CN112778689A - 一种高光阻燃抗菌abs材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高光阻燃抗菌ABS材料及其制备方法，该材料的原料包括以下组分：ABS树脂40～70份，SAN树脂10～20份、PMMA树脂0～10份、环保溴系阻燃剂10～20份、阻燃协效剂2～5份、抗菌剂0.5～1.5份、增韧剂3～8份、抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.1～0.4份。本发明利用ABS树脂、SAN树脂和PMMA树脂三者复配，采用环保溴系阻燃剂以及金属离子负载型抗菌剂，并通过优化加工工艺，使得ABS材料同时兼具良好的光泽度、阻燃效率以及抗菌效果。该材料特别适用于家用电器，智能厨卫等领域。

Description

一种高光阻燃抗菌ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及ABS材料。
背景技术
ABS树脂具有优异的力学性能和冲击性能，且尺寸稳定性较好、耐磨性能优良、使用温度范围较宽，是目前产量最大、使用范围最广的热塑性工程塑料之一，已经在家电、电子电器等产品领域中得到广泛应用。然而ABS树脂的氧指数只有18，属于易燃材料，因此需要对ABS进行阻燃改性。
此外，随着社会的发展，人们对日常生活中的塑料制品的抗菌性和卫生性要求也越来越严格。然而，ABS塑料制品表面容易受到有害细菌的侵袭，从而威胁到人体的健康。为此科研人员进行了广泛的研究，并通过在ABS中添加抗菌剂的方法制备出抗菌型ABS塑料制品。目前常用的抗菌剂是银离子抗菌剂，而ABS常用阻燃剂为溴系阻燃剂，因此在加工或者使用过程中容易与抗菌剂发生反应，导致材料偏暗偏黄。
发明内容
本发明的目的是提供一种高光阻燃抗菌ABS材料及其制备方法。本发明利用ABS树脂、SAN树脂和PMMA树脂三者复配，采用环保溴系阻燃剂以及金属离子负载型抗菌剂，并通过优化加工工艺，使得该ABS材料兼具优异的阻燃性能和抗菌效果，材料光泽度好，加工过程稳定，可用于高外观要求的智能卫浴、厨房、家用电器等领域。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
一种高光阻燃抗菌ABS材料，所述ABS材料的原料按重量份数计，包括：
Figure BDA0002866092800000011
Figure BDA0002866092800000021
其中，所述的抗菌剂为金属离子负载型抗菌剂，其主要的抗菌成分包括Ag+、Zn2+或Cu2+中的至少两种离子的复配。复配的抗菌剂能够提高ABS材料的光泽度和抗菌性能。
其中，所述抗菌剂通过加入到预混合均匀的其他原料组分中进行混合，可提高ABS材料的光泽度和抗菌性能。
其中，所述ABS材料在加工温度180～220℃下通过挤出成型制得。采用合适的加工温度能够提高材料的光泽度和抗菌效果。温度过高会破坏抗菌剂的结构，导致ABS材料颜色发黄发暗。
优选地，所述抗菌剂为银锌复配抗菌剂。
优选地，所述原料包括所述ABS树脂40～56份、所述SAN树脂12～20份、所述PMMA树脂4～10份和抗菌剂1～1.5份。适量的SAN和PMMA可以提高ABS材料的光泽度，同时能维持较好的韧性和成本。
在一个具体的实施例中，所述原料包括ABS树脂54.5～55.5份、SAN树脂14.5～15.5份、PMMA树脂4.5～5.5份、溴系阻燃剂11.5～12.5份、含锑的阻燃协效剂2.5～3.5份、增韧剂7.5～8份、银锌复配抗菌剂1.1～1.3份、抗氧剂0.4～0.5份和润滑剂0.2～0.4份。在上述原料配比下，ABS材料的机械性能、光泽度、抗菌性和阻燃性能最佳，取得了性能和成本的平衡。
其中，所述的ABS树脂为苯乙烯、丁二烯和丙烯腈的共聚物，其中丁二烯的含量为13～20％，在220℃/10kg条件下其熔体流动速率为10～25g/10min。
其中，所述的SAN树脂为无色透明、蓝色透明或黄色透明状的苯乙烯-丁二烯共聚物，SAN树脂选自型号为80HF、NF-2200和3260中的一种或几种的混合物。SAN树脂的牌号会影响材料的熔指，但对主要的性能影响不大。
其中，所述的PMMA树脂为高硬度、高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯，透明度＞98％。
其中，所述的环保溴系阻燃剂包括十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、或溴代三嗪中的一种或几种的混合物。不同阻燃剂的阻燃效果会有差异，且对材料熔指和冲击影响较大，但是对高光和抗菌影响不会很大。
其中，所述的阻燃协效剂包括含锑的阻燃协效剂，所述含锑的阻燃协效剂包括三氧化二锑、五氧化二锑、或锑酸钠中的一种或几种的混合物。不同的阻燃协效剂对阻燃和高光效果会有影响。优选含锑的阻燃协效剂。硅酸盐类阻燃协效剂单用会影响阻燃效果和光泽度，最好与含锑的阻燃协效剂配合使用。
其中，所述的增韧剂(不同增韧剂对材料的冲击性能、高光和阻燃会有影响，对抗菌影响不大)包括高胶粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、或甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元共聚物(MGE)中的一种或几种的混合物。
其中，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245或抗氧剂DSTP中的至少一种。
其中，所述润滑剂包括PETS、EBS、PE蜡或TAS-2A中的至少一种。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
一种高光阻燃抗菌ABS材料的制备方法，包括：
1)按比例称量除抗菌剂之外的各原料，搅拌混合2～5分钟，形成均匀的一次混合物；
2)向所述一次混合物中加入抗菌剂，继续搅拌混合1～3分钟，形成均匀的二次混合物；
3)将所述二次混合物在加工温度180～220℃下，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂材料。
本发明先将除抗菌剂之外的其他原料混合均匀，再将抗菌剂加入到预混合均匀的其他原料组分中进行混合，能够提高ABS材料的光泽度和抗菌性能。
其中，所述步骤3)在双螺杆挤出机中进行，加工温度为180～220℃，螺杆转速为350～450r/min，挤出机的长径比为25～50。不同的工艺参数对材料的高光、阻燃和抗菌有影响，温度过高，剪切过强会破坏抗菌剂的结构，导致颜色发黄发暗。
本发明所述的“高光”指的是参照GB8807-88塑料镜面光泽试验方法进行测试，光泽度(60°入射角)不低于90光泽单位，例如为90～99光泽单位，最好为98～99光泽单位。
本发明所涉及的设备、试剂、工艺、参数等，除有特别说明外，均为常规设备、试剂、工艺、参数等，不再作实施例。
本发明所列举的所有范围包括该范围内的所有点值。
本发明所述“大约”、“约”或“左右”等指的是所述范围或数值的±20％范围内。
本发明中，除有特别说明或有特定含义外，％均为质量百分比，比例均为质量比。
本发明中，所述“常温”即常规环境温度，除有特别说明外，可以为10～30℃。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、本发明采用银锌复配的抗菌剂，保证材料抗菌效果的同时，提高材料加工稳定性。
2、本发明通过抗菌剂种类的选择以及调整ABS、PMMA和SAN的比例，使得材料具有较好的光泽度。
3、本发明制备的高光阻燃抗菌ABS过程中通过调整生产工艺，使得抗菌剂均匀分散，同时避免抗菌剂与阻燃剂的反应，满足高光阻燃抗菌的要求，适合在市场上推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，非限定本发明的保护范围。
实施例1
(1)按比例称量70份ABS树脂、10份SAN树脂NF2200、10份十溴二苯乙烷、2份三氧化二锑、7份增韧剂MBS、0.1份抗氧剂1010和0.4份润滑剂EBS，在高速混合机中搅拌2分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入0.5份银锌复配抗菌剂，继续混合2分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为350r/min，挤出机的长径比为35。
实施例2
(1)按比例称量55份ABS树脂、15份SAN树脂NF2200、5份PMMA树脂、12份溴代三嗪、3份三氧化二锑、5份增韧剂高胶粉、3份增韧剂MBS、0.2份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂168和0.3份润滑剂TAS-2A，在高速混合机中搅拌5分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1.2份银锌复配抗菌剂，继续混合3分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为400r/min，挤出机的长径比为35。
实施例3
(1)按比例称量40份ABS树脂、20份SAN树脂NF2200、10份PMMA树脂、10份四溴双酚A、10份溴代三嗪、4份三氧化二锑、1份硅酸镁、3份增韧剂MGE、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂DSTP和0.1份润滑剂PETS，在高速混合机中搅拌3分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1.5份银锌复配抗菌剂，继续混合1分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为450r/min，挤出机的长径比为35。
实施例4
(1)按比例称量56份ABS树脂、12份SAN树脂NF2200、7份PMMA树脂、14份溴化环氧树脂、2份三氧化二锑、2份五氧化二锑、5.5份增韧剂高胶粉、0.1份抗氧剂245、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PE蜡，在高速混合机中搅拌5分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1份银锌复配抗菌剂，继续混合3分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为550r/min，挤出机的长径比为35。
对比例1
(1)按比例称量70份ABS树脂、10份SAN树脂NF2200、10份十溴二苯乙烷、2份三氧化二锑、7份增韧剂MBS、0.1份抗氧剂1010和0.4份润滑剂EBS，在高速混合机中搅拌2分钟，形成均匀的混合物；
(2)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为350r/min，挤出机的长径比为35。
对比例2
(1)按比例称量55份ABS树脂、15份SAN树脂NF2200、5份PMMA树脂、12份溴代三嗪、3份三氧化二锑、5份增韧剂高胶粉、3份增韧剂MBS、0.2份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂168、0.3份润滑剂TAS-2A和1.2份银锌复配抗菌剂，在高速混合机中搅拌5分钟，形成均匀的混合物；
(2)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为400r/min，挤出机的长径比为35。
对比例3
(1)按比例称量40份ABS树脂、20份SAN树脂NF2200、10份PMMA树脂、10份四溴双酚A、10份溴代三嗪、4份三氧化二锑、1份硅酸镁、3份增韧剂MGE、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂DSTP、0.1份润滑剂PETS，在高速混合机中搅拌3分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1.5份银离子抗菌剂，继续混合1分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得ABS树脂。其中加工温度为180～220℃，螺杆转速为450r/min，挤出机的长径比为35。
对比例4
(1)按比例称量56份ABS树脂、12份SAN树脂NF2200、7份PMMA树脂、14份溴化环氧树脂、2份三氧化二锑、2份五氧化二锑、5.5份增韧剂高胶粉、0.1份抗氧剂245、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PE蜡，在高速混合机中搅拌5分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1份银锌复配抗菌剂，继续混合3分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为230～240℃，螺杆转速为550r/min，挤出机的长径比为35。
对比例5
(1)按比例称量55份ABS树脂、15份SAN树脂NF2200、5份PMMA树脂、12份溴代三嗪、3份硅酸镁、5份增韧剂高胶粉、3份增韧剂MBS、0.2份抗氧剂1076、0.3份抗氧剂168、0.3份润滑剂TAS-2A，在高速混合机中搅拌5分钟，形成均匀的混合物；
(2)加入1.2份银锌复配抗菌剂，继续混合3分钟；
(3)将上述混合物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS树脂。其中加工温度为230～240℃，螺杆转速为550r/min，挤出机的长径比为35。
实施例1～4和对比例1～5制得的ABS树脂材料，按照ISO测试标准制备样条并测试，其中抗菌性能测定采用的标准为国标GB/T 31402-2015《塑料—塑料表面抗菌性能试验方法》，实验菌种为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌。具体测试结果见表1和表2。
表1实施例1～4制得的ABS材料性能测试结果
Figure BDA0002866092800000081
从表1可看出，实施例1～4制备的ABS材料具有较好的光泽度、抗菌性和阻燃性能，并且其相关的机械性能也符合ABS材料使用要求，可广泛应用于家电、卫浴等行业中。对比实施例1～4可见配方中加入适量的SAN和PMMA可以提高材料的光泽度，同时能维持较好的韧性和成本。随着抗菌剂用量增加，材料的抗菌性能增加。不同的阻燃体系，材料的机械性能和光泽度会有所差异。综合考虑材料的性能和成本，实施例2为较优方案。
表2对比例1～5制得的ABS材料性能测试结果
Figure BDA0002866092800000091
对比例1中不加抗菌剂，其抗菌效果差，不可用于有抗菌需求的产品上。比较实施例2和对比例2可见，采用合适的混料工艺，能避免抗菌剂与阻燃剂的反应，确实提高了ABS材料光泽度和抗菌性能。比较实施例3和对比例3可见，采用银锌复配的抗菌剂，能够有效提高材料光泽度和抗菌效果。比较实施例4和对比例4可见，采用合适的加工温度能够提高材料的光泽度和抗菌效果。比较实施例2和对比例5可见，采用合适的阻燃协效剂能够提高材料的阻燃性能和光泽度。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述ABS材料的原料按重量份数计，包括：ABS树脂40～70份、SAN树脂10～20份、PMMA树脂0～10份、溴系阻燃剂10～20份、阻燃协效剂2～5份、增韧剂3～8份、抗菌剂0.5～1.5份、抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.1～0.4份；其中，所述抗菌剂为金属离子负载型抗菌剂，其抗菌成分包括Ag+、Zn2+或Cu2+中的至少两种离子的复配；所述抗菌剂通过加入到预混合均匀的其他原料组分中进行混合；所述ABS材料在加工温度180～220℃下通过挤出成型制得。
2.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述抗菌剂为银锌复配抗菌剂。
3.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述原料包括ABS树脂40～56份、SAN树脂12～20份、PMMA树脂4～10份和抗菌剂1～1.5份。
4.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂包括十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、四溴双酚A、或溴代三嗪中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述阻燃协效剂包括含锑的阻燃协效剂，所述含锑的阻燃协效剂包括三氧化二锑、五氧化二锑或锑酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述增韧剂包括高胶粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、或甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯乙酯三元共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂245或抗氧剂DSTP中的至少一种；所述润滑剂包括PETS、EBS、PE蜡或TAS-2A中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的高光阻燃抗菌ABS材料，其特征在于：所述原料包括ABS树脂54.5～55.5份、SAN树脂14.5～15.5份、PMMA树脂4.5～5.5份、溴系阻燃剂11.5～12.5份、含锑的阻燃协效剂2.5～3.5份、增韧剂7.5～8份、银锌复配抗菌剂1.1～1.3份、抗氧剂0.4～0.5份和润滑剂0.2～0.4份。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的高光阻燃抗菌ABS材料的制备方法，其特征在于：包括：
1)按比例称量除抗菌剂之外的各原料，搅拌混合2～5分钟，形成均匀的一次混合物；
2)向所述一次混合物中加入抗菌剂，继续搅拌混合1～3分钟，形成均匀的二次混合物；
3)将所述二次混合物在加工温度180～220℃下，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光阻燃抗菌ABS材料。
10.根据权利要求9所述的高光阻燃抗菌ABS材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)在双螺杆挤出机中进行，螺杆转速为350～550r/min，挤出机的长径比为25～50。
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