CN101649094A - 低成本高性能阻燃abs/pvc/petg合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金，该合金是由25～50份ABS树脂、30～70份PVC树脂、5～25份废旧PETG树脂、2～5份增容剂、1.5～4份热稳定剂和0.5～2.5硬脂酸润滑剂共混而成。本发明还公开了该合金的制备方法。由于本发明在构成的合金中使用了熔融温度很低，流动性较好的PETG，因而不仅改善了ABS/PVC合金的加工性能和阻燃性能，还提高了合金的拉伸强度，降低了成本，有效地解决废旧塑料带来的环境污染问题，可以在电子电器，汽车等领域获得更广泛的应用，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于ABS/PVC合金及其制备技术领域，具体涉及一种低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金及其制备方法。
背景技术
ABS树脂虽是一种具有优异常温及低温冲击性能、且耐热性、耐磨性、加工性能俱佳的工程塑料，已被广泛应用于办公用品、电子电器、汽车等重要领域，然而由于其耐候性和耐化学腐蚀性差、易燃、价格昂贵等缺点也限制了它的在更为广泛的领域中使用。
PVC树脂虽以优良的化学稳定性、电绝缘性和自熄性得到了广泛的应用，但因其结构上的缺陷，在热及氧的作用下容易脱HCl，而脱掉的HCl对进一步降解脱HCl又具有催化作用，因而造成了PVC制品热稳定性差、缺口冲击敏感、加工流动性差等问题，使其作为硬质制品应用受到了很大的限制。
将ABS与PVC进行共混改性得到的合金不但具有ABS良好的热性能、加工流动性，还能拥有PVC的良好的机械性能和阻燃性能，且在外观上，合金的表面光泽度、着色性和可装饰性等都比纯PVC好。
国内外关于ABS/PVC合金体系已经作了一些研究。人们普遍认为由于ABS的基体苯乙烯-丙烯腈共聚物SAN和PVC的溶解度参数十分相近，所以ABS和PVC是部分相容的聚合物，具有达到很好复合性能的潜质。SAN中的丙烯腈含量对ABS和PVC的相容性和力学性能有很大影响(Doo Whan Jin，Kyung Ho Shon，Byung Kyu Kim，Han Mo Jeong，Compatibility Enhancement of ABS/PVC Blends，J.Appl.Polym.Sci.，1998；70：705-709)，使用SAN的丙烯腈含量25％的ABS与PVC共混的合金，相对于丙烯腈含量35％的ABS与PVC的相容性更好，界面厚度更厚，冲击性能提高了一倍。研究还发现，ABS和PVC的组份比对于冲击性能的影响与体系的形变机理转变也有关系(C.Zhou，X.Y.Bao，Z.Y.Tan，S.L.Sun，Y.H.Ao，H.D.Yang，H.X.Zhang，Transitionfrom Crazing to Shear Deformation in ABS/PVC Blends，J Polym Sci：Part B，2006；44：687-695)，一般是随着PVC含量的增加，合金的冲击强度随之增加。研究者们认为这是由于随着PVC含量的增加，材料的形变机理由银纹化转变为剪切屈服，因而合金的冲击强度随之而提高。
ABS/PVC合金是于1954年美国Marbon公司首先工业化生产，美国、日本、西欧等有关公司也先后推出各种ABS/PVC合金，以美国Borg Warner公司最为有名，其中有硬质、半硬质、挤出、注射和阻燃等品级，主要用于仪表、航空、汽车、轻工、家电等工业部门，尤其是在汽车和电子电器方面，使用廉价阻燃的ABS/PVC合金替代ABS已成为趋势。但是ABS/PVC合金仍存在不尽如人意的方面：(1)合金中PVC含量达到50％以上时流动性变差，从而降低了合金的加工性能；(2)因合金的阻燃性能受制于PVC含量，PVC含量低于50％后无法达到UL-94标准V-0级别，而提高PVC含量又会损失热稳定性，使之在制造既要求阻燃好，又要求热性能高的制品方面存在困难，限制了其广泛的应用。
发明内容
本发明的首要目的是针对已有技术存在的问题，提供一种低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金。
本发明的次要目的是提供一种制备上述低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金的方法。
本发明提供的低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金，该合金是由以下组分共混而成，各组分的含量均为重量份：
ABS树脂 25～50份
PVC树脂 30～70份
废旧PETG树脂 5～25份
增容剂 2～5份
热稳定剂 1.5～4份
硬脂酸润滑剂 0.5～2.5份
以上合金中所含的增容剂为氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的至少一种。
以上合金中所含的热稳定剂为硫酸甲基锡、二月桂酸二正辛基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅和二盐基硬脂酸铅中的至少一种。
以上合金中所含的废旧PETG树脂是指废旧的1，4环己烷二甲醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明提供的制备上述低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：
(1)将25～50份PVC粉料、1.5～4份热稳定剂和0.5～2.5份硬脂酸润滑剂放入高速混合机中，在温度40～120℃下搅拌混合5～10分钟；
(2)将上述混合料与25～50份ABS树脂、5～25份废旧料PETG树脂和2～5份增容剂放入冷混机中，在温度25～40℃下，混合5～10分钟；
(3)将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃下进行挤出造粒即可，
以上物料的加入量均为重量份。
上述方法中所用的增容剂为氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的至少一种。
上述方法中所用的热稳定剂为硫酸甲基锡、二月桂酸二正辛基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅和二盐基硬脂酸铅中的至少一种。
以上方法中所用的废旧PETG树脂是指废旧的1，4环己烷二甲醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明与已有技术相比，具有以下优点：
1、由于本发明组分中采用了熔融温度很低，流动性较好的PETG，因而即便合金中PVC含量达到50％以上，也能进一步提高ABS/PVC的加工性能，见表1。
2、由于本发明使用的PETG与PVC有协同阻燃效果，因而加入的PETG，可以部分替代PVC并保持优异的阻燃性能，见表1。
3、由于本发明中使用的PETG具有较高拉伸强度，因而其在提高合金的拉伸强度的同时，并没有明显降低合金的冲击强度，见表1。
4、由于本发明提供的合金所选用的原料PETG是废旧PETG回收料，因而既可以大幅度降低产品成本，具有可观的经济效益，还可有效地解决废旧塑料带来的环境污染问题。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行更详细的说明，有必要指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明所作的一些非本质的改进和调整仍应属于本发明的保护范围。
另外，还值得说明的是，以下各实施例和对比例中物料所用份数均为重量份；所得产物的Izod缺口冲击强度是按照GB/T 1834-1996测试的，拉伸强度则是按照GB/T1040-92标准进行测试的，燃烧性能是测试按照UL94标准进行测试的，熔融指数测定按照ASTM D1238-82标准进行测试的，具体数据见表1。
实施例1
将50份PVC树脂粉料、按重量比1∶1比例复配的三盐基硫酸铅和二盐基亚磷酸铅4份和2.5份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度100℃下搅拌混合5分钟；将上述混合料与45份ABS树脂、5份废旧料PETG树脂和3份氯化聚乙烯放入冷混机中，在温度30℃下，混合10分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(双螺杆挤出机一区温度160℃、二区温度170℃、三区温度180℃、四区温度180℃)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例2
将60份PVC树脂粉料、3.5份三盐基硫酸铅和1.5份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度80℃下搅拌混合8分钟；将上述混合料与25份ABS树脂、15份废旧料PETG树脂和各1.5份的氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物放入冷混机中，在温度40℃下，混合5分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例3
将70份PVC树脂粉料、按重量比1∶1比例复配的二盐基硬脂酸铅和硫酸甲基锡3份和1份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度100℃下搅拌混合5分钟；将上述混合料与25份ABS树脂、5份废旧料PETG树脂和各2.5份的氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物放入冷混机中，在温度25℃下，混合8分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例4
将50份PVC树脂粉料、4份硫酸甲基锡和2份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度120℃下搅拌混合5分钟；将上述混合料与40份ABS树脂、10份废旧料PETG树脂和2.5份丙烯腈-苯乙烯共聚物放入冷混机中，在温度33℃下，混合8分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例5
将45份PVC树脂粉料、3.5份二月桂酸二正辛基锡和1.5份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度80℃下搅拌混合10分钟；将上述混合料与30份ABS树脂、25份废旧料PETG树脂和各1.5份的氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物放入冷混机中，在温度40℃下，混合7分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例6
将40份PVC树脂粉料、2份二盐基亚磷酸铅和1份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度60℃下搅拌混合8分钟；将上述混合料与50份ABS树脂、10份废旧料PETG树脂和2份丙烯腈-苯乙烯共聚物放入冷混机中，在温度35℃下，混合5分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
实施例7
将30份PVC树脂粉料、2份二盐基硬脂酸铅和0.5份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度40℃下搅拌混合10分钟；将上述混合料与50份ABS树脂、20份废旧料PETG树脂和5份氯化聚乙烯共聚物放入冷混机中，在温度25℃下，混合8分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
对比例1
将50份PVC树脂粉料、4份三盐基硫酸铅和2份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度100℃下搅拌混合5分钟；将上述混合料与50份ABS树脂放入冷混机中，在温度30℃下，混合10分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
对比例2
将40份PVC树脂粉料、4份硫酸甲基锡和1.5份硬脂酸润滑剂先放入高速混合机中，在温度100℃下搅拌混合5分钟；将上述混合料与60份ABS树脂放入冷混机中，在温度30℃下，混合10分钟；将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃(各区温度同实施例1)下进行挤出造粒后获得，螺杆转速30rpm。
表1
Claims (6)
1、一种低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金，该合金是由以下组分共混而成，各组分的含量均为重量份：
ABS树脂 25～50份
PVC树脂 30～70份
废旧PETG树脂 5～25份
增容剂 2～5份
热稳定剂 1.5～4份
硬脂酸润滑剂 0.5～2.5份
2、根据权利要求1所述的低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金，其特征在于该合金中所含的增容剂为氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的至少一种。
3、根据权利要求1或2所述的低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金，其特征在于该合金中所含的热稳定剂为硫酸甲基锡、二月桂酸二正辛基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅和二盐基硬脂酸铅中的至少一种。
4、一种制备权利要求1～3任一项所述的低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金的方法，该方法的工艺步骤和条件如下：
(1)将25～50份PVC树脂粉料、1.5～4份热稳定剂和0.5～2.5份硬脂酸润滑剂放入高速混合机中，在温度40～120℃下搅拌混合5～10分钟；
(2)将上述混合料与25～50份ABS树脂、5～25份废旧PETG树脂和2～5份增容剂放入冷混机中，在温度25～40℃下，混合5～10分钟；
(3)将上述混合料放入双螺杆挤出机中，在熔融温度160～180℃下进行挤出造粒即可，
以上物料的加入量均为重量份。
5、根据权利要求4所述的制备低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金的方法，其特征在于该方法所用的增容剂为氯化聚乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的至少一种。
6、根据权利要求4或5所述的制备低成本高性能阻燃ABS/PVC/PETG合金的方法，其特征在于该方法所用的热稳定剂为硫酸甲基锡、二月桂酸二正辛基锡、三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅和二盐基硬脂酸铅中的至少一种。
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