CN110343378A - 一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃材料技术领域，特指一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料及其制备方法；本发明包括按重量百分比计算，其各配比如下：闭环回收的阻燃PC/ABS：25‑85％，海洋回收的PET：3‑30％，矿物填充剂：1‑30％，无卤阻燃剂：2‑15％，增韧剂：2‑10％，抗氧剂：0.2‑1％，酯交换抑制剂：0.3‑1.5％；本发明产品具有良好的流动性，综合机械性能和热性能，还具有良好的外观质量和尺寸稳定性等优点，符合RoHS2.0和HF等相关法规要求，已经成功地应用于薄壁产品领域，但不局限于薄壁产品领域。

Description

一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及阻燃材料技术领域，特指一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料及其制备方法。
背景技术
EPEAT(电子产品环境影响评估工具)是针对电子产品的多属性生态标签，由美国环保署(EPA)出资发起，并由美国绿色电子委员会(GEC)负责运营管理。美国联邦采购法规(FAR)明确要求美国联邦政府各部门优先采购EPEAT认证过的电子产品。美国绿色电子委员会CEO Nancy Gillis致辞中介绍：“EPEAT注册区域已覆盖全球43个国家和地区，包括37个E-STAR市场合作伙伴如美国、中国、加拿大、日本、澳大利亚及巴西、墨西哥、新加坡。”目前，EPEAT已逐渐从台式电脑、笔记本电脑、电脑显示器等电子产品产品，扩展至通信产品领域。EPEAT(电子产品环境影响评估工具)的执行标准IEEE1680于2018年公布了IEEE1680.1：2018(计算机及显示器之环境及社会责任评估标准)。
此一新版标准从原先的4.1～4.8项条文，增加为4.1～4.10项条文，各个条文中也有一定幅度的修改，增加的项目有4.8的生命周期评估/产品碳足迹以及4.10的企业社会责任，明确要求企业“谁制造，谁回收”，产生Close LoopRecycled(闭环回收)的概念。产品设计中实现材料特定比例的闭环回收，并通过第三公正单位的验证，能获得额外加分，让企业的产品更能取得EPEAT Gold等级标章。
薄壁的定义，与流程/壁厚比、塑料的粘度及传热系数均有关系。从模具的主流道到成品最远一点的流程L，除以成品的壁厚t，称为流程/壁厚比。当L/t＞150时，称之为薄壁。例如：笔记本电脑外壳及相关内构件，是薄壁的结构；使用范围不局限于笔记本电脑，还可应用于台式显示器、电脑一体机、电视机、路由器、遥控器、电话机、机械键盘等薄壁结构的部件。
2018年6月《国家地理》专题报告海洋塑料的污染现状和危害：截止2017年，地球存在92亿吨的塑料，其中69亿吨已成为了垃圾，且63亿吨从来没有被回收处理。每年有将近800万吨的一次性塑料流入海洋，按照这个速度增长，到2050年，海洋里的塑料吨位就会超过目前已知的全部鱼类吨位。更为可怕的是，这些塑料有可能在地球上整整生存450年以上。它们带来的是海洋生物的死亡、食物链中传导的毒素，充当了病菌在各个大陆间漂流的“航船”和先锋。因此，除了世界各地发出“禁塑令”以外，世界各类大型企业为了更好地承担社会环保责任，逐步要求经营的产品添加使用一定比例的海洋回收塑料。
使用回收的PC(Polycarbonate聚碳酸酯)/ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂)、PET(Polyethylene terephthalate聚对苯二甲酸类塑料)存在的问题与缺点：
由于材料使用寿命期间存在老化降解，以及回收过程中的混杂其它成份、机械破碎、溶剂清洗、高温造粒等，性能大幅度下降，造成笔记本电脑外壳等轻薄部件的信赖性测试无法通过，特别是活动频繁的机械部件，例如：翻盖面板、按键等。
薄壁制品要求应该具有高的冲击强度、良好的外观质量和尺寸稳定性，并能承受大的静态载荷，成型材料的流动性要好。设计过程中要重点考虑制品的刚性、抗冲击性和可制造性，使用回收PC/ABS加大了材料改性的难度。
ITE闭环回收的阻燃PC/ABS，虽然阻燃方面基本保障，通常能达到3.0mmV-1级，但阻燃PC/ABS和阻燃ABS的比重都是浮动在1.18，造成阻燃ABS容易混杂入阻燃PC/ABS，阻燃ABS使用的三氧化二锑在高温条件下，会使PC产生催化裂解，使材料丧失使用价值。
海洋回收的PET经过海水浸泡和微生物侵蚀，以及海面暴晒等，分子链产生断裂，材料性能比陆地回收的PET要差，造成海洋回收的PET迟迟未被广泛使用。
因此，基于上述现有的阻燃材料的缺陷，需要对现有的阻燃材料进行改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料，该环保阻燃材料解决了现有的阻燃材料所存在的：不能使用海洋回收的PET等缺陷。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料，包括按重量百分比计算，其各配比如下：
闭环回收的阻燃PC/ABS：25-85％，
海洋回收的PET：3-30％，
矿物填充剂：1-30％，
无卤阻燃剂：2-15％，
增韧剂：2-10％，
抗氧剂：0.2-1％，
酯交换抑制剂：0.3-1.5％，
其中，闭环回收的阻燃PC/ABS，Br含量低于1000ppm，阻燃3.0达到V-1级，
矿物填充剂为滑石粉、硅灰石粉、云母粉、硫酸钡的一种或多种混合，目数要求大于2500目，
无卤阻燃剂为低聚芳基磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、苯磺酰基苯磺酸、双酚A-双(二苯基磷酸酯)的一种或多种混合，
增韧剂为ABS高胶粉、MBS、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、和POE-g-MAH的一种或多种混合，
抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配物，重量比例为1:2，
酯交换抑制剂为N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯。
本发明提供一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料的制备方法，按重量百分比，准确称量以上组分；首先，将闭环回收的PC/ABS在90℃烘烤2-4小时，海洋回收的PET在90℃烘烤1-2小时，然后将闭环回收的PC/ABS、海洋回收的PET、增韧剂加入搅拌桶，加入无卤阻燃剂的液体部分，搅拌2-4分钟；
接着，将无卤阻燃剂的固体部分、抗氧剂、酯交换抑制剂，矿物填充剂加入搅拌桶，搅拌1-3分钟，即可得到均匀的混合物；
将混合物加入到双螺杆挤出机，温度设定240-260℃，螺杆转速200-400转/分钟，经过塑化、挤出、冷却、切粒、干燥、包装出料。
本发明的有益效果在于：产品具有良好的流动性，综合机械性能和热性能，还具有良好的外观质量和尺寸稳定性等优点，符合RoHS2.0和HF等相关法规要求，已经成功地应用于薄壁产品领域，但不局限于薄壁产品领域。
具体实施方式
本发明针对流入海洋PET，通过有国际资质证明的海洋打捞企业或机构打捞海洋塑料，进行分选PET，再经过清洗和破碎，抽粒为海洋回收的PET，海洋回收的PET然后进行复合改性，实现了商业化的循环使用。
本发明各实施例和对比例中所用到的材料如下：优选地，闭环回收的PC/ABS原产地为马来西亚市售，其特征要求为Br含量低于1000ppm和阻燃3.0达到V-1级、海洋回收的PET原产地为加拿大市售。
优选地，阻燃剂苯磺酰基苯磺酸(KSS)为美国Sloss公司生产、低聚芳基磷酸酯为浙江万盛公司生产；双酚A-双(二苯基磷酸酯)BDP为浙江万盛公司生产。
优先地，矿物填充剂滑石粉、硫酸钡为国产市售，目数要求大于2500目。
优先地，增韧剂MBS为美国罗门哈斯公司生产、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为法国阿科玛公司生产、ABS高胶粉为中国台湾国乔公司生产。
抗氧剂为美国雅宝公司的抗氧剂1010与抗氧剂168复配物(比例为1:2)。
酯交换抑制剂N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为国产市售。
本发明实施例和对比例所用到的仪器设备如下：MT36双螺杆挤出机，南京美芝隆公司；UN480A5注塑机，佛山伊之密公司；万能试验仪，深圳美特斯公司；悬臂梁冲击试验机，东莞高铁公司；熔体流动系数测定仪，东莞高铁公司；热变形维卡温度测定仪，东莞高铁公司。
实施例一
闭环回收的PC/ABS为69.7kg、海洋回收的PET为5kg、滑石粉为15kg、KSS(苯磺酰基苯磺酸)为0.5kg、低聚芳基磷酸酯为3kg、BDP[双酚A-双(二苯基磷酸酯)]为1kg、MBS为3kg、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为2kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.3kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为0.5kg，精确称量。
首先将闭环回收的PC/ABS(90℃烘烤2-4小时)、海洋回收的PET(90℃烘烤1-2小时)、MBS和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物加入搅拌桶，加入BDP，搅拌2-4分钟。
接着将KSS、低聚芳基磷酸酯、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯和滑石粉加入搅拌桶，搅拌1-3分钟，即可得到均匀的混合物。
然后将混合物加入到双螺杆挤出机，温度设定240-260℃，螺杆转速200-400转/分钟，经过塑化、挤出、冷却、切粒、干燥、包装，即可制备一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料。
实施例二
闭环回收的PC/ABS为85kg、海洋回收的PET为5kg、硫酸钡为1kg，KSS为0.2kg、低聚芳基磷酸酯为2kg、BDP为1kg、MBS为3kg、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为2kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.3kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为0.5kg。
实施例三
闭环回收的PC/ABS为53kg、海洋回收的PET为15kg、滑石粉为15kg、KSS为0.8kg、低聚芳基磷酸酯为6kg、BDP为2kg、MBS为4kg、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为3kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.3kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为0.9kg。
实施例四
闭环回收的PC/ABS为31.5kg、海洋回收的PET为20kg、滑石粉为30kg、KSS为0.5kg、低聚芳基磷酸酯为6.5kg、BDP为1kg、MBS为2kg、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为4kg、ABS高胶粉为3kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.5kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为1kg。
对比例一
闭环回收的PC/ABS为69.7kg、海洋回收的PET为5kg、滑石粉为15kg、低聚芳基磷酸酯为3.5kg、BDP为1kg、MBS为3kg、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物为2kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.3kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为0.5kg。
对比例二
闭环回收的PC/ABS为85kg、海洋回收的PET为5kg、硫酸钡为1kg，KSS为0.2kg、低聚芳基磷酸酯为2kg、BDP为1kg、MBS为5kg、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物为0.3kg、N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯为0.5kg。
按上述方法将实施例和对比例所得粒子在90℃的烘箱中干燥2-4小时，然后将干燥好的粒子在注塑机上注塑制作测试试条，注塑成型模温控制在40～60℃，其中实施例一、实施例三、实施例四，具有良好的尺寸稳定性和其它综合性能，适用于薄壁产品的支撑构件，实施例二具有高韧性和其它综合性能，适用于薄壁产品的易动构件，实例一和对比例一是验证无卤阻燃剂复配的效果，实例二和对比例二是验证增韧剂复配的效果。其性能测试结果的比较，详见下表：
本发明使用的PC/ABS就是闭环回收的笔记本电脑、路由器、电视机等的外壳，这些类型的消费后产品外壳，再回收利用于这些类型的产品外壳；强度高、韧性好且成本低廉，符合RoHS2.0和HF的相关法规要求，在薄壁产品上取得实质性应用和产生经济效益。
本发明使回收PC/ABS和回收PET具有稳定的机械性能和热性能，使闭环回收的PC/ABS和海洋回收的PET得到经济的回收利用，消除了其对自然环境的污染，符合市场发展的需求，具有实际意义的商业和社会价值。
本发明制备的一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料，具有良好的流动性，综合机械性能和热性能，还具有良好的外观质量和尺寸稳定性等优点，符合RoHS2.0和HF等相关法规要求，已经成功地应用于薄壁产品领域，但不局限于薄壁产品领域。
当然，以上所述之实施例，只是本发明的较佳实例而已，并非限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (2)

1.一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料，其特征在于：包括按重量百分比计算，其各配比如下：
闭环回收的阻燃PC/ABS：25-85％，
海洋回收的PET：3-30％，
矿物填充剂：1-30％，
无卤阻燃剂：2-15％，
增韧剂：2-10％，
抗氧剂：0.2-1％，
酯交换抑制剂：0.3-1.5％，
其中，闭环回收的阻燃PC/ABS，Br含量低于1000ppm，阻燃3.0达到V-1级，
矿物填充剂为滑石粉、硅灰石粉、云母粉、硫酸钡的一种或多种混合，目数要求大于2500目，
无卤阻燃剂为低聚芳基磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、苯磺酰基苯磺酸、双酚A-双(二苯基磷酸酯)的一种或多种混合，
增韧剂为ABS高胶粉、MBS、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、和POE-g-MAH的一种或多种混合，
抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168复配物，重量比例为1:2，
酯交换抑制剂为N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种再生资源制备的高流动环保阻燃材料的制备方法，其特征在于：按重量百分比，准确称量以上组分；首先，将闭环回收的PC/ABS在90℃烘烤2-4小时，海洋回收的PET在90℃烘烤1-2小时，然后将闭环回收的PC/ABS、海洋回收的PET、增韧剂加入搅拌桶，加入无卤阻燃剂的液体部分，搅拌2-4分钟；
接着，将无卤阻燃剂的固体部分、抗氧剂、酯交换抑制剂，矿物填充剂加入搅拌桶，搅拌1-3分钟，即可得到均匀的混合物；
将混合物加入到双螺杆挤出机，温度设定240-260℃，螺杆转速200-400转/分钟，经过塑化、挤出、冷却、切粒、干燥、包装出料。
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