CN109535637A - 一种低成本的阻燃abs镭雕材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低成本的阻燃ABS镭雕材料及其制备方法，包括以下重量分数的原料：复配ABS树脂45％～65％，分散剂0～0.5％，复配增韧剂8％～16％，环保溴系阻燃剂17.5％～20％，复配阻燃协效剂4.5％～6.5％，填料0～10％，镭雕粉0～0.6％，抗氧剂0.3％～0.6％，润滑剂0.3％～1.5％；其中，所述复配阻燃协效剂包括三氧化二锑和锡酸亚硅。本发明的一种低成本的阻燃ABS镭雕材料加入了环保溴系阻燃剂和复配阻燃协效剂，具有良好的阻燃；复配阻燃协效剂由三氧化二锑和锡酸亚硅配制而成，既不影响材料的拉伸强度、弯曲强度，还可以提升材料的断裂伸长率及抗冲击强度，并且有效降低生产成本。

Description

一种低成本的阻燃ABS镭雕材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，特别是一种低成本的阻燃ABS镭雕材料及其制备方法。
背景技术
随着家用电器的使用越来越广泛，功率越来越高，对阻燃材料的性能要求也越来越高。对于阻燃材料材料的阻燃性能测试中，有一项是过750℃灼热丝不起火，常见的过750℃灼热丝不起火的材料有PC树脂或阻燃PC材料、阻燃PC/ABS合金材料、阻燃PBT或PET材料、阻燃PA材料、阻燃PP材料等。PC树脂或阻燃PC材料以及阻燃PC/ABS合金材料虽能通过测试，且具有优异的尺寸稳定性、高的光泽度、很好的韧性等，但其加工流动性较差、成本较高。阻燃PBT或PET材料、阻燃PP材料以及阻燃PA材料虽能通过测试，但其尺寸稳定性较差、韧性较差，而加填料或玻璃纤维的阻燃PBT或PET材料、阻燃PP材料以及阻燃PA材料的表面外观较差、韧性较差、表面光泽度低。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(简称ABS)具有很好的韧性、良好的耐化学药品性、高的光泽度、优异的尺寸稳定性、良好的加工流动性、优异的着色性、优异的电镀性等，但要生产阻燃的ABS材料，一般需要加入三氧化二锑，生产成本较高。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的能通过750℃灼热丝测试的ABS阻燃材料生产成本高问题，本发明提供一种低成本的阻燃ABS镭雕材料，在不影响ABS镭雕材料的良好的加工流动性、优异的着色性和韧性的前提下，减少三氧化二锑用量，降低成本。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种低成本的阻燃ABS镭雕材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
其中，所述复配阻燃协效剂包括三氧化二锑和锡酸亚硅。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述复配阻燃协效剂中三氧化二锑和锡酸亚硅的重量百分比为1:9～1:1。
所述复配ABS树脂的原料包括中韧性ABS树脂和高韧性ABS树脂，所述中韧性ABS树脂的熔融指数为20～50g/10min，所述高韧性ABS树脂的熔融指数为5～15g/10min，所述两种原料按照重量比例3:7～7:3的配比进行复配。
所述复配增韧剂由ABS高胶粉、乙烯-醋酸乙烯共聚物和氯化聚乙烯按重量百分比1:3:5～4:5:8复配。
所述的环保溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪或十溴二苯乙烷中一种。
所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)按重量百分比为1:2复配。
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酯、特殊改性乙撑双硬脂酸酯和季戊四醇硬脂酸酯中一种或两种。
所述分散剂为白矿油、硅油或聚乙烯蜡粉中的一种或两种组成，所述镭雕粉为白雕黑镭雕粉或黑雕白镭雕粉中一种。
所述填料为滑石粉、硫酸钡中的一种。
一种上述的ABS镭雕材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)先将称好的复配丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、分散剂加到高速混合机中，混合1～2min；
(2)再将称好的复配增韧剂、镭雕粉、抗氧剂、润滑剂加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min；
(3)然后将称好的环保溴系阻燃剂、复配阻燃协效剂、填料0～10％加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min；
(4)最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机中，所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～200℃，螺杆转速为350～450rpm/min，喂料螺杆转速12～20rpm/min，经双螺杆挤出机熔融挤出后继续水冷、风干、切粒。
本发明的有益效果是：本发明的一种低成本的阻燃ABS镭雕材料具有很好的韧性、良好的耐化学药品性、高的光泽度、优异的尺寸稳定性、良好的加工流动性、优异的着色性、优异的电镀性，而且加入了环保溴系阻燃剂和复配阻燃协效剂，使镭雕材料具有良好的阻燃；复配阻燃协效剂由三氧化二锑和锡酸亚硅配制而成，既不影响材料的拉伸强度、弯曲强度，还可以提升材料的断裂伸长率及抗冲击强度，并且用锡酸亚硅部分替代三氧化二锑能够有效降低生产成本。
下面将结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
实施例中，采用的复配丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂材料为宁波甬兴，HI-121H，熔融指数23g/10mi；台湾奇美，PA-747S，熔融指数7.5g/10min。分散剂为德国瓦克，AK-1000，粘度(25℃,CS)1000±50‰。复配增韧剂为韩国锦湖，HR-181，丁二烯含量在60％左右；泰国石化，SV1055；潍坊亚星，CPE-2135，氯含量35±1％，熔融指数40g/10min。环保溴系阻燃剂为山东天一，Z-58，溴含量58％，熔点180℃；山东旭锐，SR-103，溴含量67％，熔点230℃；寿光卫东，RDT-3，溴含量82％，熔点345℃。复配阻燃协效剂为湖南闪星，三氧化二锑，有效物质含量99.5％；东莞创之源，FR7000N，白度98％。填料为鑫阳，AB-03N，粒径3000目；广州铧骏，滑石粉，粒径3000目。镭雕粉为佛山和琦润，HZ-889A，黑雕白；佛山和琦润，HZ-890，白雕黑。润滑剂为可赛成功，EBS，熔点140℃左右。
结合具体对比例1～3和实施例1～7对本发明的一种过750℃灼热丝不起火的阻燃ABS镭雕材料的制备方法进一步说明：
表1：原料及助剂按重量百分比计
表2：原料及助剂按重量百分比计：
对比例1，其制备方法包括如下步骤：
先按表1将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、十溴二苯乙烷(RDT-3)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和硫酸钡(AB-03N)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。对比例1所生产的产品记作A1。
对比例2，其制备方法包括如下步骤：
先按表1将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、溴代三嗪(SR-103)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和硫酸钡(AB-03N)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。对比例2所生产的产品记作A2。
对比例3，其制备方法包括如下步骤：
先按表1将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、四溴双酚A(Z-58)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和硫酸钡(AB-03N)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。对比例3所生产的产品记作A3。
实施例1～2，其制备方法包括如下步骤：
先按表2将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(PA-747S)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、四溴双酚A(Z-58)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和滑石粉(铧骏，改性3000目)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。实施例1、2所生产的产品分别记作B1、B2。
实施例3，其制备方法包括如下步骤：
先按表2将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、四溴双酚A(Z-58)、锡酸亚硅(FR7000N)和滑石粉(铧骏，改性3000目)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。实施例3所生产的产品记作B3。
实施4～5，其制备方法包括如下步骤：
先按表2将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(PA-747S)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、溴代三嗪(SR-103)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和滑石粉(铧骏，改性3000目)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。实施例4、5所生产的产品分别记作B4、B5。
实施例6，其制备方法包括如下步骤：
先按表2将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(PA-747S)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、镭雕粉(HZ-889A)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、四溴双酚A(Z-58)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和滑石粉(铧骏，改性3000目)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。实施例6所生产的产品记作B6。
实施例7，其制备方法包括如下步骤：
先按表2将称好的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(HI-121H)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(PA-747S)、分散剂(AK-1000)加到高速混合机中，混合1～2min，再将称好的ABS高胶粉(HR-181)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(SV1055)、镭雕粉(HZ-890)、抗氧剂(1010/168＝1:2)和润滑剂(EBS)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，然后将称好的氯化聚乙烯(CPE-2135)、四溴双酚A(Z-58)、三氧化二锑、锡酸亚硅(FR7000N)和滑石粉(铧骏，改性3000目)加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min，最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机料斗中熔融挤出，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度80℃、2区温度190℃、3区温度185℃、4区温度175℃、5区温度170℃、6区温度180℃、7区温度170℃、8区温度180℃、9区温度185℃、模头温度195℃。双螺杆挤出机转速400rpm/min，喂料螺杆转速15rpm/min。实施例7所生产的产品记作B7。
将对比例1～3和实施例1～7所生产的产品进行性能测试，测试结果如表3、4、5所示：
表3：产品A1～A3的性能测试结果
表4：产品B1～B3的性能测试结果：
表5：产品B4～B7的性能测试结果：
从表3中可以看出：产品A1与产品A2、A3相比，十溴二苯乙烷在阻燃ABS材料中的灼热丝阻燃性能比溴代三嗪、四溴双酚A的好；产品A2与产品A1、A3相比，溴代三嗪在阻燃ABS材料中的缺口冲击强度比十溴二苯乙烷、四溴双酚A的高；产品A3与产品A1、A2相比，四溴双酚A在阻燃ABS材料中的加工流动性比十溴二苯乙烷、溴代三嗪的好，四溴双酚A在阻燃ABS材料中的成本比十溴二苯乙烷、溴代三嗪的低。
从表3、4中可以看出：产品A3与产品B1、B2、B3相比，随着锡酸亚硅与三氧化二锑之间的比例增大，阻燃ABS材料的灼热丝阻燃性能提高，当锡酸亚硅与三氧化二锑之间的比例为6:1时，阻燃ABS材料通过750℃灼热丝30秒全程不起火测试，并且阻燃达到1.6/2.5mmV0，缺口冲击强度达到19.9KJ/m2，熔融指数达到59.8g/10min，再随着锡酸亚硅与三氧化二锑之间的比例增大，阻燃ABS材料虽能通过750℃灼热丝30秒全程不起火测试，具有优异的加工流动性、较高的缺口冲击强度，但阻燃ABS材料的阻燃性能变差，只能达到2.5mm V0。
从表5中可以看出：产品B5与产品B4相比，随着锡酸亚硅与三氧化二锑之间的比例增大，阻燃ABS材料的灼热丝阻燃性能提高，可通过750℃灼热丝30秒全程不起火测试，但阻燃ABS材料的阻燃性能只能达到2.5mm V0；产品B1、B2与产品B4、B5相比，四溴双酚A在阻燃ABS材料中灼热丝阻燃性能、阻燃性能和加工流动性比溴代三嗪的好；产品B6、B7与产品B1、B2相比，加镭雕粉的阻燃ABS材料的镭雕性能比没加镭雕粉的好很多，可满足对镭雕要求高的阻燃产品的需求。
本发明优选中等韧性ABS树脂与高韧性ABS树脂复配作为ABS基材，四溴双酚A作为阻燃剂，锡酸亚硅与三氧化二锑之间的比例为6:1～9:1，ABS高胶粉、乙烯-醋酸乙烯共聚物和氯化聚乙烯复配作为增韧剂，ABS专用镭雕助剂，再加其它助剂，所制备的灼热丝阻燃ABS镭雕材料通过750℃灼热丝30秒全程不起火测试，具有高的缺口冲击强度、优异的镭雕性、良好的阻燃性、优异的加工流动性、优异的尺寸稳定性、高的光泽度、优异的着色性、较低的成本等，并且加工工艺简单，可用于无人照看电器、表面镭雕刻字或图形产品、薄壁或复杂或大型产品等领域。
本发明的一种低成本的阻燃ABS镭雕材料具有很好的韧性、良好的耐化学药品性、高的光泽度、优异的尺寸稳定性、良好的加工流动性、优异的着色性、优异的电镀性，而且加入了环保溴系阻燃剂和复配阻燃协效剂，使镭雕材料具有良好的阻燃；复配阻燃协效剂由三氧化二锑和锡酸亚硅配制而成，既不影响材料的拉伸强度、弯曲强度，还可以提升材料的断裂伸长率及抗冲击强度，并且用锡酸亚硅部分替代三氧化二锑能够有效降低生产成本。

Claims (10)

1.一种低成本的阻燃ABS镭雕材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：
其中，所述复配阻燃协效剂包括三氧化二锑和锡酸亚硅，三氧化二锑和锡酸亚硅的重量比例为1:9～1:1。
2.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述复配阻燃协效剂中三氧化二锑和锡酸亚硅的重量比例为1:9～1:6。
3.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述复配ABS树脂的原料包括中韧性ABS树脂和高韧性ABS树脂，所述中韧性ABS树脂的熔融指数为20～50g/10min，所述高韧性ABS树脂的熔融指数为5～15g/10min，所述两种原料按照重量比例3:7～7:3的配比进行复配。
4.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述复配增韧剂由ABS高胶粉、乙烯-醋酸乙烯共聚物和氯化聚乙烯按重量百分比1:3:5～4:5:8复配。
5.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述的环保溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪或十溴二苯乙烷中一种。
6.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)与三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)按重量百分比为1:2复配。
7.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酯、特殊改性乙撑双硬脂酸酯和季戊四醇硬脂酸酯中一种或两种。
8.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述分散剂为白矿油、硅油或聚乙烯蜡粉中的一种或两种组成，所述镭雕粉为白雕黑镭雕粉或黑雕白镭雕粉中一种。
9.如权利要求1所述的ABS镭雕材料，其特征在于，所述填料为滑石粉、硫酸钡中的一种。
10.一种如权利要求1-9所述的ABS镭雕材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)先将称好的复配丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、分散剂加到高速混合机中，混合1～2min；
(2)再将称好的复配增韧剂、镭雕粉、抗氧剂、润滑剂加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min；
(3)然后将称好的环保溴系阻燃剂、复配阻燃协效剂、填料0～10％加到上述混合均匀的物料中，混合1～2min；
(4)最后将混合均匀的物料加到双螺杆挤出机中，所述的双螺杆挤出机的加工温度为170～200℃，螺杆转速为350～450rpm/min，喂料螺杆转速12～20rpm/min，经双螺杆挤出机熔融挤出后继续水冷、风干、切粒。
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