专利名称：高耐热、高光泽、阻燃的abs改性材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种ABS改性材料，尤其涉及一种高耐热、 高光泽、阻燃的ABS改性材料及其制备方法。
背景技术：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-butadine-styrene copolymer, ABS)由于其具有良好的刚性、硬度、高韧性以及加工流动性，并且成本低、重量轻，因而被广 泛应用于机械、家用电气、日常用具等行业。然而，由于ABS材料中含有丁二烯橡胶，氧指数 为18%左右、属于易燃品，如果要制成家电产品，就需要对其进行阻燃改性。另一方面，汽车 工业和家电行业也对ABS材料的需求增加，如汽车仪表板、格栅、电热水器元件、发热家电 外壳(电吹风等)等都使用ABS材料来生产，但是ABS材料本身的结构特点，在高于100°C 的情况下难以保持其良好的刚性、因此需要对ABS材料做耐热改性。但目前ABS材料的耐 热改性和阻燃改性未能做到同时进行。目前市场上对ABS的阻燃改性主要有四溴双酚A、十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴 化环氧等。其中，四溴双酚A体系是用量最广泛的，其主要优点在于，能够较好地保持ABS 树脂的性能、且价格低廉。但是存在着流动性过高、不耐温，导致容易烧焦、底色较黄而不能 配色成较白较透的效果；十溴二苯乙烷体系的主要优点在于，不需要添加其他助剂、只需要 选择合适的底料就可以做出阻燃、热变形温度在90°C以上的产品，但是其缺点也很明显，不 耐冲击、韧性差、颜色较黄，使用的范围有限。十溴二苯醚的主要优点是价格低廉，但是燃烧 过程中异味太重、烟很大，由于环保问题已经被禁用。溴化环氧阻燃剂使用的时候不需要与 锑复配、可以很好的避免因锑中含有砷而环保方面受限，而且溴化环氧树脂的分解温度较 高(300°C以上)，因而不会出现黄变、烧料的现象，但是其熔点较ABS树脂高出不少，因此在 注塑较大制件过程中，因部分区域未来得及融化、易粘模具。目前市场上的ABS耐热改性主要有与PC等材料做成合金、加入耐热剂改性、聚合 过程中引入耐热单体等方式。在聚合过程中引入耐热单体，在实现方式上较为复杂，而且对 ABS材料耐热性的提升有限；与聚碳酸酯PC做成合金材料，可以由PC含量的改变而对力学 性能、耐热性做很好的控制，但是注塑过程中由于流动性的大幅度下降、且价格较高；与聚 酰胺PA6共混改性成合金材料，则在低负荷条件下(0. 45Mpa)HDT以及Vicat软化点较高， 在汽车内饰件方面具有非常大的用量，但是PA/ABS合金材料属于 光材料，因此在家电外 壳等要求良好的表面效果的方面的应用很小，在较高负荷条件下(1. 82Mpa)HDT依然较低。目前市场上的高光泽ABS材料主要有采用丙烯腈含量较高的ABS原料、与PC、 PMMA等材料共混改性成高光泽合金材料。其中，与PMMA共混改性成PMMA/ABS合金，采用 合适的黑色母，可以制得表面光泽非常好的ABS材料，而且具有良好的加工流动性、较好的 力学强度。但是如果向所制得的高光泽ABS材料中加入阻燃剂，往往使得ABS材料的表面 变得雾蒙蒙的哑光效果了。这主要是由于阻燃剂与ABS基体树脂不能在分子级别良好的相 容，只是实现了宏观上的均相、微观上的分相，在材料表面上未能形成微光上的“平整”的表面、导致光线散射、也就是出现雾蒙蒙的 光效果了。 由以上可以得知，目前ABS改性材料在高耐热性、良好的表面光泽和阻燃性能之 间不能得到协调，限制了 ABS改性材料的使用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种同时达到高 耐热、高阻燃并具有高光泽的ABS改性材料。本发明进一步要解决的技术问题是在于，提供一种工艺简单、操作方便的高耐热、 高阻燃并具有高光泽的ABS改性材料的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高耐热、高光泽、阻燃的ABS改 性材料，由以下重量份数的原料制成
ABS
SAN
阻燃剂
耐热剂
相容剂
抗氧剂
润滑剂
20. 3 75. 8 5 30 13 23 5 15 1 10 0. 1 0. 7 0. 1 1. 0。
高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料中，优选由以下重量份数的原料制成ABS40 ‘ 71
SAN5 20
阻燃剂15 , 20
耐热剂6
相容剂2
抗氧剂0. 2
润滑剂0. 2
12 7
0. 5 0. 5。
其中，所述ABS的密度为1.03 丁二烯的质量百分含量为40% 50%。
其中，所述的阻燃剂为三溴苯氧基 比为3
1. 08g/cm3，熔点180 190°C，其中ABS的组分嗪与三氧化二锑的复配混合物，二者的质量
其中，所述的阻燃剂为 1。其中，所述的SAN为苯乙烯和丙烯腈的共聚物，其熔融指数为15 40g/10min。其中，所述的耐热剂为N-苯基接枝马来酰亚胺。其中，所述的相容剂为苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物，其中马来酸酐的接枝 率为6 20%。其中，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂四
季戊四醇酯和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的复配混合物，两 者的质量比为2 1 2 4。其中，所述的润滑剂为N，N'-乙撑双硬脂酰胺。一种制备高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料的方法，包括以下步骤
a 按重量配比称取ABS、SAN和润滑剂，混合2分钟以上；b 按重量配比称取除步骤a中的其他原料，与步骤a中混合好的原料一起加入到 混合器中继续混合直至均勻；c 将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下螺杆转速200 450转/分钟，螺杆温度为180 220°C，停留时间为1 2分钟，熔体压力为10 20Mpa ；d 挤出后得到的粒子在60 90°C下烘干2 4小时。本发明的高耐热、高光泽、阻燃的ABS材料，具有良好耐热性能、较好的表面外观 以及阻燃性；采用的阻燃体系能够在较大程度上保留ABS原料的冲击韧性，而且所采用的 各个原料、助剂都是环保无毒的，因此极大地拓展了阻燃ABS材料的使用范围。本发明中， ABS为高韧性类型，耐热、阻燃改性后得到的产品还能具有良好的韧性，SAN具有良好的高 耐热性、高刚性、同时能很好地提高产品的表面光泽，阻燃剂具有良好的阻燃效率、很好的 热稳定性、产品表面具有很好的光泽。ABS材料集合了苯乙烯具有的光泽性和成型性、丙烯腈具有的刚性和耐药品性以 及优异的机械性能、丁二烯具有的耐冲击性，耐热、阻燃改性后，可以极大地拓展其使用范围。SAN具有极好的流动性和抗耐溶剂性以及刚性，具有非常好的表面光泽性和刚性， 可以很好地提高ABS材料的表面光泽和耐热温度。N-苯基马来酰亚胺是目前最为行之有效且性价比较出色的改性助剂，制得的ABS 耐热材料较好地保留了原有的力学性能，且具有良好的表面光泽。本发明采用三嗪类阻燃剂，具有环保、阻燃效率高、对力学性能的影响较小的优 点，由于该阻燃剂分解温度较高，因此能适用于耐热ABS的较高加工温度过程中。相容剂采用苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物(SAM)，其中含有的苯乙烯基团与 N-苯基接枝马来酰亚胺中的N-苯基、与阻燃剂中的三溴苯氧基具有良好的相容性，对提升 耐热性有极大的帮助；同时SAM也可以作为ABS的耐热改性剂，还提高ABS材料的表面光 泽。N, N’ -乙撑双硬脂酰胺作为润滑剂，改善了材料的加工流动性，降低摩擦系数，提 高表面光泽，同时对ABS材料中的阻燃剂、耐热剂的均勻分布也有很大的改善作用。
具体实施例方式以下结合具体的实施方式，对本发明进行进一步地详细说明。以下实施例中，ABS选用LG公司型号为HI-140或CHIMEI的747S、749SK的产品； SAN选用LG公司型号为S695T或CHIMEI公司型号为PN-138H、台湾台化公司型号为NE3200 的产品；阻燃剂选用以色列死海溴公司型号为FR-245的产品与三氧化二锑以3 1的比例
复配使用。本实施例选用的原料ABS的密度范围为1. 03 1. 08g/cm3，熔点180 190°C，选 用的SAN的熔融指数为15 40g/10min。实施例1、选用原料的重量份数为ABS 75. 8份、SAN5份、阻燃剂(三溴苯氧基三 嗪与三氧化二锑的复配混合物)13份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)5份、相容剂(苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)1份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的 复配混合物)0. 1份、润滑剂(N，N'-乙撑双硬脂酰胺)0. 1份。其中，ABS的组分丁二烯的 质量百分含量为40%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝率 为6%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 0.5。制备方法称取上述原料，先将ABS、SAN和润滑剂混合均勻后，再将其他原料加入 高混机中，搅拌混合2分钟；将混合好的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的粒子在 60°C下，烘干4小时。其中双螺杆挤出机的螺杆转速为200转/分钟，螺杆温度为220°C，停 留时间为2分钟，熔体压力为20Mpa。实施例2、选用原料的重量份数为ABS 62. 6份、SAN11份、阻燃剂(三溴苯氧基三 嗪与三氧化二锑的复配混合物)15份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)8份、相容剂(苯 乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)3份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的 复配混合物)0. 2份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 2份。其中，ABS的组分丁二烯的 质量百分含量为50%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝率 为20%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 1。制备方法称取上述原料，先将ABS、SAN和润滑剂混合均勻后，再将其他原料加入 高混机中，搅拌混合5分钟；将混合好的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的粒子在 90°C下，烘干2小时。其中双螺杆挤出机的螺杆转速为450转/分钟，螺杆温度为220°C，停 留时间为1分钟，熔体压力为lOMpa。实施例3、选用原料的重量份数为ABS48. 4份、SAN 17份、阻燃剂(三溴苯氧基三 嗪与三氧化二锑的复配混合物)18份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)11份、相容剂(苯 乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)5份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的 复配混合物)0. 3份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 3份。其中，ABS的组分丁二烯的 质量百分含量为45%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝率 为11%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 1.5。制备方法称取上述原料，先将ABS、SAN和润滑剂混合均勻后，再将其他原料加入 高混机中，搅拌混合3分钟；将混合好的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的粒子在 70°C下，烘干3. 5小时。其中双螺杆挤出机的螺杆转速为300转/分钟，螺杆温度为200°C， 停留时间为1. 5分钟，熔体压力为15Mpa。实施例4、选用原料的重量份数为ABS 34份、SAN 24份、阻燃剂(三溴苯氧基三 嗪与三氧化二锑的复配混合物)21份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)13份、相容剂(苯 乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)7份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的 复配混合物)0. 5份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 5份。其中，ABS的组分丁二烯的 质量百分含量为42%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝率 为15%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 2。制备方法称取上述原料，先将ABS、SAN和润滑剂混合均勻后，再将其他原料加入 高混机中，搅拌混合4分钟；将混合好的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的粒子在 80°C下，烘干2. 5小时。其中双螺杆挤出机的螺杆转速为350转/分钟，螺杆温度为190°C， 停留时间为1. 8分钟，熔体压力为16Mpa。实施例5、选用原料的重量份数为ABS 20. 3份、SAN 30份、阻燃剂(三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的复配混合物)23份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)15份、相容剂(苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)10份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧 剂的复配混合物)0. 7份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 7份。其中，ABS的组分丁二 烯的质量百分含量为48%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接 枝率为18%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 1.2。制备方法同实施例1在此不再详述。实施例6、选用原料的重量份数为ABS 40份、SAN 20份、阻燃剂(三溴苯氧基三 嗪与三氧化二锑的复配混合物)20份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)6份、相容剂(苯 乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)2份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的 复配混合物)0. 4份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)1. 0份。其中，ABS的组分丁二烯的 质量百分含量为46%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝率 为16%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 1.3。制备方法同实施例1在此不再详述。实施例7、选用原料的重量份数为ABS 71. 6份、SAN 22份、阻燃剂(三溴苯氧基 三嗪与三氧化二锑的复配混合物)16份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)12份、相容剂 (苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)2份、抗氧剂(受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂 的复配混合物)0. 6份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 8份。其中，ABS的组分丁二烯 的质量百分含量为43%;三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质量比为3 1，马来酸酐的接枝 率为8%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1 0.7。制备方法同实施例1在此不再详述。对比例1 选用原料的重量份数为ABS60. 4份、SAN18份、耐热剂(N-苯基接枝马 来酰亚胺)12份、相容剂(苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物)3份、抗氧剂(受阻酚类 抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物)0. 3份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 3 份。其中，ABS的组分丁二烯的质量百分含量为43% ；三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质 量比为3 1，马来酸酐的接枝率为8%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为 1 0. 7。制备方法同实施例1在此不再详述。对比例2 选用原料的重量份数为ABS64. 4份、SAN18份、相容剂(苯乙烯、丙烯 腈与马来酸酐的共聚物)3份、耐热剂(N-苯基接枝马来酰亚胺)12份、抗氧剂(受阻酚类 抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物)0. 3份、润滑剂(N，N’ -乙撑双硬脂酰胺)0. 3 份。其中，ABS的组分丁二烯的质量百分含量为43% ；三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的质 量比为3 1，马来酸酐的接枝率为8%，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为 1 0. 7。制备方法同实施例1在此不再详述。将以上根据实施例1 5和对比例1、2制得的ABS材料，按照实际所需的注塑条 件制备测试样条，具体的注塑条件为温度180 230°C，注塑压力50 130Mpa，注塑速度 20 80mm/s。具体的性能检测项目包括1、拉伸强度、断裂伸长率按照标准ASTM D-638检测；
2、弯曲强度、弯曲模量按照标准ASTM D-790 (20mm/min)检测；3、悬臂梁缺口冲击强度按照标准ASTM D-256 (l/8inch缺口，23°C )检测；4、比重按照标准 ASTM D-792 (23°C )检测；5、热变形温度在1. 82Mpa的条件下，按照标准ASTM D648 (l/4inch，120°C/hr)检 测；6、阻燃性按照标准UL94检测(测试1. 6mm)实施例1 5和对比例1制得的样品性能见表1。表 1 从表1中可以看出随着SAN和耐热剂的增加，材料的热变形温度得到明显的提 升，但是反映材料韧性的性能参数如断裂伸长率和冲击强度则出现明显的下降；而从实际 的材料和产品外观来看，随着SAN的含量的增加，表面光泽呈现明显改善的趋势.选择合适 的各组分比例，如实施例3和实施例4，可以制得兼具阻燃、高耐热、高光泽的材料。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。
权利要求
一种高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成ABS20.3～75.8SAN5～30阻燃剂 13～23耐热剂 5～15相容剂 1～10抗氧剂 0.1～0.7润滑剂 0.1～1.0。
2.根据权利要求1所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，由以下重 量份数的原料制成ABS40 --71SAN5 20阻燃剂15 --20耐热剂6 12相容剂2 7抗氧剂0. 2 0润滑剂0. 2 0
3.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所述 ABS的密度为1. 03 1. 08g/cm3，熔点180 190°C，其中ABS的组分丁二烯的质量百分含 量为40% 50%。
4.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所述 的阻燃剂为三溴苯氧基三嗪与三氧化二锑的复配混合物，二者的质量比为3 1。
5.根据权利要求1或2所述的一种高耐热、高光泽、阻燃级ABS改性材料，其特征在于， 所述的SAN为苯乙烯和丙烯腈的共聚物，其熔融指数为15 40g/10min。
6.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所述 的耐热剂为N-苯基接枝马来酰亚胺。
7.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所述 的相容剂为苯乙烯、丙烯腈与马来酸酐的共聚物，其中马来酸酐的接枝率为6 20%。
8.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所 述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂四-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇 酯和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4 二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的复配混合物，两者的质量比为 2 1 2 4。
9.根据权利要求1或2所述的高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料，其特征在于，所述 的润滑剂为N，N'-乙撑双硬脂酰胺。
10.一种制备高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料的方法，其特征在于，包括以下步骤a 按重量配比称取ABS、SAN和润滑剂，混合2分钟以上；b 按重量配比称取除步骤a中的其他原料，与步骤a中混合好的原料一起加入到混合器中继续混合直至均勻；C 将步骤b中混合好的原料投入到双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下螺杆转速200 450转/分钟，螺杆温度为180 220°C，停留时间为1 2分 钟，熔体压力为10 20Mpa ；d 挤出后得到的粒子在60 90°C下烘干2 4小时。
全文摘要
本发明公开一种高耐热、高光泽、阻燃的ABS改性材料及其制备方法，材料包括ABS、SAN、阻燃剂、耐热剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂，制备方法是称取原料按照配料次序加入高混机中搅拌混合至少2分钟；将混合好的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速200～450转/分钟，螺杆温度为180～220℃，停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～20MPa；挤出后得到的粒子60～90℃烘干2～4小时。本发明提供一种同时达到高耐热、高阻燃并具有高光泽的ABS改性材料。
文档编号C08K5/3492GK101875753SQ20091011038
公开日2010年11月3日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者谭善兴 申请人:深圳市科聚新材料有限公司