CN113980447B

CN113980447B - 一种阻燃abs合金材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN113980447B
Application number: CN202111169296.6A
Authority: CN
Inventors: 刘凯; 陈平绪; 叶南飚; 付锦锋; 王亮; 秦旺平; 杨霄云
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: CN113980447A

Abstract

本发明公开了一种阻燃ABS合金材料及其制备方法与应用，该阻燃ABS合金材料包括如下重量份的组分：ABS树脂15～25份、PC树脂30～40份、PMMA树脂25～40份、相容剂1～3份、增韧剂3～7份、阻燃剂13～20份和抗氧剂0.3～1份，所述增韧剂为具有核壳结构的有机硅/丙烯酸酯复合橡胶，所述ABS树脂的胶含量为ABS树脂总重量的18％～35％。本发明将ABS树脂、PC树脂和PMMA树脂以特定配比复配，并利用核壳结构的有机硅/丙烯酸酯复合橡胶对材料进行增韧和硬度提升，使ABS合金材料同时具有高韧性和高硬度，铅笔硬度达到F以上，韧性达到10.5kJ/m²以上，能够应用于需要耐划伤和高韧性的汽车内饰件等产品中。

Description

一种阻燃ABS合金材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于改性塑料技术领域，具体涉及一种阻燃ABS合金材料及其制备方法与应用。

背景技术

ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)是一种性能十分均衡的三元共聚物，被广泛应用于家用电器、汽车、电子电气和办公设备等领域，其中的丙烯腈提供刚性和耐化学性，丁二烯提供韧性，苯乙烯提供流动性。但不足的是，纯ABS树脂的氧指数只有18左右，易燃烧，一般需要对其进行阻燃改性后才能应用于相关产品。ABS的另一大特点是其具有一定的光泽度，具有优良的外观。但是ABS 的铅笔硬度仅为2B，不能满足一些对耐划伤、耐刮擦有要求的产品，比如汽车内饰件等。因此，有必要对阻燃ABS进行表面改性，以提升其铅笔硬度。

中国专利(CN 101974218 B)公开了一种笔记本电脑外壳专用PC/ABS合金，其所用重量配方为：聚碳酸酯30～80份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5～65 份、相容剂5～15份、阻燃剂1～15份、填料3～20份、硬度改性剂1～10份、防滴落剂0.5～5份和助剂0～1份，虽然该配方能提高阻燃ABS的硬度，但ABS的冲击强度只有9kJ/m²。因此，韧性较低限制了该材料的应用范围。此外，中国专利(CN 101077925 B)公开了一种高表面硬度PC/ABS树脂的改性组合物，具体是采用PMMA来提升材料的表面硬度，并利用接枝共聚物和增韧剂来提升材料的韧性。但是该材料的铅笔硬度只能达到HB，表面硬度提升有限，无法满足更高的耐划伤和耐刮擦要求。

因此，有必要开发一种同时兼顾高韧性和高硬度的阻燃ABS材料。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种阻燃ABS合金材料及其制备方法与应用。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：

一种阻燃ABS合金材料，其包括如下重量份的组分：

所述增韧剂为具有核壳结构的有机硅/丙烯酸酯复合橡胶。

优选地，所述ABS树脂的胶含量为ABS树脂总重量的18％～35％。若ABS 的胶含量过低，会导致材料的韧性不足，脆性较大；若ABS的胶含量过高，会导致材料的硬度不足；而采用上述胶含量的ABS，可使材料具有较好的韧性和较高的硬度。

更优选地，所述ABS树脂的胶含量为ABS树脂总重量的25％～31％。

优选地，所述PC树脂为低熔指PC树脂，其在300℃、1.2kg测试条件下的熔指为2～5g/10min。本发明配方体系中，采用上述特征参数的PC，才能有效改善材料的韧性。

本发明通过特定配比将上述种类的ABS树脂、PC树脂、PMMA树脂、相容剂和增韧剂等复配，实现了ABS合金材料的高韧性和高硬度。其中，通过调节ABS和PC树脂的比例，来提高材料的韧性；通过加入特定量的PMMA树脂来提高材料的铅笔硬度。但PMMA的加入，会使材料的韧性大幅下降。为此，本发明通过加入增韧剂来缓解材料冲击强度的下降。

然而，普通的增韧剂，例如高胶粉、氯化聚乙烯等，加入材料后，会导致材料的模量下降，刚性不足，同时也会导致材料的铅笔硬度下降。

硅氧烷作为增韧剂，对材料的铅笔硬度没有影响，甚至有所提升，但是其对材料韧性的提升非常有限，且同样会降低材料的刚性。

与上述增韧剂不同的是，有机硅/丙烯酸酯复合橡胶中，以交联的丙烯酸酯及有机硅共聚物作为核，接枝的聚甲基丙烯酸甲酯作为壳，这种核壳结构使得产品可作为单独的粒子分散在基材中，且在增强基体树脂冲击性能的同时，对材料刚性的影响很小。由于对材料的刚性影响小，因此该增韧剂在配方体系中可添加更多的份数，从而大幅提高材料的韧性。并且，其中的有机硅成分可以和PMMA树脂协同，进一步提升材料的铅笔硬度等级，提高材料的耐刮擦性能。

优选地，所述阻燃剂包括溴系阻燃剂和锑系阻燃剂。示例性地，溴系阻燃剂和锑系阻燃剂可按照如下重量比组合使用，溴系阻燃剂:锑系阻燃剂＝(10～15): (3～5)。

优选地，所述溴系阻燃剂包括溴代三嗪、四溴双酚A和溴化环氧中的至少一种。

优选地，所述锑系阻燃剂包括三氧化二锑、五氧化二锑中的至少一种。

优选地，所述相容剂为MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物) 型相容剂，包括如下商品牌号：M-521、M-701中的至少一种，购自日本钟渊化学工业公司。

优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

优选地，所述阻燃ABS合金材料还包括如下重量份的组分：润滑剂0.3～1 份。

优选地，所述润滑剂包括酰胺类、硬脂酸盐类或酯类润滑剂中的至少一种。

本发明还提供了一种所述阻燃ABS合金材料的制备方法，包括：

(1)将配方的所有组分混合均匀，得到预混物；

(2)将预混物用挤出机混炼、挤出、后加工，制得所述阻燃ABS合金材料。

优选地，所述后加工包括拉条、冷却和切粒。

本发明还提供了一种所述阻燃ABS合金材料在制备汽车内饰件中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将ABS树脂、PC树脂和 PMMA树脂以特定配比复配，并利用核壳结构的有机硅及丙烯酸复合橡胶对材料进行增韧和提升硬度，使ABS合金材料同时具有高韧性和高硬度，铅笔硬度达到F以上，韧性达到10.5kJ/m²以上，能够应用于需要耐划伤和高韧性的汽车内饰件等产品中。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例及对比例所用的原料来源如下：

ABS-1#：ABS GP-22，胶含量为:31wt％，德国巴斯夫股份公司；

ABS-2#：ABS 8434，胶含量为25wt％，上海高桥股份有限公司；

ABS-3#：ABS D-670，胶含量为35wt％，国乔石油化学股份有限公司；

ABS-4#：ABS PA-757K，胶含量为18wt％，中国台湾奇美实业股份有限公司；

ABS-5#：ABS DG-MG29，胶含量为38wt％，大沽化工股份有限公司；

PC-1#：PC 7030PJ，熔指(300℃,1.2kg)为4.2g/10min，日本三菱PC(中国) 有限公司；

PC-2#：PC S-2000F，熔指(300℃,1.2kg)为10.0g/10min，日本三菱PC(中国)有限公司；

PC-3#：PC 1300-22NP，熔指(300℃,1.2kg)为22.0g/10min，LG化学有限公司；

PC-4#：PC 1300-03NP，熔指(300℃,1.2kg)为3.0g/10min，LG化学有限公司；

PMMA树脂：PMMA CM-207，LG化学有限公司；

相容剂：M-521日本钟渊化学工业公司；

增韧剂A：有机硅/丙烯酸酯复合橡胶S2001，三菱化学控股株式会社；

增韧剂B：高胶粉ABS POW HR181，韩国锦湖石油化学公司；

增韧剂C：氯化聚乙烯CPE-132C，科利化工有限公司；

增韧剂D：硅氧烷EP-2601，美国道康宁公司；

溴系阻燃剂：溴化环氧F-3014，美国雅宝公司；

锑系阻燃剂：三氧化二锑，华昌锑业公司；

抗氧剂：受阻酚类抗氧剂THANOX 1010，汽巴CIBA精化公司；

润滑剂：硬脂酸锌，东莞市诺佳塑化有限公司。

实施例1～16和对比例1～8

实施例1～16和对比例1～8提供了一种阻燃ABS材料，其配方(重量份) 如表1～3所示，制备方法为：按配方称取各组分，将所有组分加入混合机中混合均匀，得到预混物；将预混物用挤出机混炼、挤出、拉条、冷却、切粒，制得阻燃ABS合金材料。挤出机的挤出温度为180～190℃，转速为300r/min，喂料速度为50kg/h。实施例1～16和对比例1～8中使用的阻燃剂均由溴系阻燃剂和锑系阻燃剂组成，且溴系阻燃剂与锑系阻燃剂的重量比为10:3。

表1

注：表中“-”表示未添加该组分，下同。

表2

表3

将实施例1～16和对比例1～8制备的阻燃ABS材料采用ISO标准测试其相关性能。

性能测试方法如下：

阻燃测试标准：UL 94-2018，样条厚度2.0mm；

悬臂梁缺口冲击强度：ISO 180-2000，A型缺口；

弯曲模量：ISO178：2010；

铅笔硬度：GB/T 6739-2006。

测试结果如表4所示：

表4

注：硬度H＞F>HB＞B＞2B

结果分析：

从实施例1～8可看出：当PMMA含量逐渐增加时，材料的硬度不断提升，韧性下降；当PC-1#含量逐渐增加时，材料的硬度随之下降，韧性提升；当ABS-1# 含量逐渐增加时，材料的硬度随之下降，韧性不断上升；而根据本发明的配方含量将三者搭配时，所得材料在硬度和韧性上均达到了较好的平衡，冲击强度达到10.5kJ/m²以上，铅笔硬度达到F以上。

从实施例2和实施例9～10可看出：增韧剂A的含量改变会对材料的性能产生影响，但以本发明的用量进行添加时，材料在硬度、韧性和刚性上能达到较好的平衡。

从实施例2和对比例1～4可看出：加入增韧剂A(有机硅/丙烯酸酯复合橡胶)能有效提高材料韧性和硬度，并且对材料的刚性影响较小；而加入普通增韧剂(对比例1和对比例2)会导致材料的模量大幅下降，刚性不足；加入硅氧烷增韧剂(对比例3)，虽然可有效提升材料的硬度，但却无法有效提升材料的韧性，还会导致材料的刚性大幅下降。

从实施例2、实施例11～13和对比例5可看出：ABS的胶含量会对材料性能产生影响；若胶含量过低，会导致材料的韧性不足，脆性较大；若胶含量过高，会导致材料的硬度不足。采用胶含量在18wt％～35wt％的ABS时，材料的韧性达到11.4kJ/m²以上，铅笔硬度达到F以上，且刚性也较好，能满足汽车内饰件的应用要求。采用胶含量在25wt％～31wt％的ABS时，材料的韧性达到 14.1kJ/m²以上，铅笔硬度达到H以上，性能更优。

从实施例2和实施例14～16可看出：不同熔指的PC会对材料的性能产生影响，采用熔指(300℃、1.2kg)为2～5g/10min的PC能更好地改善材料的韧性。

从对比例6～8还可看出：当配方体系中同时含有ABS树脂15～25份、PC 树脂30～40份和PMMA树脂25～40份时，增韧剂A才能发挥改善作用，使材料获得较佳的韧性、刚性和硬度。

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

1.一种阻燃ABS合金材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

所述增韧剂为具有核壳结构的有机硅/丙烯酸酯复合橡胶；

所述ABS树脂的胶含量为ABS树脂总重量的25％～35％；

所述PC树脂为低熔指PC树脂，其在300℃、1.2kg测试条件下的熔指为2～5g/10min。

2.如权利要求1所述的阻燃ABS合金材料，其特征在于，所述阻燃剂包括溴系阻燃剂和锑系阻燃剂。

3.如权利要求1所述的阻燃ABS合金材料，其特征在于，所述相容剂为MBS型相容剂。

4.如权利要求1所述的阻燃ABS合金材料，其特征在于，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

5.如权利要求1所述的阻燃ABS合金材料，其特征在于，所述阻燃ABS合金材料还包括如下重量份的组分：润滑剂0.3～1份。

6.如权利要求5所述的阻燃ABS合金材料，其特征在于，所述润滑剂包括酰胺类、硬脂酸盐类或酯类润滑剂中的至少一种。

7.如权利要求1～6任一项所述的阻燃ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将配方的所有组分混合均匀，得到预混物；

8.如权利要求1～6任一项所述的阻燃ABS合金材料在制备汽车内饰件中的应用。