CN111349291A - 一种透光阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透光阻燃ABS复合材料及其制备方法，包括ABS树脂、无锑阻燃剂组合物、增韧剂以及其他助剂。本发明完全不使用三氧化二锑，相比现有阻燃ABS材料具有更好的物性；同时具有良好的透光效果，可应用于有透光显示的部件。

Description

一种透光阻燃ABS复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃塑料材料领域，特别涉及一种透光阻燃ABS复合材料及其制备方法。
背景技术
以ABS树脂为基体，加入一定量和一定配比的溴系阻燃剂和含锑化合物阻燃协效剂，可以制备不同垂直燃烧等级的阻燃ABS。如中国专利CN 102391608中，作者使用10-25％的环保溴系阻燃剂(十溴二苯乙烷和溴化环氧，单独使用或按照一定比例组合使用)，复配2-8％的阻燃协效剂(含锑化合物的复配型阻燃协效剂)制备出了垂直燃烧等级达到1.6-3.0mm UL94 V-0级别的阻燃ABS；中国专利CN 103289293中，作者使用10-25％环保溴系阻燃剂三(三-溴苯基)氰尿酸酯，复配0-1％锑系阻燃协效剂和1-5％磷系阻燃协效剂，可以制备出垂直燃烧等级达到1.5-3.0mm V-2等级以上，甚至1.5-3.0mm V-0等级的阻燃ABS材料。目前，ABS的无卤阻燃虽然研究很多，但无卤阻燃ABS的综合性能距离市场应用要求的差距还比较大，因而，现在市面上的阻燃ABS所使用的阻燃体系还是以溴锑协效体系为主。溴锑协效体系的溴主要是来自市面常见的溴系阻燃剂，如四溴双酚A、溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯等；锑主要是来自含锑化合物阻燃协效剂，如锑氧化物、锑酸盐等。含锑阻燃协效剂中，最常用的是三氧化二锑。
现代家电设备，功能模块整合的越来越多，设计也越来越精巧，对材料的透光显示的要求越来越高，同时，还要兼顾材料的阻燃性能；三氧化二锑具有很好的遮光效果，因而，传统的溴锑阻燃方案制备的阻燃ABS材料其透光效果都比较差，无法满足透光显示的需求，需要采用全新的阻燃解决方案，改善ABS材料阻燃性能的同时，不损失其透光显示功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种透光阻燃ABS复合材料及其制备方法，该复合材料克服了传统阻燃ABS材料透光显示性能比较差的缺点。
本发明提供了一种透光阻燃ABS复合材料，按重量百分比，包括如下组分：
ABS树脂 57％-80％；
无锑阻燃剂组合物 15％-25％；(优选 17-22％)
增韧剂 0-10％；
其他助剂 0.2％-8％(优选0.2-5％)；其中，所述阻燃剂组合物由卤系阻燃剂和含氮自由基引发剂组成。
所述ABS树脂中丙烯腈的重量百分比为12-35％，丁二烯的重量百分比为8-35％，苯乙烯的重量百分比为30-80％。所述ABS树脂可以选用具有核壳结构的一步法聚合工艺生产的ABS树脂，也可以选用乳液法接枝聚合的丁二烯接枝SAN共聚物掺混丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂，SAN)的两步法工艺生产的ABS树脂；可以选用市售的ABS树脂作为基体树脂，也可以选用丁二烯接枝SAN共聚物与SAN的掺混物作为基体树脂。
所述卤系阻燃剂为溴系阻燃剂。优选的，所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪、溴化环氧中的一种或几种。最优选的，所述溴系阻燃剂为溴代三嗪。
所述含氮自由基引发剂的结构式如下所示：
Figure BDA0002425411190000021
或
Figure BDA0002425411190000022
其中，R1、R1’各自独立的为C1-20的烷基、饱和或部分饱和的单环或双环的杂环、或单环或双环的芳基或杂芳基，或者C1-20羰基、酯基、醚键、酰胺、胺基或亚胺连接氮原子基团；R2、R2’、R2”各自独立的为C1-20的烷基、饱和或部分饱和的单环或双环的杂环、或单环或双环的芳基或杂芳基。
优选的，R1、R1’、R2、R2’、R2”各自独立的为C1-10的烷基、杂环或者芳环。
最优选的，所述含氮自由基引发剂为NOR 116、SONGFLAME 203或
Figure BDA0002425411190000023
进一步的，所述卤系阻燃剂和含氮自由基引发剂的质量比为3:1-50:1，优选5:1-30:1。
所述增韧剂为丁二烯接枝SAN共聚物、氯化聚乙烯CPE、硅橡胶中的一种或几种。
进一步的，所述丁二烯接枝SAN共聚物由乳液法工艺进行接枝聚合，其中，丙烯腈的重量百分比为2-20％，丁二烯的重量百分比为50-80％，苯乙烯的重量百分比为18-30％；所述氯化聚乙烯的重均分子量的范围为10-50万，氯含量的范围为20-45重量％，优选25-35重量％，所用的隔离剂为占CPE重量5-10％的滑石粉；所述硅橡胶的重均分子量分布范围为5-100万，硅含量的范围为10-40重量％。
所述其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐候剂、着色剂中的一种或几种。
所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酯类润滑剂或硅酮类润滑剂。
所述耐候剂包括二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂或受阻胺类光稳定剂。
所述着色剂包括颜料型、染料型或其他具有特殊美学效果的着色剂。
本发明还提供了一种无锑阻燃ABS复合材料的制备方法，包括：
按配比，将原料投入混合机中混合，将混合后的物料投入双螺杆挤出机的进料斗中，通过同向双螺杆挤出机进行熔融共混后，水冷拉条切粒，即得。
所述同向双螺杆挤出机的参数为：挤出机各段的温度设定范围为180-240℃，螺杆转速设定范围为200-800转/分钟。
有益效果
(1)本发明采用含氮自由基引发剂协效溴系阻燃剂，可以达到比较好的阻燃效果，同时可以避免溴锑协效阻燃体系的缺点，例如遮光和对冲击强度的负面影响等；
(2)本发明完全不使用三氧化二锑，相比现有阻燃ABS材料具有更好的物性；同时具有良好的透光效果，可应用于有透光显示的部件。
附图说明
图1为实施例中B-23的FTIR谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
所使用的各组分原材料如下：
ABS树脂：
①两步法掺混ABS树脂，即乳液法ABS树脂，LG HI-121H，记为A-11；
②一步法ABS，即本体法ABS，DOW，记为A-12；
③SAN树脂，310TR，韩国锦湖；ABS接枝胶粉，MAG 50，苯领；两者按质量比7:3混合，记为A-21；两者按质量比3:7混合，记为A-22。
阻燃剂组合物：
①溴系阻燃剂
B-1：溴代三嗪，FR-245，ICL-IP；
②含氮自由基引发剂：
B-21：NOR 116，巴斯夫；
B-22：SONGFLAME 203，松原国际；
B-23：N-O-Si结构的自由基引发剂，
Figure BDA0002425411190000041
B-23的FTIR谱图如图1所示，KBr压片；
合成方法：在配有冷凝器、机械搅拌器和滴液漏斗的500ml圆底烧瓶中，加入300ml干燥后的二氯甲烷、16.4克(0.1mol)N-羟基邻苯二甲酰亚胺、2克三乙胺和20克碳酸钾，将烧瓶置于冰水混合浴中并搅拌降温至0℃；将24克(0.1mol)二苯基甲基氯硅烷置于滴液漏斗中，在保持冰水混合浴和搅拌的情况下，缓慢滴加入烧瓶溶液中；滴加完成后，在冰水混合浴中继续搅拌15min后，缓慢升温至30℃，并在该温度条件下反应12h。反应完成后，将溶剂蒸馏回收，反应产物经三次水洗过滤，并于70度真空烘干72h后，获得28.5克白色粉体，为阻燃剂B-23，产率80％。
B-3：三氧化二锑，湖南加嘉锑业。
增韧剂：丁二烯接枝SAN共聚物、MBS、丙烯酸酯橡胶及硅橡胶等；
其他助剂：常用的加工助剂，如抗氧剂、润滑剂等，功能助剂，如抗滴落剂、耐候剂等，以及填料、颜料、染料等。
制备方法包括：按配比，将原料投入混合机中以1000转/分钟的转速混合5min后取出，将混合后的物料投入双螺杆挤出机的进料斗中，通过同向双螺杆挤出机(挤出机各段的温度设定范围为180℃，螺杆转速设定范围为400转/分钟)进行熔融共混后，水冷拉条切粒，即得。
各性能测试方法：
阻燃等级测试：垂直燃烧，测试标准UL94，125mm*13mm*1.5mm的样条；
缺口冲击强度测试：注塑成符合ISO 180悬臂梁缺口冲击强度测试要求的棒状样条，在25℃下用于缺口冲击强度测试，结果记录样条被冲断时的强度数据；
透光率测试：注塑成80mm*50mm*2mm的样板，采用透光率测试仪测试材料的透光率。
Figure BDA0002425411190000051
从上表可以看出，本发明ABS复合材料阻燃性能与缺口冲击强度均较佳。从对比例1和2以及实施例1-7可以看出，采用含氮自由基引发剂协效溴系阻燃剂，在本发明的添加量范围内，在确保阻燃效果的同时，可以提升复合材料的缺口冲击强度和透光率，透光率提升以后，复合材料的透光效果得到明显改善。

Claims (10)

1.一种透光阻燃ABS复合材料，其特征在于：按重量百分比，包括如下组分：
Figure FDA0002425411180000011
发剂组成。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述ABS树脂中丙烯腈的重量百分比为12-35％，丁二烯的重量百分比为8-35％，苯乙烯的重量百分比为30-80％。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述卤系阻燃剂为溴系阻燃剂。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴代三嗪、溴化环氧中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述含氮自由基引发剂的结构式如下所示：
Figure FDA0002425411180000012
R1-N＝N-R2、
Figure FDA0002425411180000013
其中，R1、R1’各自独立的为C1-20的烷基、饱和或部分饱和的单环或双环的杂环、或单环或双环的芳基或杂芳基，或者C1-20羰基、酯基、醚键、酰胺、胺基或亚胺连接氮原子基团；R2、R2’、R2”各自独立的为C1-20的烷基、饱和或部分饱和的单环或双环的杂环、或单环或双环的芳基或杂芳基。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述增韧剂为丁二烯接枝SAN共聚物、氯化聚乙烯CPE、硅橡胶中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述其他助剂包括抗氧剂、润滑剂、耐候剂、着色剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的复合材料，其特征在于：所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂；所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酯类润滑剂或硅酮类润滑剂；所述耐候剂包括二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂或受阻胺类光稳定剂；所述着色剂包括颜料型、染料型或其他具有特殊美学效果的着色剂。
9.一种如权利要求1所述的透光阻燃ABS复合材料的制备方法，包括：
按配比，将原料投入混合机中混合，将混合后的物料投入双螺杆挤出机的进料斗中，通过同向双螺杆挤出机进行熔融共混后，水冷拉条切粒，即得。
10.一种权利要求1所述的透光阻燃ABS复合材料的应用。
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