CN114702779A - 一种abs复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ABS复合材料及其制备方法和应用,属于功能性塑料技术领域。ABS复合材料,以重量份数计,包括如下组分:再生ABS破碎料70~90份,ABS新料树脂10~30份,增韧剂1~10份,阻燃剂1~10份,阻燃协效剂0.5~5份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.5~2份。本发明的ABS复合材料从再生ABS破碎料中筛选得到溴含量≥40000ppm的再生ABS破碎料,本身具有良好的阻燃效果,极大幅度的减少阻燃剂的用量,达到UL94测试标准V‑0级,实现阻燃ABS的低成本化,并满足部分新料树脂阻燃改性的应用场合,还解决了‑30℃下易发生外力开裂的问题,具备良好的低温韧性性能,满足更多的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及功能性塑料技术领域,更具体地,涉及一种ABS复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
ABS树脂以其优异的综合性能广泛应用于电子电器,汽车、OA设备等领域。但ABS属于易燃高分子材料,发生火灾时威胁到人民的生命和财产安全,因此对ABS的阻燃改性技术一直都是研究热点。
目前对ABS的阻燃改性技术主要还是以溴-锑复配体系,其中最常用的为有机溴化物,十溴二苯乙烷、溴代三嗪、四溴双酚A、溴化环氧树脂等。目前市售有机溴化物、三氧化二锑以及锑酸盐化合物价格非常昂贵,大大增加了材料使用成本,因此实现阻燃ABS的低成本化有其实际意义。现有技术中也有利用无机填料复配的方式替代部分溴系阻燃剂和三氧化二锑的用量,以达到降低阻燃ABS制备成本的目的,但上述方案只能微量减少溴系阻燃剂和锑化合物的使用量,仍然需要使用大量的含溴阻燃剂,阻燃剂的大量添加会明显影响ABS的力学性能,尤其是低温力学性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有ABS复合材料中难以达到阻燃性能和低温力学性能的平衡的缺陷和不足,提供一种回收ABS复合材料,通过高溴含量的再生ABS破碎料和ABS新料树脂作为原料,结合组分的协同作用,极大减少了含溴阻燃剂的使用量,不仅在低含量阻燃剂的情况下达到了V-0级阻燃标准,且解决了再生ABS在低温(-30℃)条件下易发生外力开裂的问题,具备良好的力学性能。
本发明的另一目的在于保护一种回收ABS复合材料的制备方法。
本发明的又一目的在于保护一种回收ABS复合材料在电子电器,汽车和办公设备领域中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括如下组分:
再生ABS破碎料70~90份,ABS新料树脂10~30份,增韧剂1~10份,阻燃剂1~10份,阻燃协效剂0.5~5份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.5~2份;
其中,再生ABS破碎料中溴含量≥40000ppm,密度≥1.14g/cm3,
所述ABS复合材料中丁二烯橡胶的含量为20-30wt%。
其中,需要说明的是:
ABS复合材料中丁二烯橡胶含量的测定方法为:溶解沉淀分离法,即通过有机溶剂(如二氯甲烷)将SAN相以及苯乙烯相进行溶解,而丁二烯作为橡胶相不溶于有机溶剂,从而进行相分离,干燥后得到丁二烯含量。
在本发明的具体实施方式中,阻燃协效剂可以为三氧化二锑、锑酸钠、滑石粉中的一种或多种。
在本发明的具体实施方式中,抗氧剂可以为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂。
在本发明的具体实施方式中,润滑剂可以为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂和硬脂酸类润滑剂中的一种或多种。
本发明的ABS复合材料中采用大量的再生ABS破碎料作为原料,再生ABS破碎料为筛选得到溴含量≥40000ppm的再生ABS破碎料,本身具有一定的阻燃效果,因此,本发明的阻燃剂的用量只需要1~10份,极大幅度的减少阻燃剂的用量,达到UL94测试标准V-0级,实现阻燃ABS的低成本化,且降低了阻燃剂的大量添加会明显影响ABS的力学性能,尤其是低温力学性能,满足部分新料树脂阻燃改性的应用场合。
本发明的ABS复合材料还解决了再生ABS在低温(-30℃)条件下易发生外力开裂的问题,具备良好的力学性能,满足更多的使用要求。本发明的溴含量≥40000ppm的再生ABS破碎料可以通过如下方法筛选得到:
通过密度差异能将高溴含量和低溴含量进行有效分离,溴含量≥40000ppm,密度≥1.14g/cm3,利用波美比重计调节到合适浓度氯化钠水溶液从而进行分离;溴含量每高出5000ppm,密度大约会上升0.01g/cm3;初步筛选后能通过X荧光光谱能对溴含量进行定量分析得到。
优选地,以重量份数计,包括如下组分:
再生ABS破碎料75~85份,ABS新料树脂15~25份,增韧剂3~10份,阻燃剂2~6份,阻燃协效剂1~2份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.5~2份。
在具体实施方式中,优选地,所述再生ABS破碎料中溴含量为40000~50000ppm。溴系阻燃剂的加入会导致材料整体力学性能的下降,溴含量过高虽然更有利于改善阻燃性能,但也会影响材料抗低温开裂性能的平衡。
优选地,所述ABS复合材料中丁二烯橡胶的含量为25-28wt%。
在具体实施方式中,优选地,所述ABS新料树脂中丁二烯橡胶的粒径D90为500~1500nm。
其中,需要说明的是
丁二烯橡胶的尺寸的测定方法为:透射电子显微镜法,即通过将树脂液氮冷却后切片,样品厚度约为60nm,经四氧化锇染色后可观察橡胶相粒径分布。
ABS为三相共聚物,低温开裂性能与橡胶相尺寸关系较密切,在一定丁二烯橡胶粒径范围内,丁二烯橡胶粒径越大,低温条件下可吸收更多的破坏能,在低温条件下分子链缠结更加紧密,具有更优异的低温抗冲击表现。ABS新料树脂可以优选本体法ABS,因其所含丁二烯橡胶粒径较大,橡胶粒径D90为500~1500nm,具有更好的抗低温开裂效果和低温韧性。
进一步优选地,所述ABS新料树脂中丁二烯橡胶的粒径D90为1000~1500nm。
在本发明的具体实施方式中,阻燃剂可以为溴代三嗪、四溴双酚A和十溴二苯乙烷中的一种或多种。
为了进一步降低对ABS复合材料的低温开裂性能和低温冲击性能的影响,本发明的阻燃剂优选为溴代三嗪。
相对于四溴双酚A,溴代三嗪ABS树脂的相容性更好,在加工过程中更有利于减少ABS树脂的分解,更有利于改善ABS复合材料的低温开裂性能。
在本发明的具体实施方式中,增韧剂为高胶粉、氯化聚乙烯和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或多种。
本发明还具体保护一种ABS复合材料的制备方法,包括如下步骤:
将再生ABS破碎料混合均匀,加入其他组分混合均匀,得到混合物料,造粒得到ABS复合材料。
其中,需要说明的是:
本发明的制备方法中,具体混合物料可以制备如下:
将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌30-90秒,按比例加入增韧剂,阻燃剂,阻燃协效剂,抗氧剂,润滑剂后再高速混合30-60秒,得到混合物料。
混合造粒采用双阶单螺杆挤出机,主机转速200转/分钟,主机滤网60~100目,挤出温度为180~190℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为170~180℃,子机滤网60~100目。
本发明的ABS复合材料不仅可以利用再生ABS材料,且复合材料中阻燃剂添加量较少,在达到V-0级阻燃效果的同时极大降低了ABS复合材料的生产成本,还可以保持较好的低温力学性能,具有良好抗低温开裂效果,可以广泛应用于电子电器,汽车和办公设备领域中。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的ABS复合材料从再生ABS破碎料中筛选得到溴含量≥40000ppm的再生ABS破碎料,本身具有良好的阻燃效果,极大幅度的减少阻燃剂的用量,达到UL94测试标准V-0级,实现阻燃ABS的低成本化,并满足部分新料树脂阻燃改性的应用场合。
且本发明的ABS复合材料还解决了再生ABS在低温(-30℃)条件下易发生外力开裂的问题,具备良好的低温韧性性能,满足更多的使用要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明,本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
其中,对本发明的实施例和对比例的原料说明如下:
再生ABS破碎料1:溴含量50000ppm,密度1.16g/cm3;
再生ABS破碎料2:溴含量40000ppm,密度1.14g/cm3;
再生ABS破碎料3:溴含量30000ppm,密度1.12g/cm3;
再生ABS破碎料4:溴含量60000ppm,密度1.18g/cm3;
ABS新料树脂-1:丁二烯橡胶的粒径D90为1000-1500nm,牌号:ABS 275,厂家:高桥石化;
ABS新料树脂-2:丁二烯橡胶的粒径D90为500-800nm,牌号:ABS 8391,厂家:高桥石化;
ABS新料树脂-3:丁二烯橡胶的粒径D90为300-500nm,牌号:ABS DG-417,厂家:天津大沽;
阻燃剂-1:溴代三嗪,牌号:FR-245,厂家:以色列化工;
阻燃剂-2:四溴双酚A,牌号:FR-1524,厂家:以色列化工;
增韧剂:韩国锦湖的HR181,其成分为橡胶含量约为60%粉末状ABS,本发明的其他平行实施例和对比例均为同种;
阻燃协效剂为三氧化二锑,市购可得,本发明的其他平行实施例和对比例均为同种;
抗氧剂为:受阻酚类抗氧剂+和磷酸酯类抗氧剂,质量比为1:1,市购可得,本发明的其他平行实施例和对比例均为同种;
润滑剂为硬脂酸类润滑剂,市购可得,本发明的其他平行实施例和对比例均为同种。
实施例1~5
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括如下表1所示组分。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
再生ABS破碎料-1 | 70 | 90 | 85 | 75 | 80 |
ABS新料树脂-1 | 30 | 10 | 15 | 25 | 20 |
增韧剂 | 1 | 10 | 8 | 3 | 6 |
阻燃剂-1 | 10 | 1 | 2 | 6 | 5 |
阻燃协效剂 | 5 | 0.5 | 1 | 3 | 2 |
抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
润滑剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
实施例1~5的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
实施例6
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,再生ABS破碎料为再生ABS破碎料-2。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
实施例7
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,ABS新料树脂为ABS新料树脂-2。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
实施例8
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,ABS新料树脂为ABS新料树脂-3。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
实施例9
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,阻燃剂为阻燃剂-2。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
实施例10
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,再生ABS破碎料为再生ABS破碎料-4。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
对比例1~4
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括如下表2所示组分。
表2
对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
再生ABS破碎料-1 | 60 | 95 | 90 | 70 | |
ABS新料树脂-1 | 30 | 10 | 10 | 100 | 30 |
增韧剂 | 1 | 10 | 10 | 1 | 1 |
阻燃剂-1 | 10 | 1 | 0.5 | 10 | 20 |
阻燃协效剂 | 5 | 0.5 | 0.5 | 5 | 5 |
抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
润滑剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
对比例1~5的ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
对比例6
一种ABS复合材料,以重量份数计,包括与实施例5基本相同的组分及含量。其区别在于,再生ABS破碎料为再生ABS破碎料-3。
ABS复合材料的制备方法包括如下步骤:
S1.将再生ABS破碎料用烘箱90℃,2h烘干后投入高速混合机,高速搅拌70秒,按比例加入其他组分后再高速混合50秒。
S2.采用双阶单螺杆工艺挤出造粒,主机转速200转/分钟,主机滤网80目,挤出温度为180℃;子机转速为200转/分钟,挤出温度为180℃,子机滤网80目。
结果检测
将实施例和对比例所制得的阻燃ABS复合材料按标准注塑成标准样条,并按表3中的标准进行性能测试。
表3
具体检测结果见下表4。
表4
由对比例和实施例检测结果可以看出,本发明采用溴含量大于等于40000ppm的再生ABS破碎料协同一定丁二烯橡胶的尺寸分布的ABS新料树脂,有效降低了阻燃剂的含量,在达到V-0级阻燃效果的同时还解决了ABS复合材料中应用再生ABS所带来的低温(-30℃)条件下易发生外力开裂的问题,一定丁二烯橡胶的尺寸分布的ABS新料树脂在低温条件下分子链缠结更加紧密,具有更优异的低温抗冲击表现,具有优异的低温落球测试结果,可达到-30℃条件下良好的抗低温开裂效果。
且选择溴含量高的再生ABS能减少阻燃剂的用量,对比新料树脂阻燃改性而言,阻燃剂的用量可显著减少,从而实现低成本化,还有效改善了低温(-30℃)条件下易发生外力开裂的问题。
其中,实施例8-10的低温(-30℃)开裂性能稍差,但仍然具有优异的阻燃性能,也能满足部分室内环境的应用需求,例如用于制备变频器外壳。
对比例4中没有添加再生ABS破碎料,其ABS复合材料的阻燃性能显著下降,只能达到V-2,无法达到V-0级阻燃。
对比例5中,再生ABS破碎料的溴含量为30000ppm,其ABS复合材料阻燃性能明显下降,无法达到V-0级阻燃。溴系阻燃材料的阻燃性能一般具有一定临界溴含量值,低于临界值时,阻燃性能会出现大幅度下降。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种ABS复合材料,其特征在于,以重量份数计,包括如下组分:
再生ABS破碎料70~90份,ABS新料树脂10~30份,增韧剂1~10份,阻燃剂1~10份,阻燃协效剂0.5~5份,抗氧剂0~1.5份,润滑剂0~3份;
其中,再生ABS破碎料中溴含量≥40000ppm,密度≥1.14g/cm3,
所述ABS复合材料中丁二烯橡胶的含量为20-30wt%。
2.如权利要求1所述ABS复合材料,其特征在于,以重量份数计,包括如下组分:
再生ABS破碎料75~85份,ABS新料树脂15~25份,增韧剂3~8份,阻燃剂2~6份,阻燃协效剂1~2份,抗氧剂0.1~1份,润滑剂0.5~2份。
3.如权利要求1所述ABS复合材料,其特征在于,所述再生ABS破碎料中溴含量为40000~50000ppm。
4.如权利要求1所述ABS复合材料,其特征在于,所述ABS新料树脂中丁二烯橡胶的粒径D90为500~1500nm。
5.如权利要求4所述ABS复合材料,其特征在于,所述ABS新料树脂中丁二烯橡胶的粒径D90为1000~1500nm。
6.如权利要求1所述ABS复合材料,其特征在于,所述阻燃剂为溴代三嗪、四溴双酚A和十溴二苯乙烷中的一种或多种。
7.如权利要求6所述ABS复合材料,其特征在于,所述阻燃剂为溴代三嗪。
8.如权利要求1所述ABS复合材料,其特征在于,所述增韧剂为高胶粉、氯化聚乙烯和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物中的一种或多种。
9.一种权利要求1~8任意一项所述ABS复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将再生ABS破碎料混合均匀,加入其他组分混合均匀,得到混合物料,造粒得到ABS复合材料。
10.一种权利要求1~8任意一项所述ABS复合材料在电子电器,汽车和办公设备领域中的应用。
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CN1659225A (zh) * | 2002-04-12 | 2005-08-24 | Mba聚合物公司 | 包含回收塑料的组合物 |
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