剂选用次磷酸铝和三聚氰胺多聚磷酸盐。其中三聚氰胺多聚磷酸盐占复合物总质量百分比4%，而次磷酸铝占18%，两者加起来的和，即复合型无卤阻燃剂22%。

实施例3，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂58%，TPU树脂13%，相容剂4%，复合型无卤阻燃剂22%，阻燃协效剂 2.5%，抗氧剂0.2%，加工助剂0.3%。其中复合型无卤阻燃剂选用次磷酸铝和三聚氰胺多聚磷酸盐。其中三聚氰胺多聚磷酸盐占复合物总质量百分比7%，而次磷酸铝占15%，两者加起来的和，即复合型无卤阻燃剂22%。

实施例4，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂59%，TPU树脂13%，相容剂4%，复合型无卤阻燃剂21%，阻燃协效剂 2.5%，抗氧剂0.2%，加工助剂0.3%。其中复合型无卤阻燃剂选用二乙基次膦酸铝和三聚氰胺多聚磷酸盐。其中三聚氰胺多聚磷酸盐占复合物总质量百分比6%，而次二乙基次膦酸铝占15%，两者加起来的和，即复合型无卤阻燃剂21%。

实施例5，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其由以下质量百分比的原料组成：ABS树脂52%，TPU树脂15%，相容剂5%，复合型无卤阻燃剂25%，阻燃协效剂 2.5%，抗氧剂0.2%，加工助剂0.3%。其中复合型无卤阻燃剂选用二乙基次膦酸铝和三聚氰胺多聚磷酸盐。其中三聚氰胺多聚磷酸盐占复合物总质量百分比7%，而次二乙基次膦酸铝占18%，两者加起来的和，即复合型无卤阻燃剂25%。

实施例6，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，ABS树脂45%，TPU树脂20%，相容剂8%，复合型无卤阻燃剂20.7%，阻燃协效剂5%，抗氧剂0.5%，加工助剂0.8%。

实施例7，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，ABS树脂80%，TPU树脂5%，相容剂2%，复合型无卤阻燃剂10.5%，阻燃协效剂2.3%，抗氧剂0.1%，加工助剂0.1%。

实施例8，本实施例提供的一种无卤阻燃耐磨ABS复合物及其制备方法，其与实施例1基本相同，区别点在于，ABS树脂78%，TPU树脂6.1%，相容剂3%，复合型无卤阻燃剂11%，阻燃协效剂1%，抗氧剂0.4%，加工助剂0.5%。

上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能一一列举出全部的实施方式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。

下面以对实施例1-5的无卤阻燃耐磨ABS复合物制品进行物理性能测试为例，具体参见表1。

表1

物理性能	测试标准	单位	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
								密度	GB/T1033	g/cm3	1.12	1.18	1.18	1.18	1.22
熔融指数	GB/T3682	g/10min	8.5	6.5	6.0	7.0	5.0
								拉伸强度	GB/T1040	Mpa	38	36	35	36.5	32
断裂伸长率	GB/T1040	%	15	10	10	12	7
								弯曲强度	GB/T9341	Mpa	58	55	54	56	52
弯曲模量	GB/T9341	Mpa	2150	2050	2010	2080	1950
								缺口冲击强度	GB/T1843	KJ/m2	28	21	20	22	18.5
燃烧性能	UL94	Class	V-2（3.2mm/1.6mm）	V-0（3.2mm）	V-0（3.2mm）	V-0（3.2mm）	V-0（3.2mm/1.6mm）

通过表1，可以得知，本发明的无卤阻燃耐磨ABS复合物具有超高的耐磨性、优良的韧性、极佳的流动性能，并且具有较好的机械力学性能、稳定性以及优秀的阻燃性能。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似方法及组分而得到的其它复合物及其制备方法均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于，其由以下质量百分比的原料组成：

ABS树脂              45～80%，

TPU树脂              5～20%，

相容剂               2～8%，

复合型无卤阻燃剂     10.5～25% ，

阻燃协效剂           1～5%，

抗氧剂              0.1～0.5%，

加工助剂             0.1～0.8%。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述ABS树脂为高粘度ABS、中粘度ABS、中低粘度ABS、低粘度ABS中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述TPU树脂为聚酯TPU树脂或者聚醚TPU树脂。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述相容剂为氢化苯乙烯嵌段热塑性聚氨脂共聚物、PE接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐、SMA中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述复合型无卤阻燃剂为二乙基次膦酸铝、次磷酸铝、磷酸三苯酯、低聚芳基磷酸酯、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺磷酸盐中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述阻燃协效剂为高岭土、硼酸锌、改性蒙脱土、水滑石中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述加工助剂为矿物油、低分子酯类、聚硅氧烷类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的至少一种。

9.一种权利要求1～8中任一所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：

（1）预先对TPU树脂进行干燥，然后把相应重量百分比的ABS树脂、TPU树脂、相容剂、复合型无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和加工助剂投入高速混料机中搅拌均匀，获得混合物；

（2）将所述混合物加入长径比为36：1～40：1、挤出温度为180～220℃、转速为350～480rpm的强剪切双螺杆挤出机中熔融混炼，然后依次经挤出、拉条、风冷、切粒、干燥和包装工序后得到无卤阻燃耐磨ABS复合物制品。

10.根据权利要求9所述的无卤阻燃耐磨ABS复合物，其特征在于：所述步骤（1）中的TPU树脂在80～100℃条件下干燥2～4小时；高速混料机的搅拌时间为5～10分钟。