CN107974079B - 一种尼龙abs合金复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种尼龙abs合金复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种尼龙ABS合金复合材料及其制备方法，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：聚酰胺树脂40‑74份，ABS 10‑25份，相容剂1‑10份，阻燃剂10‑18份，阻燃增效剂5‑7份，钕氧化物0.05‑5份，助剂1‑10份。本发明所述的尼龙ABS合金复合材料有优异的阻燃性能，达到UL94 V‑0级，同时灼热丝GWIT能够达到875℃。

Description

一种尼龙ABS合金复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其是涉及一种尼龙ABS合金复合材料。
背景技术
聚酰胺(PA)又称为尼龙，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA塑料具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，在另外一些韧性要求高的应用领域有所局限。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)树脂，其抗冲击性好、耐化学药品性及电气性能优良，易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，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，由于其基本不具有缺口敏感性，流动性优良，价格较便宜，因此应用广泛。但其耐热性和耐候性差，力学性能不够理想，故导致其应用受限。尼龙材料正好在这些方面可以弥补ABS材料的缺陷，因此，将ABS与PA共混获得的 PA/ABS合金兼备了ABS与PA的优点，ABS的加人改善了PA的吸水性和缺口韧性，而PA的加入改善了ABS的耐化学药品性、耐热性和耐疲劳性等，可以扩大应用范围。
在电子电器应用领域中，采用卤素阻燃体系的阻燃尼龙材料，以其机械性能优越，阻燃等级高等优势在该领域有着广泛应用，但是，材料韧性差、尺寸稳定性差、漏电起痕指数低等不足，只能在部分情况下使用；阻燃聚酰胺ABS合金在材料韧性、尺寸稳定性等方面有明显改善，但是，在灼热丝、漏电起痕指数性能方面，不但没有提高，反而有所降低。目前随着市场的发展，智能家居发展越来越快，产品的集成化、轻量化、薄壁化等技术对塑料阻燃材料提出更高的要求，现在塑料材料，改性聚酰胺、聚酰胺ABS合金材料在不断提升阻燃性能、灼热丝、漏电起痕指数，但是依然难以满足目前的市场的应用。氧化钕(Nd2O3)是重要的轻稀土氧化物产品。20世纪70年代以后,随着市场上对Nd2O3需求量的迅猛增加，Nd2O3的生产规模及产量不断扩大，目前该产品主要用于稀土永磁、激光、玻璃、陶瓷和超导体等方面，鲜有见到应用于塑料改性行业，更尚未有报到提高聚酰胺ABS材料的阻燃性能、灼热丝、漏电起痕指数。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种尼龙ABS合金复合材料，具有优异阻燃性能、力学性能、漏电起痕指数性能、高灼热丝性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure BDA0001504474270000021
优选的，所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure BDA0001504474270000031
进一步，所述的聚酰胺树为PA6或PA66中的一种或两种混合物。
进一步，所述的ABS为丙烯腈、丁二烯、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，所述的相容剂为马来酸酐的接枝物，接枝率为1-1.5％。马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，能大大提高复合材料的相容性。
进一步，所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯；所述的阻燃增效剂为三氧化二锑。
进一步，所述的钕氧化物为纳米氧化钕；所述的钕氧化物的粒径为 10-50nm。纳米氧化钕结构为体型立方结构。
进一步，所述的助剂为抗氧剂、偶联剂中的一种或两种的混合物；所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双 (2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复合物；所述的偶联剂为含氨基的硅烷偶联剂。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的聚酰胺树脂、ABS、阻燃剂、阻燃增效剂、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
进一步，所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为250-350转/分钟。
相对于现有技术，本发明所述的尼龙ABS合金复合材料具有以下优势：
(1)本发明所述的尼龙ABS合金复合材料有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0级，同时灼热丝GWIT能够达到875℃。
(2)本发明所述的尼龙ABS合金复合材料比传统的溴、锑协效阻燃的聚酰胺CTI明显提高150℃左右。
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。
所述的实施例中聚酰胺树脂选自PA6、PA66的一种或两种的混合物，PA6 选择古比雪夫氮工程塑料有限公司生产和销售的VOLGAMID25、VOLGAMID27， PA66可选择河南神马尼龙化工有限责任公司生产的EPR27和美国首诺公司生产和销售的50BWFS等；
所述的实施例中ABS选用上海高桥的ABS 8434；
所述的实施例中溴化聚苯乙烯选用巴斯夫的FR-1718；
所述的实施例中三氧化二锑由湖南闪星锑业生产；
所述的实施例中相容剂选自沈阳科通生产的KT-10B；
所述的实施例中抗氧剂选用汽巴公司生产和销售的IRGANOX1098；
所述的实施例中偶联剂选用市售的牌号为KH550的氨基硅烷偶联剂；
所述的实施例中钕氧化物选择为纳米氧化钕，北京兴荣源科技有限公司。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种尼龙ABS合金复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成： PA6 32份，PA66 30份，ABS 10份，KT-10B 3份，溴化聚苯乙烯18份，三氧化二锑5份，纳米钕氧化物0.3份，抗氧剂0.7份，偶联剂1份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的PA6、PA66、ABS、KT-10B、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后的纳米钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
实施例2
一种尼龙ABS合金复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成： PA6 37份，PA66 10份，ABS 25份，KT-10B 3份，溴化聚苯乙烯15份，三氧化二锑6份，纳米钕氧化物0.8份，抗氧剂0.5份，偶联剂2.7份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的PA6、PA66、ABS、KT-10B、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后的纳米钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
实施例3
一种尼龙ABS合金复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成： PA6 43份，ABS 25份，KT-10B 5份，溴化聚苯乙烯15份，三氧化二锑7 份，纳米钕氧化物1.5份，抗氧剂0.5份，偶联剂3份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的PA6、PA66、ABS、KT-10B、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后的纳米钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
实施例4
一种尼龙ABS合金复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成： PA6661.5份，ABS 10份，溴化聚苯乙烯18份，三氧化二锑5份，纳米钕氧化物3份，抗氧剂0.5份，偶联剂2份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的PA66、ABS、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后的纳米钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
实施例5
一种尼龙ABS合金复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成： PA644.6份，ABS 15份，KT-10B 5份，溴化聚苯乙烯19份，三氧化二锑7 份，纳米钕氧化物5份，抗氧剂0.4份，偶联剂4份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的PA6、ABS、KT-10B、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后的纳米钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
对比例1
一种尼龙ABS复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA6 49.5份，ABS 15份，KT-10B 5份，溴化聚苯乙烯19份，三氧化二锑7份，抗氧剂0.5份，偶联剂4份。
所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将所述的PA6、ABS、KT-10B、溴化聚苯乙烯、三氧化二锑、抗氧剂、偶联剂在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为 230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为 220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为 250-350转/分钟。
将实施例1-5与对比例1中制备好的粒料放入鼓风烘箱中，在100℃条件下烘干4h，然后将干燥好的粒料在注射成型机中注射成型样条。注射成型模具温度为60℃。本发明所得聚酰胺ABS组合物的性能测试标准如表1所示。
表1材料物理机械性能的测试项目及对应的测试方法
Figure BDA0001504474270000091
Figure BDA0001504474270000101
所述的实施例1-5所制得的聚酰胺ABS组合物的物性参数见表2。
表2聚酰胺ABS组合物的物性参数
Figure BDA0001504474270000102
从表2可以看出，本发明阻燃聚酰胺ABS组合物具有优异的阻燃性能，达到UL94V-0级，而且比普通阻燃聚酰胺材料有明显高的灼热丝性能，GWIT 能够达到850℃比不添加纳米钕氧化物的对比起燃温度提高150℃；同时，纳米钕氧化物的加入能有显著提高材料的介电性能，比传统的溴、锑协效阻燃的聚酰胺CTI明显提高225℃左右；并保持良好的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等力学性能。同时，本发明的阻燃聚酰胺ABS组合物可以广泛应用于电子电气领域。
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 (8)

1.一种尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure FDA0002394592770000011
所述的ABS为丙烯腈、丁二烯、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％；
所述的相容剂为马来酸酐的接枝物，接枝率为1-1.5％。
2.根据权利要求1所述的尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure FDA0002394592770000012
Figure FDA0002394592770000021
3.根据权利要求2所述的尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺树为PA6或PA66中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求2所述的尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：所述的阻燃剂为溴化聚苯乙烯；所述的阻燃增效剂为三氧化二锑。
5.根据权利要求2所述的尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：所述的钕氧化物为纳米氧化钕；所述的钕氧化物的粒径为10-50nm。
6.根据权利要求2所述的尼龙ABS合金复合材料，其特征在于：所述的助剂为抗氧剂、偶联剂中的一种或两种的混合物；所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯复合物；所述的偶联剂为含氨基的硅烷偶联剂。
7.权利要求1-6中任一项所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将钕氧化物在700-900℃的马弗炉中烧1小时，取出后在氮气气氛的保护下冷却到室温备用；
(2)将所述的聚酰胺树脂、ABS、阻燃剂、阻燃增效剂、抗氧剂、偶联剂与步骤(1)中冷却后钕氧化物在高速混合器中混合均匀，然后将混合物料从主进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。
8.根据权利要求7中所述的尼龙ABS合金复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为250-350转/分钟。
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