CN116178879A - 一种耐候阻燃abs材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐候阻燃ABS材料及其制备方法与应用，属于改性塑料技术领域。本发明的耐候阻燃ABS材料包括以下重量份组分：ABS树脂34～42份，SAN树脂15～25份，CPE树脂15～25份，相容剂2～4份，溴系阻燃剂12～18份，锑系阻燃剂3～5份；所述溴系阻燃剂为高分子溴化环氧树脂。本发明在ABS材料中添加高分子溴化环氧树脂，使制备得到的ABS材料具有更高的光热稳定性能，极大地提升了材料整体的耐候性能；本发明在ABS材料中同时添加ABS树脂、SAN树脂和CPE树脂，三种树脂在特定的含量范围内共同作用改善上述韧性下降的问题，同时不会降低材料的耐候性能。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料技术领域，具体涉及一种耐候阻燃ABS材料及其制备方法与应用。
背景技术
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)，是一种具有高强度、高韧性和高光泽性能，且易于加工成型的热塑型高分子材料。ABS属于易燃树脂，为了满足一般产品的防火要求，需要加入溴锑阻燃剂改性成阻燃ABS材料。但是阻燃ABS中含有的丁二烯橡胶和溴系阻燃剂易分解老化，导致其耐候性能较差，这极大地制约了阻燃ABS在卫浴、家电和汽车等需要耐候性能产品中的应用。
现有技术中制备耐候阻燃ABS的主要途径是添加光热稳定剂或制备ABS合金材料。中国专利CN103772882B采用合金方法制备了一种挤出工艺用耐候阻燃ABS/PET材料，但是其应用范围受限，只能用于挤出成型产品。中国专利CN 111534039A公开了一种耐候阻燃ABS材料及其制备方法，其耐候性能较好，但是该方法首先需要制备胶囊阻燃剂，制备流程繁多且费时较长。
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耐候阻燃ABS材料及其制备方法与应用，解决现有技术中阻燃ABS难以兼顾韧性、耐候的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种耐候阻燃ABS材料，包括以下重量份组分：ABS树脂34～42份，SAN树脂15～25份，CPE树脂15～25份，相容剂2～4份，溴系阻燃剂12～18份，锑系阻燃剂3～5份；所述溴系阻燃剂为高分子溴化环氧树脂；所述高分子溴化环氧树脂的数均分子量为10000～25000。
本发明针对现有技术中阻燃ABS材料难以兼顾韧性、耐候性能的问题，通过对阻燃ABS材料种各组分种类及含量的选择，提供一种阻燃ABS材料，该材料韧性、耐候性高，且易加工。本申请发明人经过大量的实验发现，在ABS材料中添加高分子溴化环氧树脂，其与锑系阻燃剂复配使ABS材料实现阻燃功能，同时，高分子溴化环氧树脂相对传统的溴系阻燃剂(溴代三嗪、四溴双酚A和低分子溴化环氧)，具有更高的光热稳定性能，不容易迁移析出到材料表面，这极大地提升了材料整体的耐候性能。高分子溴化环氧树脂与ABS基体的相容性较差，直接加入ABS，会导致材料韧性大幅下降，基于此，本申请发明人研究发现，在ABS材料中同时使用ABS树脂、SAN树脂和CPE树脂，三种树脂在特定的含量范围内共同作用改善上述韧性下降的问题，同时不会降低材料的耐候性能。本申请发明人经过大量实验发现，高分子溴化环氧树脂的数均分子量对最终制备得到的ABS材料的耐候性能有很大的影响，选择上述数均分子量范围内的高分子溴化环氧树脂，具有更高的光热稳定性能，能够极大的提升材料的耐候性能。本发明的高分子溴化环氧树脂数均分子量的测试方法为端基分析法。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，所述高分子溴化环氧树脂为EP型溴化环氧树脂。溴化环氧树脂根据端基的不同可分为EP型和EC型。本申请发明人研究发现，选用EP型溴化环氧树脂制备ABS材料，相对于EC型溴化环氧树脂，能够显著提高ABS材料的耐候性。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，所述ABS树脂采用本体法合成。所述ABS树脂的丁二烯的重量百分比为20-25％。ABS树脂一般通过两种不同的制造工艺进行生产：本体连续聚合法和批次式乳液法。行业通常将其称为乳液ABS(eABS)和本体法ABS(mABS)。采用乳液法制备的ABS树脂含有较多残单和小分子，而采用本体法制备的ABS树脂中的残单和小分子较少，使用本体法制备的ABS树脂制备的ABS材料的耐候性能会更好。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，所述相容剂为马来酸酐接枝ABS。所述马来酸酐接枝ABS的接枝率为0.8-1.3％。本申请发明人研究发现，马来酸酐接枝ABS兼有弱极性的ABS部分和强极性马来酸酐部分，因此可以改善ABS和高分子溴化环氧之间的相容性，进一步提升材料的韧性。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，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。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，所述溴系阻燃剂和锑系阻燃剂的质量比为4～6：1。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，所述耐候阻燃ABS材料还包括以下重量份组分：光稳定剂0.5～1份、抗氧剂0.3～1份和润滑剂0.5～1份。
作为本发明所述耐候阻燃ABS材料的优选实施方式，包括(a)～(b)中至少一种：
(a)所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；
(b)所述润滑剂为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、酯类润滑剂中的至少一种；
(c)所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂或受阻胺类光稳定剂。
本发明还提供所述的耐候阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取耐候阻燃ABS材料中的各组分，混合均匀得预混物料；
将步骤(1)所得的预混物料经混炼、挤出后加工，得所述耐候阻燃ABS材料。
本发明还提供所述的耐候阻燃ABS材料在制备卫浴、家电和汽车制品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供了一种耐候阻燃ABS材料及其制备方法与应用，本发明通过在ABS材料中同时使用ABS树脂、SAN树脂和CPE树脂，三种树脂在特定的含量范围内共同作用改善阻燃ABS材料韧性下降的问题，同时不会降低材料的耐候性能；在ABS材料中添加高分子溴化环氧树脂，其与锑系阻燃剂复配使ABS材料实现阻燃功能，同时，高分子溴化环氧树脂相对传统的溴系阻燃剂(溴代三嗪、四溴双酚A和低分子溴化环氧)，具有更高的光热稳定性能，不容易迁移析出到材料表面，这极大地提升了材料整体的耐候性能。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、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。
对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
ABS树脂1：ABS 8391，本体法ABS，丁二烯的重量为20％，上海高桥石油化工有限公司；
ABS树脂2：ABS 8434，本体法ABS，丁二烯的重量为25％，上海高桥石油化工有限公司；
ABS树脂3：ABS 0215H，乳液法ABS，丁二烯的重量为23％，中石油吉化分公司；
SAN树脂：SAN NF2200 AK，台湾化学纤维股份有限公司；
CPE树脂：CPE-132C，科利化工有限公司；
高分子溴化环氧1：F-2016，数均分子量为1600，EP型溴化环氧，以色列死海溴公司；
高分子溴化环氧2：F-2100L，数均分子量为10000，EP型溴化环氧，以色列死海溴公司；
高分子溴化环氧3：F-2100，数均分子量为20000，EP型溴化环氧，以色列死海溴公司；
高分子溴化环氧4：F-2100H，数均分子量为25000，EP型溴化环氧，以色列死海溴公司；
高分子溴化环氧5：F-2400E，数均分子量为32000，EP型溴化环氧，以色列死海溴公司；
溴化聚碳酸酯：FG-8500，日本帝人公司；
高分子溴化环氧：F-3100，数均分子量为15000，EC型溴化环氧，以色列死海溴公司；
锑系阻燃剂：三氧化二锑，市售；
马来酸酐接枝ABS：KT-2，接枝率为1.1％，沈阳科通塑胶科技有限公司；
苯乙烯-马来酸酐共聚物：SMA-700，上海华雯电子新材料有限公司；
MBS型相容剂：M-521，日本钟渊化学工业公司；
光稳定剂：TINUVIN 770DF，低分子量受阻胺类光稳定剂，市购，各实施例和对比例中为同种物质；
抗氧剂：亚磷酸酯类抗氧剂亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，市购，各实施例和对比例中为同种物质；
润滑剂：硬脂酸锌，市购，各实施例和对比例中为同种物质。
实施例1～15、对比例1～16
本发明实施例1～15、对比例1～16的耐候阻燃ABS材料的组成组分如表1和表2所示。
表1实施例1～15的耐候阻燃ABS材料的组分(重量份数)
表2对比例1～16的耐候阻燃ABS材料的组分(重量份数)
本发明实施例1～15、对比例1～16的耐候阻燃ABS材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取各原料组分加入高混机中混合均匀，得到预混物；
(2)将制备得到的预混物送入挤出机中混炼、挤出、后加工制得。
将实施例1～15、对比例1～16的耐候阻燃ABS材料制备成样品试样，测试其相关性能，性能检测方法具体为：
(1)阻燃测试标准：测试标准参照《UL 94-2018设备和器具部件材料的可燃性能试验》，样条厚度2.0mm；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：测试标准参照《ISO 180-2000塑料IZOD冲击强度的测定》，缺口类型为A型缺口；
(3)弯曲模量：测试标准参照《ISO 178-2010塑料弯曲性能的测定》；
(4)耐候测试：测试标准参照《ISO 4892-2:2013Cycle1,B1,4,B4(塑料,室外)》，测试168h。
检测结果如表3所示。
表3实施例和对比例的耐候阻燃ABS材料的性能测试结果
由表3可知，实施例2、12与对比例1对比可知，采用本体法制备的ABS树脂，可以提高ABS材料的耐候性；实施例2与对比例4对比可知，高分子溴化环氧树脂相对传统的溴系阻燃剂能够提高ABS材料的耐候性；实施例2与对比例5对比可知，选用EP型溴化环氧树脂制备ABS材料，相对于EC型溴化环氧树脂，能够显著提高ABS材料的耐候性；实施例2、13～14与对比例2、3对比可知，添加数均分子量为10000～25000的高分子溴化环氧树脂，制备得到的ABS材料的冲击强度在18kJ/m2以上，弯曲模量在2000MPa以上，色差小于1，阻燃性达到V-0级别，极大的提升材料的耐候性能；实施例2与对比例15、16对比可知，本发明在ABS材料中同时使用ABS树脂、SAN树脂和CPE树脂，三种树脂在特定的含量范围内共同作用改善阻燃ABS材料韧性下降的问题，同时不会降低材料的耐候性能。
最后应当说明的是，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)
1.一种耐候阻燃ABS材料，其特征在于，包括以下重量份组分：ABS树脂34～42份，SAN树脂15～25份，CPE树脂15～25份，相容剂2～4份，溴系阻燃剂12～18份，锑系阻燃剂3～5份；所述溴系阻燃剂为高分子溴化环氧树脂；所述高分子溴化环氧树脂的数均分子量为10000～25000。
2.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，所述高分子溴化环氧树脂为EP型溴化环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，所述ABS树脂采用本体法合成。
4.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝ABS。
5.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，所述溴系阻燃剂和锑系阻燃剂的质量比为4～6：1。
7.根据权利要求1所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，所述耐候阻燃ABS材料还包括以下重量份组分：光稳定剂0.5～1份、抗氧剂0.3～1份和润滑剂0.5～1份。
8.根据权利要求7所述的耐候阻燃ABS材料，其特征在于，包括(a)～(b)中至少一种：
(a)所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；
(b)所述润滑剂为硅酮类润滑剂、酰胺类润滑剂、酯类润滑剂中的至少一种；
(c)所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂或受阻胺类光稳定剂。
9.根据权利要求1～8任一项所述的耐候阻燃ABS材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按比例称取耐候阻燃ABS材料中的各组分，混合均匀得预混物料；
(2)将步骤(1)所得的预混物料经混炼、挤出后加工，得所述耐候阻燃ABS材料。
10.权利要求1～8任一项所述的耐候阻燃ABS材料在制备卫浴、家电和汽车制品中的应用。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310170428.XA CN116178879A (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种耐候阻燃abs材料及其制备方法与应用 |
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| CN202310170428.XA CN116178879A (zh) | 2023-02-27 | 2023-02-27 | 一种耐候阻燃abs材料及其制备方法与应用 |
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