CN107936888A - 一种阻燃abs复合物及其制备方法与应用 - Google Patents

一种阻燃abs复合物及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种阻燃ABS复合物及其制备方法与应用，该复合物由包括如下重量份数的原料制成：ABS树脂89‑99份，粘结改性剂1‑10份，粘结改性协效剂0.1‑0.5份，助剂0‑3份。本发明所述的阻燃ABS复合物力学性能优异，具有优异的粘结强度，并且稳定性高。

Description

一种阻燃ABS复合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其是涉及一种阻燃ABS复合物及其制备方法与应用。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)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,在蓄电池、军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。
ABS材料在胶粘领域应用越来越广泛，如铅酸蓄电池领域。铅酸电池电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。自法国人普兰特于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近150年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不可缺少的重要作用。近年来，随着城市化的加速和城市范围的扩大，交通流量剧增。虽然汽车等交通工具发展迅速，但受到使用价格相对昂贵和油价上涨等因素的影响，使电动自行车以其轻捷、方便、价格低廉等优势，在国内市场深受广大消费者的欢迎。铅酸蓄电池因性价比高、功率特性好，自放电小，价格便宜，近年来在电动自行车中又得到了应用。
ABS材料应用于胶粘领域，需要其具备极高的粘结强度及稳定性；如铅酸蓄电池领域用ABS材料，要求其初期粘结强度为≧76.2Kgf/1.27cm2；而目前市面上的ABS材料，其粘结强度多为50-70Kgf/1.27cm2；无法满足蓄电池领域的要求。另一方面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。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种阻燃ABS复合物，实现了材料优良的耐磨特性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种阻燃ABS复合物，该复合物由包括如下重量份数的原料制成：
优选的，所述的阻燃ABS复合物由包括如下重量份数的原料制成：
进一步，所述的ABS树脂为丙烯腈、丁二烯与苯乙烯的三元共聚物，其中，丁二烯的重量百分比含量为10-55％，丙烯腈的重量百分比含量为15-32％，苯乙烯的重量百分比含量为30-70％。
进一步，所述的溴系阻燃剂为溴代三嗪。
进一步，所述的阻燃协效剂为三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑或五氯化锑中的一种或几种的混合物。
进一步，所述的粘结改性剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物；所述的粘结改性剂的熔体质量流动速率为5-10g/10min(190℃/2.16kg)。加入粘结改性剂后，可以在树脂和胶粘剂之间形成氢键，大量氢键的形成，可以增强树脂和胶粘剂之间的范德华力，从而提高复合物的粘结强度。
进一步，所述的粘结改性协效剂为松节油、煤焦油、糠醇、蓖麻油或环氧大豆油中的一种或多种的混合物。添加高沸点的小分子物质后，这些小分子物质的加入可以增加分子链的运动能力，提高柔性，从而使得胶层不脆，进一步提高复合物的粘结强度。
进一步，所述的助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂或颜料中的至少一种。可根据不同制品的结构、技术要求等对上述添加剂进行单独使用，或者复合使用。
进一步，所述的热稳定剂为酚类、亚磷酸酯类、或硫代酯类的复合物中的一种或一种以上复配；所述的光稳定剂为受阻胺类或紫外线吸收剂中的一种；所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂(Cast、Znst)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺)中的至少一种。
所述的阻燃ABS复合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将ABS树脂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、粘结改性剂、粘结改性协效剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到阻燃ABS复合物；
(3)将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
所述的阻燃ABS复合物的用途，所述的阻燃ABS复合物应用于蓄电池胶封领域。
相对于现有技术，本发明所述的阻燃ABS复合物具有以下优势：
(1)本发明所述的阻燃ABS复合物力学性能优异，其阻燃等级达到UL94@1.5-3.0mmV-0。
(2)本发明所述的阻燃ABS复合物具有优异的粘结强度，并且稳定性高。
(3)本发明所述的阻燃ABS复合物制备方法简单易行，加工容易，非常适合胶封领域(如蓄电池)推广应用。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
一种阻燃ABS复合物，该复合物由包括如下重量份数的原料制成：
所述的阻燃ABS复合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将ABS树脂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、粘结改性剂、粘结改性协效剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到阻燃ABS复合物；
(3)将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
所述的阻燃ABS复合物的用途，所述的阻燃ABS复合物应用于蓄电池胶封领域。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
ABS树脂选用奇美的ABS AG15A1；
溴系阻燃剂选用日本第一制药公司的SR-245；
阻燃协效剂选用安化华宇锑业有限公司的三氧化二锑厂家；
粘结改性剂选用阿科玛AX-8900；
粘结改性协效剂选用山东龙口市龙达环氧大豆油；
助剂为颜料，实施例1-3与对比例1-3中均加入了重量比为1份的颜料，因该颜料对组合物的物理性质无影响，因此没放入表中。
本发明制备组合物所用到的仪器设备有：
热塑性塑料阻燃改性所用的双螺杆挤出机是由南京瑞亚高聚物装备有限公司生产的SHJ-30。
热塑性塑料测试样条采用的注塑机是由浙江海天注塑机有限公司生产的B-920型。
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。
粘接强度的测试方法为：
1、先将树脂片(即样条，下同)从中间剪断；
2、距断开处10mm处做标记，并用50％的乙醇擦拭表面；
3、使用棉签蘸取接着剂，在其中一片树脂片的标记范围内滴加两滴接着剂，滴加的质量为0.06-0.08g；
4、将两片树脂片按照标记处叠加对齐，使两片树脂片的标记处粘接在一起，在两片树脂片的上方压上质量为500g的专用压板，同时在空隙处垫上垫片确保树脂片水平且不发生错位，将溢出的接着剂清除；
5、将树脂条放入干燥设备内干燥，确保从配置接着剂到放入干燥设备要保证在10min内完成，干燥温度为60℃，时间为2h；
6、粘接性能测试：将步骤5得到的干燥后的树脂片在5mm/min的拉伸速度下得到树脂片的粘接强度。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1-3
所述的阻燃ABS复合物及其制备方法与应用，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将ABS树脂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、粘结改性剂、粘结改性协效剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到阻燃ABS复合物；将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：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。双螺杆挤出机的长径比为40:1。
对比例1
一种复合物及其制备方法与应用，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将ABS树脂、粘结改性剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到ABS复合物；将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：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。双螺杆挤出机的长径比为40:1。
对比例2
一种复合物及其制备方法与应用，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将ABS树脂、粘结改性协效剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到ABS复合物；将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：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。双螺杆挤出机的长径比为40:1。
对比例3
一种复合物及其制备方法与应用，其原料配方如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
将ABS树脂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；将上述混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到ABS复合物；将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
以下实施例和对比例中，挤出机熔融挤出的加工条件如下：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。双螺杆挤出机的长径比为40:1。
表1实施例1-3与对比例1-3中各组份的具体配比及性能测试数据
从表1的实施例和对比例中可以看出，添加粘结改性剂和粘结协效剂后，实施例与对比例的力学性能基本一样，力学性能和阻燃性能保持的很好，但是粘结强度相差很大；实施例1与对比例1相比，添加了0.1份粘结协效剂，粘结强度从82.3Kgf/1.27cm2提高到86.8Kgf/1.27cm2；实施例2与对比例2相比，添加了5份粘结改性剂，粘结强度从74.8Kgf/1.27cm2提高到98.1Kgf/1.27cm2；实施例3与对比例3相比，添加了10份粘结改性剂和0.5份粘结协效剂，粘结强度从69.4Kgf/1.27cm2提高到114.1Kgf/1.27cm2。
从表1还可以看出，不添加粘结改性剂和粘结协效剂，复合物的粘结强度只有69.4Kgf/1.27cm2，从对比例1、对比例2和对比例3相比，可以看出，添加粘结改性剂或粘结协效剂均可以改善复合物的粘结强度，但是同时添加粘结改性剂和粘结协效剂，可以使得复合物的粘结强度大幅度提高。
实施例1-3中加入了阻燃协效剂三氧化二锑，而对比例1-3中均未加入，从表1中可看出，加入了阻燃协效剂后制备得到的复合物的阻燃等级均达到V-0等级，而对比例中阻燃等级好坏不一，无法达到稳定的效果。
本发明ABS复合物具有优异的综合性能，在提高粘结强度的同时，其阻燃性能、力学性能基本保持不变，可以应用于胶封材料领域(如蓄电池)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃ABS复合物，其特征在于：该复合物由包括如下重量份数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的ABS树脂为丙烯腈、丁二烯与苯乙烯的三元共聚物，其中，丁二烯的重量百分比含量为10-55％，丙烯腈的重量百分比含量为15-32％，苯乙烯的重量百分比含量为30-70％。
3.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的溴系阻燃剂为溴代三嗪。
4.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的阻燃协效剂为三氧化二锑、胶体五氧化二锑、三氯化锑或五氯化锑中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的粘结改性剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物；所述的粘结改性剂的熔体质量流动速率为5-10g/10min。
6.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的粘结改性协效剂为松节油、煤焦油、糠醇、蓖麻油或环氧大豆油中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的助剂为热稳定剂、光稳定剂、加工助剂或颜料中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的阻燃ABS复合物，其特征在于：所述的热稳定剂为酚类、亚磷酸酯类、或硫代酯类的复合物中的一种或一种以上复配；所述的光稳定剂为受阻胺类或紫外线吸收剂中的一种；所述的加工助剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂、硬脂酸复合酯或酰胺类中的至少一种。
9.权利要求1-8中任一项所述的阻燃ABS复合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将ABS树脂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、粘结改性剂、粘结改性协效剂、助剂按配比在高速混合机充分混合10-60分钟；
(2)将上述混合物经过送料装置输送到双螺杆挤出机中，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，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造粒、干燥得到阻燃ABS复合物；
(3)将阻燃ABS复合物加入到注塑机中加工成所需样条，所述注塑条件为：料筒温度190-240℃，模具温度60-70℃，注塑压力6-10MPa。
10.权利要求1-8中任一项所述的阻燃ABS复合物的用途，其特征在于：所述的阻燃ABS复合物应用于蓄电池胶封领域。
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