CN112480587A - 一种高耐候阻燃型注塑成型用asa材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料及其制备方法与应用。所述ASA材料包含以下重量份的组分：ASA树脂25‑60份、SAN树脂30‑80份、阻燃剂0.1‑18份和阻燃协效剂0.1‑10份，所述阻燃剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺。本发明的ASA材料具有良好的耐候性和阻燃性能，且加工性能优异，尤其适合用于注塑成型形成家用电器、室外信息设备制品。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料及其制备方法与应用。
背景技术
ASA树脂是由苯乙烯、丙烯酸酯和丙烯腈组成的三元接枝共聚物，以聚丙烯酸酯为主链，用丙烯腈、苯乙烯单体接枝共聚形成的非结晶聚合物。ASA树脂采用了无双键结构的聚丙烯酸酯替代了ABS中聚丁二烯橡胶，因此成为塑料中耐候性最好的品种之一，其耐候性比ABS树脂高10倍以上。
一方面，ASA树脂阻燃性能较差，目前主要是通过添加常规的溴系阻燃剂，比如四溴双酚A、溴化环氧、溴代三嗪等，以提高ASA树脂的阻燃性能，然而上述阻燃剂对ASA的耐候性能影响较大，容易导致ASA阻燃复合材料耐候性下降，从而限制其在家用电器等领域的应用。另一方面，为改善家用电器制品外观，采用注塑成型的加工方式，对ASA阻燃复合材料的加工性能也提出了更高要求。因此，本领域有必要开发一种兼具阻燃性能、耐候性能和加工性能，适用于注塑成型的ASA材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，该ASA材料兼具优异的力学性能、阻燃性能、耐候性能和加工性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，包含以下重量份的组分：ASA树脂25-60份、SAN树脂30-80份、阻燃剂0.1-18份和阻燃协效剂0.1-10份，所述阻燃剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺。
大部分阻燃剂燃烧链反应产生的自由基为溴锑自由基和溴烃自由基，而乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的加入可以产生亚胺自由基，具有氧化性，捕捉燃烧时游离自由基，阻止氧化变黄。与其他种类阻燃剂相比，本发明选用乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺，能够在提高ASA材料的阻燃性能的同时，避免ASA材料的耐候性急剧降低，保留其高耐候性的优势。此外，发明人试验发现，该体系中阻燃剂的添加量过高，会容易导致材料的耐候性和力学性能明显下降，阻燃剂添加量过低，则材料的阻燃效果提升不明显，因此，综合平衡材料的耐候性、阻燃性和力学性能，本发明中乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的添加量控制为0.1-18重量份。
本发明通过优选ASA树脂、SAN树脂、阻燃剂和阻燃协效剂的用量配比，制备得到的ASA材料阻燃性能好，耐候性好，力学强度高，加工性能优异，适用于注塑成型制备ASA制品。
进一步地，所述SAN树脂按照ISO 1133-2011标准，在温度为220℃、负荷为10kg的测试条件下的熔体流动速率为16-130g/min。
SAN树脂的熔体流动速率高，则材料的流动性好、冲击强度低；熔体流动速率低，则材料的流动性差、冲击强度高。发明人经过多次试验，本发明通过优选上述熔体流动速率范围内SAN树脂复配，获得的材料流动性适中，加工性能优异，兼具较好的抗冲击性能。
进一步地，阻燃剂的重量份为0.1-15份，获得的ASA材料在显著提升阻燃效果的同时，兼具良好的力学性能和耐候性，尤其当阻燃剂的添加量为10-15重量份时，获得的ASA材料的垂直燃烧等级可达到V2以上，表现出良好的阻燃效果，且避免力学性能和耐候性显著降低。
为确保ASA材料具有良好的阻燃效果的同时，也具有良好的抗冲击性能和耐候性，所述阻燃剂和阻燃协效剂的重量比优选为3:1-5:1，更优选为3:1。
进一步地，所述阻燃协效剂包括三氧化二锑、滑石粉中的至少一种。
进一步地，所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料还包含以下重量份的组分：助剂0.1-2份。
进一步地，所述助剂包括抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂、抑烟剂、热稳定剂、耐候剂中的至少一种。所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述抗滴落剂包括聚四氟乙烯、改性聚四氟乙烯中的至少一种；所述润滑剂包括低分子酯类、金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类中的至少一种；所述抑烟剂为无机金属类化合物，所述无机金属类化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物、金属盐类中的至少一种；所述热稳定剂包括钙锌复合物、羧酸有机锡中的至少一种；所述耐侯剂包括苯并三唑类、二苯甲酮类、受阻胺类中至少一种。
本发明还提供了上述高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的制备方法，按比例称取各组分原料并混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融混炼、挤出造粒，得到所述高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料；所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
本发明还提供了上述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料在制备家用电器和室外信息设备中的应用。本发明的ASA材料具有良好的耐候性和阻燃性能，且流动性适中，加工性能优异，尤其适合用于注塑成型形成家用电器和室外信息设备制品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过在ASA材料中添加适量的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺，能够在提高ASA材料的阻燃性能的同时，避免导致ASA材料的耐候性和力学性能急剧降低，保留其高耐候性的特点。
本发明的ASA材料具有良好的耐候性和阻燃性能，且加工性能优异，尤其适合用于注塑成型形成家用电器和室外信息设备制品。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
对以下实施例和对比例的原料进行如下说明：
ASA树脂：Q350，购自安丘市东海塑业有限公司；
SAN树脂：SAN NX3400，熔体流动速率为11g/min，购自台化塑胶(宁波)有限公司；SAN NF2200 AK,熔体流动速率为28g/min，购自台化塑胶(宁波)有限公司；SAN-327，熔体流动速率为40g/min，购自大庆石化公司；SAN 320 NA，熔体流动速率为120g/min，购自锦湖石油化工株式会社；
乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺：SAYTEX BT-93，美国雅宝公司；
溴代三嗪：FR-245，购自以色列死海溴公司；
四溴双酚A：FR-1524，购自以色列死海溴公司；
三氧化二锑：S-05N，购自常德辰州锑品有限责任公司；
滑石粉：AH-300N1，购自合山化工(辽宁)有限公司；
耐候剂：受阻胺类耐候剂，UV-770，购自广州市欣友唯化工有限公司；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复合，Y-001和Y-002，购自营口市风光化工有限公司；
抗滴落剂：改性聚四氟乙烯，SN80-SA7，购自广州熵能创新材料股份有限公司；
润滑剂：乙撑双硬脂酰胺，EBS B50，购自广州润锋化工有限公司。
本发明中各性能指标的测试方法如下：
拉伸强度：ISO 527-2012；
断裂伸长率：ISO 527-2012；
弯曲模量：ISO 178-2019；
弯曲强度：ISO 178-2019；
悬臂梁冲击强度(缺口)：ISO 180-2019；
熔体流动速率：ISO 1133-2011；
垂直燃烧(阻燃性能)：UL-94V；
氙灯人工加速老化：GB9344-1988。
实施例1-7和对比例1-5：高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料
实施例1-7和对比例1-5的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的组分如下表1所示，高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的制备方法为：按比例称取ASA树脂、SAN树脂、阻燃剂、阻燃协效剂和助剂并混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融混炼、挤出造粒，得到所述高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料；所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
表1实施例1-7和对比例1-5的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料配方
对实施例1-7和对比例1-5所得的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料进行性能测试，结果如表2所示。
表2实施例1-7和对比例1-5所得的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的性能测试结果
由实施例7和对比例1-3结果可知，相较于其他溴系阻燃剂，本发明选用乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺作为阻燃剂，能够在提高ASA材料的阻燃性能的同时，保留其高耐候性的。
由实施例3、5-6和对比例4-5结果可知，乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的添加量过高，会导致材料的耐候性和抗冲击性能下降，阻燃剂添加量过低，则材料的阻燃效果提升不明显，因此，综合平衡材料的耐候性、阻燃性和抗冲击性能，乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺的添加量控制为0.1-18重量份，更优选为0.1-15份。
由实施例1-4结果可知，SAN树脂的熔体流动速率高，则材料的流动性好、冲击强度低；但熔体流动速率过低，导致材料的流动性差，难以注塑成型，综合平衡材料的流动性、加工性能和力学性能，本发明优选按照ISO 1133-2011标准，在温度为220℃、负荷为10kg的测试条件下的熔体流动速率为16-130g/min的SAN树脂。
实施例8-11：高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料
实施例8-11的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的组分如下表3所示，高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的制备方法为：按比例称取ASA树脂、SAN树脂、阻燃剂、阻燃协效剂和助剂并混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融混炼、挤出造粒，得到所述高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料；所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
表3实施例8-10的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料配方
对实施例8-10所得的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料进行性能测试，结果如表4所示。
表4实施例8-10所得的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的性能测试结果
由实施例8-10结果可知，在阻燃剂和阻燃协效剂总量相同的条件下，乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和阻燃协效剂的重量比为3:1-5:1，尤其是3:1时，制备得到的ASA材料具有更好的力学性能和耐候性。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，包含以下重量份的组分：ASA树脂25-60份、SAN树脂30-80份、阻燃剂0.1-18份和阻燃协效剂0.1-10份，所述阻燃剂为乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺。
2.根据权利要求1所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述SAN树脂按照ISO 1133-2011标准，在温度为220℃、负荷为10kg的测试条件下的熔体流动速率为16-130g/min。
3.根据权利要求1所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述阻燃剂的重量份为0.1-15份。
4.根据权利要求1所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述阻燃剂和阻燃协效剂的重量比为3:1-5:1。
5.根据权利要求4所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述阻燃剂和阻燃协效剂的重量比为3:1。
6.根据权利要求1所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述阻燃协效剂包括三氧化二锑、滑石粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，还包含以下重量份的组分：助剂0.1-2份。
8.根据权利要求7所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂、抑烟剂、热稳定剂、耐候剂中的至少一种。
9.权利要求1-8任一项所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料的制备方法，其特征在于，按比例称取各组分原料并混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融混炼、挤出造粒，得到所述高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料；所述双螺杆挤出机包括九个温度区间，各区间的具体温度是一区温度150-200℃，二区温度190-240℃，三区温度190-240℃，四区温度190-240℃，五区温度190-250℃，六区温度190-260℃，七区温度190-250℃，八区温度200-240℃，九区温度200-240℃；所述双螺杆挤出机的主机转速250-360转/分钟。
10.权利要求1-8任一项所述的高耐候阻燃型注塑成型用ASA材料在制备家用电器和室外信息设备中的应用。
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