专利名称：一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法abs复合物及制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷纤维增强的阻燃本体法ABS复合物及其制备方法。
背景技术：
陶瓷纤维是一种集传统绝热材料、耐火材料优良性能于一体的纤维状轻质耐火 材料，具有低导热率，优良的热稳定性，化学稳定性，无腐蚀性。陶瓷纤维的直径一般为 2 μ m 5 μ m，长度多为30mm 250mm，纤维表面呈光滑的圆柱形，横截面通常是圆形。其结 构特点是气孔率高(一般大于90% )，而且气孔孔径和比表面积大。由于气孔中的空气具 有良好的隔热作用，因而纤维中气孔孔径的大小及气孔的性质(开气孔或闭气孔)对其导 热性能具有决定性的影响。实际上，陶瓷纤维的内部组织结构是一种由固态纤维与空气组 成的混合结构，其显微结构特点在固相和气相都是以连续相的形式存在，因此，在这种结构 中，固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架 间隙之中。正是由于陶瓷纤维具有这种结构，使其气孔率较高、气孔孔径和比表面积较大， 从而使陶瓷纤维具有优良的隔热性能和较小的体积密度。多用于工业绝缘、密封，防护材 料、电热装置绝缘、隔热材料，仪器设备、电热元件的绝缘和隔热材，汽车行业隔热材料等。近年也出现用于印刷电路板的液晶聚酯浸渍陶瓷纤维和用于建筑的增强水泥基 复合材料。未见陶瓷纤维用于ABS塑料改性的报道。苯乙;I；希丙;I；希月青类共聚物，艮口 ABS(acrylnitrile-butadiene-strene copolymer)， 系丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，是一种性能优良的热塑性塑料，具有较高的冲击强 度，耐热性和尺寸稳定性，耐化学药品性能等，由于其具有的种种优点，被广泛应用于工业 零配件，电子电器产品的外壳和传动件，办公设备，以及其它领域。ABS树脂的生产方法很多，目前世界上工业装置上应用较多的是乳液接技掺合法 和连续本体法。近年来连续本体法ABS工艺进一步完善，已逐步确立了其为主要ABS生产 工艺的地位。因为连续本体法ABS树脂由于其独特的性能，本体聚合使用苯乙烯作为溶剂， 它在生产过程中会被完全回收并循环使用，很少残留在最终产品，不需要乳化剂，生产的树 脂拥有天然的白色。而且本体聚合法的过程是连续的，所以树脂的质量十分稳定和一致，在 正常的注塑条件下，其颜色也可以保持稳定，产品的纯净度高还能减少银纹(放射纹)的产 生，有利于提高产品合格率，在保持ABS优越性能的同时使其在应用价值上得到明显的提 升。与乳液法ABS相比，本体法ABS具有高纯净性、低气味低有机散发、低光泽等优点， 比乳液法ABS具有更广泛的应用前景，但本体法ABS树脂其本身的阻燃性极低，氧指数仅为 18左右，且垂直燃烧实验无法达到UL94V-2标准，而使用ABS复合材料的场合往往需要产 品具有阻燃性，因此目前使用ABS树脂的的阻燃改性显得非常重要；由于通用ABS树脂本 身的耐热性能不高，一般热变形温度约82-84°C (ASTM D648，1. 82MPa)，经过阻燃改性后的 ABS树脂耐热温度会进一步下降，因而必须对其进行阻燃改性，也需进一步提高本体法ABS 的耐热性，才能拓宽其应用领域。但在现有的耐热、阻燃等改性研究中，未见报道引入适当的陶瓷纤维作为功能改性组分，提高本体法ABS复合物的耐热、阻燃性能和平衡物理力学 性能。本发明正是从这些角度出发，提供了一种新型的耐热阻燃增强本体法ABS类树脂， 利用复合改性技术在保留了阻燃本体法ABS树脂原有优良阻燃性能和加工性能的基础上， 又利用陶瓷纤维增强和耐热改性的方法提高其热变形温度，从而满足在特定场合对本体法 ABS树脂阻燃性和耐热以及较高力学性能的多重要求。
发明内容
本发明目的是公开一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物及其制备方 法，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足相关领域发展的需要。本发明的阻燃增强本体法ABS复合物，其典型重量份数组成为本体法ABS树脂60 80份；陶瓷纤维5 30份；阻燃剂5 10份；耐热改性剂1-5份；加工助剂2份。本发明采用的基体树脂为本体法ABS类树脂，橡胶相重量含量为8-20 %，如DOW公 司的 ABS3453、3904。本发明采用的陶瓷纤维优选采用经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维，优选河北 溧平奥特斯丁工业有限公司，规格为高温(HT)型的陶瓷纤维，纤维直径2 4微米。对陶瓷纤维进行处理的复合偶联剂重量份数组成为磷酸酯偶联剂20-40份，硅烷偶联剂35-55份，环氧树脂5_15份，缩水甘油酯 15-35 份。磷酸酯偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂，可采用美国Kenrich公司牌号为 KR-238S的产品；硅烷偶联剂的化学名称为乙烯基三乙氧基硅烷，可采用国内青岛海大化工有限公 司牌号为A-151的产品；环氧树脂可采用日本三井化学牌号为R-140的产品；缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)，国内多个厂家均有售。所说的复合 偶联剂用量为基于陶瓷纤维重量为0. 5 2%。处理方法如下先将磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、环氧树脂、缩水甘油酯等处理剂按上面的配比混 合均勻并放置于处理槽中，经拉丝处理后的陶瓷纤维通过处理槽内的复合处理剂处理后 (浸渍5 10秒)即得所需改性处理的陶瓷纤维。处理后的陶瓷纤维能够对材料起到良好的增强作用，使材料具有高模量和刚性， 赋予陶瓷纤维和树脂的良好浸润、包覆，使得陶瓷纤维高耐热、耐火特性在树脂体系中得以 发挥作用。本发明中所说的阻燃剂选自纳米级镁、铝的氧化物或氢氧化物微米级镁、铝的氧 化物及氢氧化物的一种或混合物，微米级主要起协效阻燃剂的作用，能有效的达到阻燃和 抑烟的目的，由于粒径小，其阻燃效果相对会更加突出。
本发明的中采用的耐热改性剂选自α -甲基苯乙烯(a-MS)、间规聚苯乙烯 (SPS)、N-苯基马来酰亚胺(PMI)、双马来酰亚胺(BMI)中的一种或其混合物，其主要作用是 增加高分子链段运动的空间位阻，提高耐热性能。本发明中采用的加工助剂包括润滑剂和偶联剂，这些加工助剂在加工和成型时能 有效改善各组分分散性、减少有害磨擦，从而改善加工性能。润滑剂包括某些脂肪酸盐、脂 肪酸酰胺和/或这些化合物的混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子量聚乙烯、硬 脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBQ等。偶 联剂包括钛酸酯和铝酸酯化合物，如KH-550、KH-560、A-189、101等。本发明的含有陶瓷纤维的阻燃增强ABS复合物的制备方法如下将本体法ABS树脂，耐热改性剂和加工助剂高速搅拌下充分混合，然后精密计量 的送料装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔 化，复合，再经过挤出，拉条，冷却，切粒，得到一步料；然后再将一步料和阻燃剂、加工助剂 高速搅拌下充分混合，通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，通过侧向喂料将陶 瓷纤维计量均勻加入挤出机，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复 合，再经过挤出，拉条，冷却，切粒，最后包装为成品。该方法采用双螺杆挤出设备的长径比至少为32，最好大于36 ；并带有精确的温 度控制和真空排气设备。第一步各段螺杆温度应控制在220 260°C之间，最好在220 255°C之间，第二步的各段螺杆温度应控制在180 220°C之间，最好在190 210°C之间。 螺杆转速在100 600转/分钟之间，最好在300 500转/分钟之间。本发明的产品，既具有很好的阻燃性能，同时又具有高耐热、高表面硬度、高刚性 等特点。阻燃等级可达到UL94V-0，可满足电器外壳、内部结构件类制品的使用要求。本发 明的含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，采用双螺杆挤出设备，具有流程简单、连 续、生产效率高、产品质量稳定的优点。
具体实施例方式实施例1 3本发明的含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物的制备及物理性能见附表 1，采用的测试方法标准见附表2 本实施例中采用的本体法ABS树脂为DOW公司的ABS3453或3904 ；耐热改性剂为 日本电化公司的AS-MS-NA，，为N-苯基马来酰亚胺和AS的共聚物；阻燃剂为阻燃剂为北京 中超海奇科技有限公司生产的粒径小于100纳米的氢氧化镁；陶瓷纤维为河北溧平奥特斯 丁工业有限公司生产的高温(HT)型的陶瓷纤维，纤维直径2 4微米；加工润滑助剂为国 产EBS，还有少量白矿油。材料的制备过程如下所述将本体法ABS树脂，耐热改性剂和加工助剂高速搅拌 下充分混合，然后精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，挤出机螺杆长径比为36 1， 具有强剪切螺纹元件分布组合，各段螺杆温度控制在240 250°C之间，螺杆转速为300 400转/分钟，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复合，再经过挤出， 拉条，冷却，切粒，得到一步料；然后再将一步料和阻燃剂、加工助剂高速搅拌下充分混合， 通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，通过侧向喂料将陶瓷纤维计量均勻加入挤出机，挤出机带有真空排气设备，螺杆长径比为40 1，各段螺杆温度控制在190 200°C 之间，螺杆转速为400 500转/分钟在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的 熔化，复合，再经过挤出，拉条，冷却，切粒，最后包装为成品。
表 权利要求
1. 一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在于，由以下重量份原料 组成
2.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在 于，所述的陶瓷纤维，为经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维，规格为高温(HT)型的陶瓷 纤维，纤维直径2、微米。
3.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在 于，所述的基体树脂为本体法ABS类树脂，橡胶相重量含量为8-20%。
4.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在 于，所述的阻燃剂为纳米级镁、铝的氧化物或氢氧化物微米级镁、铝的氧化物及氢 氧化物的 一种或混合物。
5.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在 于，所述的耐热改性剂为α-甲基苯乙烯(α-MS)、间规聚苯乙烯(SPS)、N-苯基马来酰亚 胺(PMI)、双马来酰亚胺(BMI)中的一种或其混合物。
6.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物的制备方 法，其特征在于，其步骤为将计量好的ABS树脂、耐热改性剂和加工助剂搅拌混合，通过双 螺杆挤出机制得一步料，再将一步料和阻燃剂、加工助剂计量混合，再在双螺杆挤出机中将 陶瓷纤维加入，挤出，造粒获得产品。
7.根据权利要求1所说的一种含有陶瓷纤维的阻燃增强本体法ABS复合物，其特征在 于，所说的加工助剂包括润滑剂和偶联剂。润滑剂包括某些脂肪酸盐、脂肪酸酰胺和/或这 些化合物的混合物，具体包括固体石蜡、液体石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、 硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBQ等。偶联剂包括钛酸酯和 铝酸酯化合物，如 KH-550、KH-560、A-189、101 等。
8.根据权利要求2所说的经过复合偶联剂进行处理的陶瓷纤维，其特征在于，所说的 复合偶联剂，为磷酸酯偶联剂20-40份，硅烷偶联剂35-55份，环氧树脂5_15份，缩水甘油 酯15-35份。本体法ABS树月丨60份-80份、 5份-25份、 5份-10份、 1份"5份、2份。陶瓷纤维 阻燃剂 耐热改性剂 加工助剂
全文摘要
本发明涉及陶瓷纤维增强本体法ABS以及对本体法ABS进行阻燃、耐热改性获得的复合物，其特征在于，由以下重量份原料组成本体法ABS树脂60份-80份、陶瓷纤维5份-25份、阻燃剂5份-10份、耐热改性剂1份-5份、加工助剂2份。本发明的优点是陶瓷纤维作为功能改性组分，具有很好的阻燃性能，同时又具有高耐热、高表面硬度、高刚性等特点，可应用于具有较高阻燃、耐热要求和较高性能要求的电器外壳、内部结构件类制品，特别是色泽要求特殊的外部部件。
文档编号C08K3/22GK102108179SQ20091024723
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者崔贵府 申请人:崔贵府