一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及树脂组合物技术领域，具体涉及一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙 烯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技发展，生活水平提高，人类对环保、节约能源的观念的兴起，对更美好的 物质生活的追求，LED逐渐在人类生活中普及，与之相关产品如PC之LED灯罩灯管、PMMA(压 克力）之LED灯罩灯管、LED电视、LED灌封胶等。传统LED灯一般使用光扩散聚碳酸酯(PC)作 为灯罩，光扩散PC是通过在PC树脂中添加光扩散剂，光线在光扩散剂表面类似镜面反射，经 过多次反射，达到光扩散效果。虽然PC具有高的透明度和阻燃性能，但是PC熔融温度高，难 加工，不耐化学试剂，且价格昂贵，限制其在LED行业的应用。 而PMMA，MABS、PS虽然同样具有高透明度，易加工的优势，但是这些材料均为易燃材料， 且耐温性能较低，LED本身发热量很高，也限制了这些材料在LED行业发展。开发高透明高耐 热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料具有非常广泛的应用前景。
[0003] 金发专利CN103289293中便提供了一种透明阻燃抗静电ABS材料、制备方法及其 应用。但是均需要主动添加氧化锑才能达到阻燃性能，而锑是不可再生资源，又是属于重金 属，不利于环境的保护，虽然专利制备的材料具有高透明度，但是材料本身强度较低，未涉 及到耐热性能，在高发热量的LED行业中，尤其是在LED灯管中，存在很大隐患。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种高透明高耐热阻燃丙烯 腈-苯乙烯复合材料，材料中不含重金属锑不仅符合环保要求，还具有优异的透明度、耐热 性能，强度以及良好的阻燃性能和优异的注塑加工性能。
[0005] 本发明的另一目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种高透明高耐热阻燃丙 烯腈-苯乙烯复合材料的制备方法，其工艺简单成熟，制备出的高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料具有优异的透明度、耐热性能，强度以及良好的阻燃性能和优异的注塑加 工性能，能广泛用于LED灯管、灯罩等领域。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0007] -种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料，包括以下重量份的原料： AS类树脂 78-92份 溴系阻燃剂 6-18份 硅系阻燃剂 〇 -1份 增透剂 0.3-0.8份 抗氧剂 0.2-0.4份 润滑剂 0.3-0.6份 所述增透剂的主要成分为环氧树脂。
[0008] 本发明的增透剂的主要成分为环氧树脂，是透明粘稠状液体，牌号A609,生产厂家 为深圳金大全。
[0009] 增透剂具有优异的生物适用性和热稳定性，产品无毒无味，在加工过程中不会产 生气味，是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶 速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光 泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。
[0010] 优选地，本发明的增透剂中环氧树脂的质量百分比为92%以上，增透剂还包括有质 量百分比为1-8%的K胶，k胶是苯乙烯-丁二烯共聚物，属无定型聚合物，透明度高、光泽性 好、耐冲击，加工性能良好，在环氧树脂中加入K胶，可提高材料的透明度，进一步提高本发 明的复合材料的高透明性能。优选地，环氧树脂的质量百分比为94_97%，k胶的质量百分比 为3-6%。
[0011]本发明的硅系阻燃剂阻燃机理主要是迀移阻隔机理，在染色过程中，硅系阻燃剂 迀移至表面，与主材AS燃烧后形成均质碳层绝热炭化(Si-C)层，起到阻隔内部未燃烧AS与 外界氧气接触作用，抑制材料的进一步燃烧，而溴系阻燃剂主要是燃烧过程中，猝灭自由 基，阻止分子链的分解，达到阻燃目的。两种阻燃剂协同使用，更有利于提高阻燃效果，降低 阻燃剂含量。
[0012]优选地，本发明的一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料，包括以下重量 份的原料： AS类树脂 78-92份 溴系阻燃剂 6-18份 硅系阻燃剂 0.1-1份 增透剂 0.3-0.8份 抗氧剂 0.2-0.4份 润滑剂 0.3-0.6份。
[0013]更优选地，本发明的一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料，包括以下重 量份的原料： AS类树脂 80-90份 溴系阻燃剂 8-18份 硅系阻燃剂 0.3-1份 增透剂 0.3-0.5份 抗氧剂 0.2-0.4份 润滑剂 0.4-0.6份。
[0014] 其中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂中的至 少一种。
[0015] 其中，所述硅系阻燃剂是聚硅氧烷，分解温度>345°C，粒径<50nm，比重1.160-1.163的白色球形小颗粒。
[0016] 本发明的硅系阻燃剂，牌号FRMB-5010,生产厂家为美国3M。
[0017]其中，所述AS类树脂为丙烯腈-苯乙烯共聚物AS，MI: 1.5-2.5;拉伸强度>75MPa， 透明度>90%。
[0018] 本发明的基体树脂为丙烯腈(A)及苯乙烯(S)的二元共聚物AS，生产厂家为泰国石 化，牌号为320PC。
[0019] 其中，所述溴系阻燃剂为溴代三嗪，苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物中的一种或两 种的混合物，所述溴系阻燃剂的粒径小于5μπι，优选地，溴系阻燃剂的粒径为2-4μπι，更优选 地，粒径为3μηι。
[0020] 溴代三嗪为一种具有溴/氮协效作用的新型阻燃剂，所述溴系阻燃剂的粒径要求 小于5μηι，粒径的大小会直接对材料透明度与光泽度产生影响，粒径大于5μηι，材料的透明度 越差，光泽度越差。
[0021] 本发明的具有溴/氮协效作用的新型溴系阻燃剂溴代三嗪，牌号为SR245,生产厂 家为日本第一工业制药。苯氧基四溴双酸Α碳酸酯齐聚物，牌号为BC-58，生产厂家为大湖化 学有限公司。
[0022] 其中，所述溴系阻燃剂为溴代三嗪，苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物以质量比为1-2:1-1.5的混合物。本发明的复配的溴系阻燃剂，材料成本低，阻燃性能好且兼具良好的耐 热性能，可提高AS本身热变形温度。
[0023]优选地，溴代三嗪，苯氧基四溴双酸A碳酸酯齐聚物的质量比为0.8-1:1-1.2。
[0024] 苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物作为阻燃剂，有效提高了材料的耐温性能，制得的 复合材料的热变形温度高。
[0025] 本发明的溴系阻燃剂的熔点高，由硅系阻燃剂和溴系阻燃剂复配的阻燃体系，阻 燃性能好且兼具良好的耐热性能，可提高AS本身热变形温度，达到提高材料的耐热性能，突 破了 AS材料在电子电器领域应用的阻燃性差的缺陷。
[0026] 其中，所述润滑剂为聚酰胺蜡，硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸、硬脂酸钙、褐煤蜡、含 有聚酯结构长链醇酯中的一种或一种以上按任意比例混合的混合物。
[0027]本发明的润滑剂优选为聚酰胺蜡，其滴点为135-145°(：，酸值为5-711^1?)11/^，皂化 值为〇,牌号FA1，生产厂家为科莱恩化学股份有限公司，除了起到润滑作用，有利于材料脱 模，还可提高复合材料的透明度。
[0028] 其中，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂以质量比为1:1的混合物； 所述主抗氧剂为四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5_二叔丁 基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的一种或两种； 所述辅助抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇 二亚磷酸酯的至少一种。
[0029] 具体地，主抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，牌号 1010,生产厂家为汽巴精化;辅助抗氧剂双(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，牌号 6280,生产厂家为韩国松原化工有限公司。
[0030] 一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： 步骤Α、按比例称量上述原料，将其放入高速混合机中充分搅拌5-10分钟形成混合料； 步骤Β、将混合料加入到双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒和干燥后，即得成品；其 中，挤出机的加工温度为180-220°C，挤出机的真空度2 0.08MPa，挤出机的长径比为25-40，挤出机的螺杆转速为300-600转/分钟。 本发明的制备方法中的双螺杆挤出机采用的是瑞亚公司生产的65双螺杆挤出机。
[0031]本方法制得的复合材料的密度为1.10-1.13/〇113，熔融指数为2.6-3.2 8/101^11， 拉伸强度为75.5-77.6/10^，断裂伸长率为1.6-2.1%，弯曲强度为118-124/10^，弯曲模量为 3286-3355/MPa，缺 口冲击强度为 1 · 24-1 · 54 KJ/M2，阻燃性能（-0 · 8mm/-l · 6mm)为V2级，热 变形温度为95 · 3-103°C/0 · 45MPa，透明度高达88 · 3-91 · 3。
[0032]本发明的有益效果： (1 )AS是苯乙烯丙烯腈的共聚物，是一种无色透明，具有较高的机械强度的聚丙烯基工 程塑料。AS的化学稳定性、机械强度要比聚苯乙烯，聚碳酸酯好，其不易产生应力开裂，可以 成型复杂结构的产品。但是AS本身阻燃性能较差，限制了其在电子电器领域的应用。本发明 在AS材料中添加反应性溴系阻燃剂，不仅可以改善AS的阻燃性能，添加高熔点的溴系阻燃 剂还可提高AS本身热变形温度，达到提高材料的耐热性能，突破了AS材料在电子电器领域 应用的阻燃性差的缺陷。
[0033] (2)本发明的复合材料中不含重金属锑不仅符合环保要求，还具有优异的透明度、 耐热性能，强度以及良好的阻燃性能和优异的注塑加工性能，能广泛用于LED灯管、灯罩等 领域，透明度高达88.3-91.3，热变形温度为95.3-103°C/0.45MPa，缺口冲击强度为1.24_ 1 · 54 KJ/M2，阻燃性能(-0 · 8_/-1 · 6_)为V2级。
[0034] (3)本发明的硅系阻燃剂阻燃机理主要是迀移阻隔机理，在染色过程中，硅系阻燃 剂迀移至表面，与主材AS燃烧后形成均质碳层绝热炭化(Si-C)层，起到阻隔内部未燃烧AS 与外界氧气接触作用，抑制材料的进一步燃烧，而溴系阻燃剂主要是燃烧过程中，猝灭自由 基，阻止分子链的分解，达到阻燃目的。两种阻燃剂协同使用，更有利于提高阻燃效果，降低 阻燃剂含量，且提高复合材料的热变形温度，提高复合材料的耐热性能。
[0035] (4)由于阻燃剂粒径的大小会对材料透明度与光泽度产生直接影响，本发明的阻 燃剂的粒径小于5μηι，材料的透明度高，光泽度好。
[0036] (5)本发明的主材(AS)是单一体系，且其自身具有透明高光性能，不需要使用相容 剂、增亮剂、矿物或玻纤类填充，材料成本低，综合物理性能优异。
【具体实施方式】
[0037] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0038] 实施例1 本实施例的一种高透明高耐热阻燃丙烯腈-苯乙烯复合材料，包括以下重量份的原料： AS类树脂 90.7份 溴系阻燃剂 8份 硅系阻燃剂 0.5份 增透剂 0.3份 抗氧剂 〇. 2份 润滑剂 0.3份 所述增透剂的主要成分为双酸A型环氧树脂。