CN107011621A - 一种新型无卤阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：ABS树脂20‑60份，聚碳酸酯10‑20份，聚甲基丙烯酸甲酯8‑12份，聚氨酯5‑10份，硅藻土5‑15份，纳米氧化钛2‑4份，纳米硼酸锌1‑2份，水滑石2‑5份，脂肪族二元羧酸酯5‑8份，烷基磺酸苯酯5‑10份，聚乙烯蜡3‑6份，润滑剂1‑3份，相容剂1‑2份，抗氧剂0.5‑1.5份。本发明还公开了该复合材料的制备方法。该材料韧性大，耐热、耐高温、耐磨性能好，抗冲击性优异，且阻燃性能好。

Description

一种新型无卤阻燃ABS复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合材料技术领域，具体的涉及一种新型无卤阻燃ABS复合材料。
背景技术：
ABS树脂是一种应用极广的通用型热塑性工程塑料，是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三单体的三元共聚物，兼具有聚丙烯腈的刚性和耐药品性，聚苯乙烯的光泽性和加工流动性以及聚丁二烯的抗冲击等特性，可广泛应用于电子电器、交通运输、建筑材料等领域。然而随着人类环保意识的不断增强，世界各国对上述领域所用材料阻燃性能的要求也日益严格。这就使得氧指数仅为19、极易燃烧的ABS树脂在应用上受到了极大的限制和挑战，如何提高和改善ABS树脂的阻燃性已经成为各国竞相解决的问题。
目前，ABS树脂的阻燃改性以添加含卤化合物(如十溴联苯醚、八溴醚、四溴双酚A、溴代环氧树脂齐聚物等)和锑类化合物(如三氧化二锑)为主，这种利用卤/锑协同阻燃的ABS树脂材料，虽然阻燃性能优良，但燃烧时会产生大量烟尘和有毒气体。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其韧性大，耐热、耐高温、耐磨性能好，抗冲击性优异，且阻燃性能好。
本发明的另一个目的是提供该新型无卤阻燃ABS复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂20-60份，聚碳酸酯10-20份，
聚甲基丙烯酸甲酯8-12份，聚氨酯5-10份，
硅藻土5-15份，纳米氧化钛2-4份，
纳米硼酸锌1-2份，水滑石2-5份，
脂肪族二元羧酸酯5-8份，烷基磺酸苯酯5-10份，
聚乙烯蜡3-6份，润滑剂1-3份，
相容剂1-2份，抗氧剂0.5-1.5份。
作为上述技术方案的优选，一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂56份，聚碳酸酯12份，
聚甲基丙烯酸甲酯8份，聚氨酯7份，
硅藻土5份，纳米氧化钛2.2份，
纳米硼酸锌1份，水滑石3份，
脂肪族二元羧酸酯6份，烷基磺酸苯酯5份，
聚乙烯蜡4份，润滑剂1.5份，
相容剂1.8份，抗氧剂1份。
作为上述技术方案的优选，所述ABS胶含量为20-30％。
作为上述技术方案的优选，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。
作为上述技术方案的优选，所述硅藻土的密度为2.0-2.2g/cm3，堆密度为0.45-0.6g/cm3，比表面积为45-60m/g。
作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化钛的粒径大小为20-50nm。
作为上述技术方案的优选，所述润滑剂为硬脂酸甘单油酯、脂肪酸酰胺、石蜡中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述相容剂为马来酸二丁酯接枝ABS树脂。
作为上述技术方案的优选，所述抗氧剂为2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、亚磷酸三苯酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸季戊四醇酯中的一种或多种混合。
一种新型无卤阻燃ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在150-180℃下混合5-10min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合20-30min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热3-5min，然后再180-200℃，12-15MPa下热压8-10min，再在13-15MPa下冷压2-5min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
本发明具有以下有益效果：
本发明加入硅藻土、纳米氧化钛、水滑石、纳米硼酸锌复合作为ABS材料的阻燃剂，且加入阻燃性好的聚碳酸酯混合，制备的复合材料阻燃性能好，阻燃级别达到FV-0级，且该复合材料在燃烧时无有毒物质无烟，对环境无害；
且由于第二相的加入，使得ABS树脂材料的抗冲击性能大大提高，耐热性大大提高，且耐老化性能得到有效改善。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂20份，聚碳酸酯10份，
聚甲基丙烯酸甲酯8份，聚氨酯5份，
硅藻土5份，纳米氧化钛2份，
纳米硼酸锌1份，水滑石2份，
脂肪族二元羧酸酯5份，烷基磺酸苯酯5份，
聚乙烯蜡3份，润滑剂1份，
相容剂1份，抗氧剂0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在150℃下混合5min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合20min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热3min，然后再180℃，12MPa下热压8min，再在13MPa下冷压2min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
实施例2
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂60份，聚碳酸酯20份，
聚甲基丙烯酸甲酯12份，聚氨酯10份，
硅藻土15份，纳米氧化钛4份，
纳米硼酸锌2份，水滑石5份，
脂肪族二元羧酸酯8份，烷基磺酸苯酯10份，
聚乙烯蜡6份，润滑剂3份，
相容剂2份，抗氧剂1.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在180℃下混合10min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合30min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热5min，然后再200℃，15MPa下热压10min，再在15MPa下冷压5min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
实施例3
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂30份，聚碳酸酯12份，
聚甲基丙烯酸甲酯9份，聚氨酯6份，
硅藻土7份，纳米氧化钛2.5份，
纳米硼酸锌1.2份，水滑石3份，
脂肪族二元羧酸酯6份，烷基磺酸苯酯6份，
聚乙烯蜡4份，润滑剂1.5份，
相容剂1.2份，抗氧剂0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在160℃下混合6min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合22min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热3.5min，然后再185℃，13MPa下热压9min，再在14MPa下冷压3min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
实施例4
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂40份，聚碳酸酯14份，
聚甲基丙烯酸甲酯10份，聚氨酯7份，
硅藻土9份，纳米氧化钛3份，
纳米硼酸锌1.4份，水滑石3.5份，
脂肪族二元羧酸酯6.5份，烷基磺酸苯酯7份，
聚乙烯蜡4.5份，润滑剂2份，
相容剂1.4份，抗氧剂0.9份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在165℃下混合7min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合24min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热4min，然后再190℃，14MPa下热压9min，再在14MPa下冷压4min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
实施例5
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂45份，聚碳酸酯16份，
聚甲基丙烯酸甲酯11份，聚氨酯8份，
硅藻土11份，纳米氧化钛3.5份，
纳米硼酸锌1.6份，水滑石4份，
脂肪族二元羧酸酯7份，烷基磺酸苯酯8份，
聚乙烯蜡5份，润滑剂2.5份，
相容剂1.6份，抗氧剂1.1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在170℃下混合8min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合26min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热5min，然后再200℃，15MPa下热压9min，再在13MPa下冷压4min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
实施例6
一种新型无卤阻燃ABS复合材料，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂55份，聚碳酸酯18份，
聚甲基丙烯酸甲酯12份，聚氨酯9份，
硅藻土13份，纳米氧化钛3.5份，
纳米硼酸锌1.8份，水滑石4.5份，
脂肪族二元羧酸酯7份，烷基磺酸苯酯9份，
聚乙烯蜡5.5份，润滑剂3份，
相容剂1.8份，抗氧剂1.3份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在175℃下混合9min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合28min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热4min，然后再200℃，15MPa下热压10min，再在15MPa下冷压4min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
下面对本发明提供的新型无卤阻燃ABS复合材料进行性能测试。
(1)燃烧性能
氧指数按照GB/T 24065-1933进行测试，垂直燃烧按照GB 4609-84进行测试。
(2)力学性能
缺口冲击强度：悬臂梁冲击实验方法，按照iso180-1982(E)进行测试。
拉伸强度：按照ASTM D638-2002进行测试，拉伸速率为50mm/min。
弯曲性能：按照ASTM D790-2002进行测试，测试速度为2.0mm/min。
(3)加工性能
熔融指数按照GB/T 3682-2000进行测试，温度220℃，载荷5Kg。
测试结果如下表所示：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
氧指数，％ 38.5 36.8 36.4 37.2 35.8 37.6
垂直燃烧 FV-0 FV-0 FV-0 FV-0 FV-0 FV-0
冲击强度，KJ/m2 5.6 5.4 5.2 4.9 5.2 5.1
拉伸强度，MPa 48.3 47.4 42.5 45.5 47.2 46.5
弯曲强度，MPa 62.3 63.4 60.5 61.1 62.9 63.0
熔融指数，g/10min 8.4 8.5 7.9 7.8 8.2 8.1
从表1来看，本发明提供的新型无卤阻燃ABS复合材料的阻燃性能优异，力学性能好，加工性能好。

Claims (10)

1.一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂20-60份，聚碳酸酯10-20份，
聚甲基丙烯酸甲酯8-12份，聚氨酯5-10份，
硅藻土5-15份，纳米氧化钛2-4份，
纳米硼酸锌1-2份，水滑石2-5份，
脂肪族二元羧酸酯5-8份，烷基磺酸苯酯5-10份，
聚乙烯蜡3-6份，润滑剂1-3份，
相容剂1-2份，抗氧剂0.5-1.5份。
2.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
ABS树脂56份，聚碳酸酯12份，
聚甲基丙烯酸甲酯8份，聚氨酯7份，
硅藻土5份，纳米氧化钛2.2份，
纳米硼酸锌1份，水滑石3份，
脂肪族二元羧酸酯6份，烷基磺酸苯酯5份，
聚乙烯蜡4份，润滑剂1.5份，
相容剂1.8份，抗氧剂1份。
3.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述ABS胶含量为20-30％。
4.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。
5.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述硅藻土的密度为2.0-2.2g/cm3，堆密度为0.45-0.6g/cm3，比表面积为45-60m/g。
6.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述纳米氧化钛的粒径大小为20-50nm。
7.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸甘单油酯、脂肪酸酰胺、石蜡中的一种或多种混合。
8.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸二丁酯接枝ABS树脂。
9.如权利要求1所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三氮唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、亚磷酸三苯酯、(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸季戊四醇酯中的一种或多种混合。
10.如权利要求1至9任一所述的一种新型无卤阻燃ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将ABS树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、脂肪族二元羧酸酯、烷基磺酸苯酯、聚乙烯蜡加入到密炼机中，在150-180℃下混合5-10min，继续加入硅藻土、纳米氧化钛、润滑剂、相容剂、抗氧剂、纳米硼酸锌、水滑石，捏合20-30min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料用平板硫化机预热3-5min，然后再180-200℃，12-15MPa下热压8-10min，再在13-15MPa下冷压2-5min，得到新型无卤阻燃ABS复合材料。
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