CN103059499A - 一种新型阻燃abs复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型阻燃ABS复合材料及其制备方法，由下列重量百分比的原料组成：ABS树脂68~84%，阻燃剂10~20%，ABS-g-MAH5~10%，抗氧剂0.1~1%，其它添加剂0~2%。本发明的优点是：1、本发明中使用的木质素广泛存在，容易获得，生物可降解。制备的复合材料生产工艺简单，成本低，容易工业化。2、本发明提出的ABS复合材料能在保持材料原有力学性能的基础上，具有很好的阻燃性能。

Description

一种新型阻燃ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型阻燃ABS复合材料及其制备方法，属于聚合物改性和加工技术领域。

背景技术

ABS塑料具有良好的耐热性，耐化学腐蚀、电绝缘性和优良的加工性，广泛应用于汽车零件、家用电器中。由于很多场合都要求其具有一定的阻燃性能，如防火外壳、开关等都要求材料的阻燃性能达到UL-94 V-0级，以提高其使用安全性。但ABS树脂本身阻燃性能很低，最常见的方法是添加卤系阻燃剂与三氧化二锑的复合阻燃体系，但其燃烧时会释放大量的烟和有害气体，会对环境和人体造成伤害。同时随着欧盟ROHS指令的推行和材料环保要求的不断提高，无机阻燃剂或磷系、氮系阻燃剂得到一定的使用，无机阻燃剂存在阻燃效率低，添加量大的问题，磷系阻燃剂阻燃效率高，添加量少，但其使材料塑化，影响材料的力学性能，在一定程度上限制其使用范围。

木质素作为一种广泛存在、可再生的重要资源，在制备可降解、可再生的高分子复合材料方面有重要发展前景。木质素填充的聚烯烃复合材料，考虑到相容性问题，一般情况下需对木质素进行改性处理或者体系中添加相容剂来改善。由于木质素可作为一种较好的成炭剂起到阻燃作用，目前已经有一些关于聚烯烃/木质素的阻燃性能的研究。Polymer Degradation and Stability，2012,97,541～546报道了用三氯氧磷和咪唑木质素进行接枝改性，提高了PP/木质素的热稳定性和阻燃性能，该方法需要使用有机溶剂，不够环保且步骤繁琐。Thermochimica Acta,2011,518,59～65研究了木质素含量及相容剂对ABS材料热稳定性和阻燃性能的影响，但单纯使用木质素时阻燃效果有限，很难达到UL-94 V-0级的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本较低、阻燃效果好，同时具备优异的力学性能的新型阻燃ABS复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所述的新型阻燃ABS复合材料是由下列重量百分比的原料组成：

ABS树脂                     68~84%，

阻燃剂                      10~20%，

ABS-g-MAH                   5~10%，

抗氧剂                      0.1~1%，

其它添加剂                  0~2%。

其中，所述的ABS树脂为胶含量为12-20%的高抗冲ABS。

所述的阻燃剂是木质素和无卤阻燃剂的组合物，其中木质素是木浆木质素，未经任何改性处理；所述的无卤阻燃剂是磷系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或者它们的组合物。

所述的磷系阻燃剂是PDP(间苯二酚双磷酸酯)、BDP(双酚A双磷酸酯)和RDXP(RDP的聚合物)中的一种；氮系阻燃剂是MC(三聚氰胺尿酸盐)和  MPP(聚磷酸三聚氰胺)中的一种。

所述的ABS-g-MAH的接枝率为0.8~1.5%。

所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种组合；辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。

所述的主抗氧剂为1010、3114和DSTP中的一种或几种的组合物；所述的辅抗氧剂为168和618中的一种或几种的组合物。

所述的其它添加剂为各种色粉添加剂或色母粒。

上述所述的新型阻燃ABS复合材料的制备方法如下：

(1)按重量配比称取原料；

(2)将各种原料和添加剂在高速混合器中混合5~15分钟；

(3)将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，控制挤出温度为160~220℃，优选180~210℃，经熔融挤出后冷却造粒，制得ABS复合材料。

本发明的优点是：

1、本发明中使用的木质素广泛存在，容易获得，生物可降解。制备的复合材料生产工艺简单，成本低，容易工业化。

2、本发明提出的ABS复合材料能在保持材料原有力学性能的基础上，具有很好的阻燃性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：

在实施例及对比例复合材料配方中，所述的ABS树脂选用台湾奇美公司生产的ABS，商品名为747。所用的木质素为木浆木质素，未经任何改性处理。所用的磷系阻燃剂为RDXP。所用的ABS-g-MAH的接枝率为0.8~1.5%。英国ICE公司产的DSTP，商品名为Negonox DSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公司产的3114，商品名为Irganox3114，化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。辅抗氧剂为Ciba公司产的168，商品名为Irgafos168，化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。此外还包括黑色母。

将各种原料和添加剂在高速混合器中干混5~15分钟；将混合均匀的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出，冷却造粒得到ABS复合材料。

性能评价方式及实行标准:

将按上述方法制备的粒子材料，在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。

拉伸性能测试：按照ISO5271标准进行。

弯曲性能测试：按照ISO178标准进行。

简支梁缺口冲击强度测试：按照ISO179标准进行。

维卡维卡软化温度测试：按照ISO306标准进行。

阻燃性能测试：按照UL-94标准进行。

材料的综合力学性能通过测试所得的弯曲模量、缺口冲击强度以及维卡维卡软化温度的数值进行评判。

实施例及对比例的配方及各项性能测试结果见下各表：

表1实施例1～5和对比例1～5材料配方表（重量%）

表2实施例1～5和对比例1～5测试结果

从实施例1～5可以看出，随着两种阻燃剂含量的增加，复合材料仍然保持了很好的力学性能有所降低，材料阻燃性能则有所增加，考虑材料成本与综合性能，阻燃剂添加量在15%左右最佳；当体系具有相同的阻燃剂含量时，提高木质素的含量，有利于提高材料的力学性能。实施例1～2和对比例1～5可以看出，当阻燃剂含量较低时，虽然复合材料的力学性能较好，但材料的阻燃性能较差。

Claims (10)

1.一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：是由下列重量百分比的原料组成：

ABS树脂     68~84%，

阻燃剂      10~20%，

ABS-g-MAH   5~10%，

抗氧剂      0.1~1%，

其它添加剂  0~2%。

2.根据权利要求1所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的ABS树脂为胶含量为12-20%的高抗冲ABS。

3.根据权利要求1所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的阻燃剂是木质素和无卤阻燃剂的组合物。

4.根据权利要求3所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：其中木质素是木浆木质素，未经任何改性处理；所述的无卤阻燃剂是磷系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或几种的组合物。

5.根据权利要求4所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的磷系阻燃剂是PDP(间苯二酚双磷酸酯)、BDP(双酚A双磷酸酯)和RDXP(RDP的聚合物)中的一种；氮系阻燃剂是MC(三聚氰胺尿酸盐)和MPP(聚磷酸三聚氰胺)中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的ABS-g-MAH的接枝率为0.8~1.5%。

7.根据权利要求1所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种组合；辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种组合。

8.根据权利要求7所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂为1010、3114和DSTP中的一种或几种的组合物；所述的辅抗氧剂为168和618中的一种或几种的组合物。

9.根据权利要求1所述的一种新型阻燃ABS复合材料，其特征在于：所述的其它添加剂为各种色粉添加剂或色母粒。

10.一种制备权利要求1所述新型阻燃ABS复合材料的方法，其特征在于：其具体步骤如下：

(1)按重量配比称取原料；

(2)将各种原料在高速混合器中混合5~15分钟；

(3)将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，控制挤出温度为160~220℃，优选180~210℃，经熔融挤出后冷却造粒，制得ABS复合材料。