高流动高抗冲高刚性阻燃ABS复合材料及其制备方法与流程

高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及工程塑料改性技术领域，具体是指高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs树脂，丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物，是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，具有优良的抗冲击性、耐热性、耐温性、耐化学药品性及电气性能、易加工性、表面光泽性好等特点，是一种用途极广的热塑性工程塑料；但由于abs组成中含有不饱和“丁二烯”橡胶成份，在耐光老化方面存在严重缺陷，而且abs的极限氧指数(loi)为18％，属于易燃高分子材料，二者导致abs树脂在某些领域中的应用受到严重制约。市场商品化的耐候abs材料大多是采用添加抗光老化剂的办法，可以在短时间内保持一定的效果，但随着时间持续，效果会逐渐变差，而且添加剂成本很高；阻燃abs材料大多采用传统复合阻燃剂阻燃(溴锑)的办法，除大幅度增加阻燃成本外，也严重影响了材料固有力学性能。基于以上分析，制备一种高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料，达到低成本化应用，是本发明解决的关键点。
3.氯化树脂为乙烯基氯化饱和高分子材料，以聚乙烯(pe)链为骨架，经氯化取代反应取代pe链上的氢原子而制得的高分子材料，赋予了一定的阻燃性，该材料具有优良的耐侯性和冲击韧性，与abs材料相容性较好，在制备阻燃abs时，又可以作为协效阻燃材料，减少阻燃剂用量。最重要的是氯化树脂材料的价格较低，远低于abs树脂和阻燃剂的价格，是制备低成本高性能阻燃abs材料的优选原材料。但这种氯化树脂存在致命的缺陷，在与当使用温度超过170℃时，易分解产生氯化氢hcl，而hcl又会加快材料的降解速度，导致材料性能损失很大，生产过程也无法正常进行；而abs分解温度为260℃，一般熔融加工温度在185～210℃，明显高于氯化树脂的分解温度，所以解决材料的热稳定性是本发明的又一个关键点。


技术实现要素：

4.本发明通过原材料各组份材料的特性，并利用各种材料之间的协效作用，通过实验配方验证，制备的高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料，具有良好的高流动性、高冲击强度、高刚性、高阻燃性等综合性能，同时具有较稳定的加工性，在某些领域可以完全替代传统的阻燃abs材料，广泛应用于家用电器、矿用电器、电气控制系统、电工器材、电器外壳、消防安全、通讯等领域。
5.本发明提供的技术方案是：高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料，由以下重量份计的原料组成：abs树脂50
‑
65％、氯化树脂10
‑
20％、阻燃剂18
‑
23％、增韧剂2
‑
5％、抗氧剂0.2
‑
0.5％、润滑剂0.2
‑
0.5％、热稳定剂0.2
‑
0.5％、无机填料0.0
‑
10％。
6.进一步的，所述的abs树脂为熔融流动指数在220℃/10kg测试条件下为15
‑
25g/10min，优选，低含量单体和挥发分残留的abs树脂。
7.进一步的，所述的氯化树脂，氯含量为35％，优选，残余结晶度(tac值)小于10％，分子量较低的产品。
8.进一步的，所述的阻燃剂为2,4,6
‑
三(2,4,6
‑
三溴苯氧基)
‑
1,3,5
‑
三嗪(溴代三嗪)、2,2
‑
双(3,5
‑
二溴
‑4‑
羟苯基)丙烷(tbbpa,四溴双酚a)、三氧化二锑、硼酸锌等，分别按重量份数相对比例是(0～5):(0～3):(0～3):(0～3)，优选，溴代三嗪：四溴双酚a：三氧化二锑＝3:1:1.2。
9.进一步的，所述的增韧剂为abs高胶树脂粉，含胶量约60～65％，优选，含胶量约65％的abs高胶粉。
10.进一步的，所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙粉、硫酸钡，细度大于800目，白度大于95度，优选，滑石粉细度1250目，白度大于95度。
11.进一步的，所述的抗氧剂为四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(即1010)、三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯(即168)、硫代二丙酸双十八酯(即dstp)中的一种或两种以上的复合抗氧剂，优选，四[β
‑
(3，5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(即1010)、三[2.4
‑
二叔丁基苯基]亚磷酸酯(即168)，按1:2的重量份数复配。
[0012]
进一步的，所述的润滑剂为有机酸及其金属皂类、有机酸酰胺类及有机硅化合物中的一种或几种复配，优选，乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸盐复配。
[0013]
进一步的，所述的热稳定剂为有机锡类热稳定剂，如马来酸有机锡或硫醇有机锡，优选，硫醇丁基锡类热稳定剂。
[0014]
本发明中abs树脂是本发明根本原材料，树脂中单体和挥发分残留过多将严重影响材料的基本性能，尤其在阻燃体系和其他共混改性体系中，将明显降低材料的拉伸和冲击强度，影响材料的阻燃性，因此选择相对较低的残留单体和挥发分的abs树脂是本复合材料的基本要求；同时，可以选择不同牌号的abs材料复配(一般选择2个牌号)，充分发挥各自的优越特性，更好的赋予本复合材料的综合性能。
[0015]
本发明中氯化树脂，可以提高复合材料的冲击性能，降低了阻燃剂的加入量，提高阻燃性能，并大幅度降低了材料成本。
[0016]
本发明中热稳定剂，有机锡类热稳定剂可以有效阻止氯化树脂的热降解反应，其中硫醇丁基锡在本复合材料中具有更佳稳定效果。
[0017]
本发明中润滑剂，乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸盐复配可以有效平衡本复合材料的内外润滑作用。
[0018]
本发明中的增韧剂，为abs高胶树脂份，与abs树脂有机相容，可以有效提高abs树脂冲击性能，弥补因加入大量阻燃剂和填料而降低的物理性能，实践证明，含胶量越高效果越好，目前已经商品化的含胶量最高的abs树脂粉约为65％。
[0019]
本发明中的无机填料，是根据材料的加工收缩率、表面刚性、密度等塑料注塑制件的具体技术要求设计的，本复合材料中滑石粉较好，其次碳酸钙粉。无机填料的种类和加入量须根据注塑制件的技术要求进行合理选用。
[0020]
本发明中的其他组份，如抗氧剂等为常用的添加剂；亦可根据注塑制件的技术要求，添加除上述抗氧剂外的光稳定剂、抗静电剂、着色剂等其他助剂，赋予材料不同的性能。
[0021]
高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料的制备方法，具体步骤如下：
[0022]
第一步：将氯化树脂和热稳定剂加入高速混合机中进行混合3
‑
5分钟，制得“预混
料”，待用；
[0023]
第二步：将abs树脂、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、无机填料加入高速混合机中进行混合3
‑
5分钟后变为低速搅拌，加入“第一步”制得的预混料，继续搅拌3
‑
5分钟，制得“混合料”，为生产用料；
[0024]
第三步：将第二步得到的“混合料”，经主喂料器加入到双螺杆挤出机中进行共混密炼挤出、冷却、切粒、均化、包装，得到本专利产品。挤出温度自加料口至机头依次为185℃～215℃，螺杆转速300
‑
450转/分。
[0025]
进一步的，挤出工艺，双螺杆挤出机沿挤出方向，依次设有一个进料口、一个排气口和一个抽真空装置。将混合好的“混合料”从进料口按工艺条件控制加入挤出机进行共混密炼，部分低分子易挥发物质从排气口自然排出，大部分低分子易挥发物质在真空口由抽真空装置强制抽提，真空度
‑
0.06～
‑
0.08mpa。
[0026]
本发明复合材料的性能与双螺杆挤出机的螺杆组合也密切相关，生产本发明材料的螺杆组合为共混偏弱组合，长径比40:1。
[0027]
本发明通过配方原材料的合理搭配，经过特有双螺杆挤出工艺，使得配方各组份原材料达到充分共混，赋予材料高流动性、高冲击强度、高刚性及高阻燃性以及在加工使用过程中的稳定性，最大程度满足注塑行业的对材料的使用要求。
具体实施方式
[0028]
实施例1～6：按重量计，每例总量100kg：
[0029][0030]
制备方法步骤：
[0031]
第一步：将氯化树脂和热稳定剂加入高速混合机中进行混合3
‑
5分钟，制得“预混料”，待用。
[0032]
第二步：将abs树脂、阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、无机填料加入高速混合机中进行混合3
‑
5分钟后变为低速搅拌，加入“第一步”制得的预混料，继续搅拌3
‑
5分钟，制得“混合料”，为生产用料。
[0033]
第三步：将第二步得到的“混合料”，经进料口加入到双螺杆挤出机中进行共混密炼挤出、冷却、切粒、均化、包装，得到本专利产品。挤出温度自加料口至机头依次为185℃、205℃、210℃、215℃、215℃、210℃、200℃、200℃、200℃、205℃，挤出机模头200℃，螺杆转速300
‑
450转/分，真空度
‑
0.06～
‑
0.08mpa。
[0034]
将实施例制备的复合材料，在100℃下，烘干2～4小时，按以下标准制样、测试：熔指(熔体流动速率)按iso1133在220℃/10kg进行；拉伸强度按iso 527
‑
2，样条150mm
×
10mm
×
4mm，速度为50mm/min；弯曲强度按iso 178进行，样条80mm
×
10mm
×
4mm，速度为2mm/min；冲击强度(简支梁缺口冲击强度)按iso 179，样条80mm
×
10mm
×
4mm；阻燃性按ul94垂直燃烧，样条125mm
×
13mm
×
1.6mm。
[0035]
本发明将市场商品化同类产品作为“对比样”，进行对标测试，并在实验室条件下，自创耐温测试项目，以平行对比的办法比较材料的耐温性能。方法：在平板硫化机205℃制取样片200mm
×
200mm
×
1mm，持续保温30min后取出，在样片中央裁取试片50mm
×
50mm，比较试片保温前后色差
△
值(色差仪测试)的相对变化，
△
值越大表明颜色变化越大，热稳定性越差。
[0036]
实施例制样和对比样测试结果汇总如下表格：
[0037][0038]
通过测试数据可以看出，本发明的高流动高抗冲高刚性阻燃abs复合材料的各项性能均与市场同类产品相当，尤其在流动性、冲击性能、弯曲性能以及热稳定性方面都有显著改善，进一步优化复合材料的各组份比例，可以获得更高性能的产品。