一種改性阻燃復合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改性阻燃復合材料，其特征在于，各組分按照重量分配比如下：ABS樹脂60-80份；ABS-g-MAH5-10份；復合炭黑2-3份；ABS高膠粉2-3份；增強劑2-3份；磷系阻燃劑5-10份；氮系阻燃劑5-10份；增容劑 3-5份；抗靜電劑2-3份；（2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸三酯2-3份。本發(fā)明得到的改性阻燃復合材料提高無鹵阻燃ABS材料的阻燃效率，且減少燃燒過程中釋放出的有毒的氣體，低煙少毒。復合炭黑的加入使復合材料具有良好的力學性能，發(fā)熱較快，能滿足環(huán)保要求。抗靜電劑使ABS具有持久的抗靜電效果、良好的機械強度、易于流動加工。ABS-g-MAH的加入在ABS復合材料高強度性能的基礎(chǔ)上提高了抗沖擊強度，擴大了材料的使用范圍。
【專利說明】一種改性阻燃復合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料加工領(lǐng)域，具體涉及到一種改性阻燃復合材料。

【背景技術(shù)】
[0002] ABS樹脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯腈/苯乙烯的共聚物和苯乙烯 / 丁二烯共聚物的共混物，它是丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其 中丙烯腈占15%_35%，丁二烯占5%-30%，苯乙烯占40-60%。隨著三種成分比例的變化，ABS 樹脂的物理機械性能隨之改變。ABS樹脂是一種強度高、韌性好、耐熱、耐低溫、耐化學藥品 腐蝕、機械強度和電器性能優(yōu)良，易于加工成型的熱塑型高分子材料。ABS廣泛用于汽車、電 子電器、建材、包裝、體育用品，機械儀表工業(yè)等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)ABS樹脂在汽車、電子電器、 建材等行業(yè)年需求量的增加，阻燃ABS的需求量逐年增加。
[0003] 長期以來，ABS的阻燃主要采用的是含鹵化合物，其中十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A、八 溴醚等溴系阻燃劑阻燃效果最好，特別是當它們與三氧化二銻聯(lián)用時，可使ABS達到優(yōu)異 的阻燃性能。由于難燃聚合物（PVC)和氯化聚乙烯（CPE)與ABS具有良好的相容性和高 的含氯量，因而也是ABS的一種阻燃劑，并可降低小分子阻燃劑對ABS的力學損失。但這些 含鹵化合物在燃燒中會產(chǎn)生大量的有毒氣體，另外PVC、CPE阻燃的ABS還存在著熱穩(wěn)定性 差、易分解、難加工等缺點。因而在阻燃材料無鹵化呼聲日漸高漲的形勢下，國內(nèi)外研究者 開始紛紛嘗試著將各類無鹵阻燃劑應用于ABS，以期獲得低毒、少煙、高效環(huán)保綠色的無鹵 阻燃ABS產(chǎn)品。
[0004] 目前，ABS樹脂及其合金的無鹵阻燃體系包括含磷、氮、硅阻燃體系以及無機阻燃 體系。氫氧化鋁和氫氧化鎂是最為常用的兩種無機阻燃劑，因具有無毒、抑煙、價格低廉等 優(yōu)勢而廣泛用于ABS的阻燃改性，但是無機粉末填料的阻燃效率較低，添加量達到40%以上 才有可能達到UL94V-0阻燃等級，另外無機阻燃劑與ABS相容性差，大量無機填料使得ABS 樹脂中材料的力學性能下降嚴重，外觀和加工性能急劇惡化。
[0005] 在磷系阻燃體系中，三苯基磷酸酯及其衍生物因阻燃效率較高而被廣泛應用于聚 合物中，但是，當TPP應用于ABS時無產(chǎn)生明顯的阻燃作用。這主要是由于ABS結(jié)構(gòu)中無含 氧官能團，不利于含磷阻燃劑燃燒時形成炭化膜；另一方面則是由于TPP的揮發(fā)溫度比ABS 的加工溫度低，造成了 TPP在ABS加工過程中揮發(fā)滲出，無法達到預期的阻燃效果。針對上 述原因，選用熱穩(wěn)定性較高的磷系阻燃劑以及在磷系阻燃劑中引入?yún)f(xié)效劑可以有效地提高 ABS的阻燃效率。
[0006] 盡管ABS應用廣泛，但由于ABS本身分子結(jié)構(gòu)性能的特性，使得ABS在力學強度 方面，如彎曲強度和壓縮強度較差；在電氣性能方面由于絕緣性能好而易于靜電積累，從而 在電子電氣應用領(lǐng)域受到局限，如用于制造辦公機器傳遞紙張機構(gòu)、IC芯片托架時既要求 在ABS純樹脂性能基礎(chǔ)上提高強度又要賦予抗靜電性能。如何使ABS復合材料具有抗電 性值得研究。
[0007] 因此如何使ABS復合材料具有高性能、高抗沖、抗靜電、高穩(wěn)定性且具有耐熱阻燃 性是本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種改性阻燃復合材料，其特征在于，各組分按照重量分配比如下： ABS樹脂60-80份；ABS-g-MAH 5-10份；復合炭黑2-3份；ABS高膠粉2-3份；增強劑2-3 份；磷系阻燃劑5-10份；氮系阻燃劑5-10份；增容劑3-5份；抗靜電劑2-3份；（2, 4- 二叔丁基苯基）亞磷酸三酯2-3份。
[0009] 上述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述增強劑為硫酸鋇、滑石粉的一種 或二者的混合物。
[0010] 上述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述的磷系阻燃劑包括磷酸鹽、聚磷 酸鹽、焦磷酸鹽中的任一種。
[0011] 上述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述的氮系阻燃劑包括三聚氰胺、三 聚氰胺氰脲酸鹽、雙氰胺及其胍鹽中的任一種。
[0012] 上述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述抗靜電劑為氧化鎂、氧化鈦、氧 化錫、氧化鋁、氧化鉻、氧化鋇中的一種或幾種。
[0013] 上述的磷系協(xié)效阻燃ABS復合材料，其特征在于所含的增容劑為馬來酸酐接枝聚 苯乙烯、馬來酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝SBS、馬來酸酐接枝SBS、馬來酸酐 接枝橡膠、乙烯-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸酯共聚物中的任一種。
[0014] 發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明中提供的阻燃ABS復合材料采用磷系和氮系協(xié)效阻燃體系或磷系和硅系阻燃 劑協(xié)同使用，一方面可以提高無鹵阻燃ABS材料的阻燃效率，提升無鹵阻燃ABS復合材料的 綜合力學性能；而且減少燃燒過程中釋放出的有毒的氣體，低煙少毒。復合炭黑的加入使復 合材料具有良好的力學性能，發(fā)熱較快，能滿足環(huán)保要求?？轨o電劑使ABS具有持久的抗靜 電效果、良好的機械強度、易于流動加工。ABS-g-MAH的加入在ABS復合材料高強度性能的 基礎(chǔ)上提高了抗沖擊強度，同時解決現(xiàn)有技術(shù)存在的燃燒時鹵素分解出的有害氣體，高材 料成本，以及限制了材料的使用范圍等問題。

【具體實施方式】
[0015] 實施例1 將ABS樹脂69份、ABS-g-MAH 5份、復合炭黑2份、ABS高膠粉2份、硫酸鋇2份加入 到高速混合機混料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機中熔融共混擠出，并控制擠出機溫度 范圍為180°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400r/min，熔體壓力為I. 5MPa ;真空度為-0. 04MPa，擠出后經(jīng) 過水槽冷卻到常溫，通過切粒機造粒，再將所得粒料放入烘箱中，溫度范圍為80°C，干燥3 小時，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的磷系阻燃劑磷酸鈉5-10份；三聚氰胺5份；馬 來酸酐接枝聚苯乙烯3份；氧化鎂2份；（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸三酯2份，將以上 組分以及加入導電物料的ABS粒子加入到高速混煉機中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠 出機中擠出，擠出溫度范圍為220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400r/min，熔體壓力為1.5MPa ;真空度 為-0. 04MPa，擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風機吹風干燥后進入切粒機造粒。 所得的磷系協(xié)同阻燃的ABS材料的LOI為25. 6%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0016] 實施例2 將ABS樹脂69份、ABS-g-MAH 5份、復合炭黑2份、ABS高膠粉2份、滑石粉2份加入 到高速混合機混料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機中熔融共混擠出，并控制擠出機溫度 范圍為200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為500r/min，熔體壓力為1.5MPa ;真空度為-0. 04MPa，擠出后經(jīng) 過水槽冷卻到常溫，通過切粒機造粒，再將所得粒料放入烘箱中，溫度范圍為80°C，干燥3 小時，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的聚磷酸鈉5份；三聚氰胺氰脲酸鈉5份；馬來酸 酐接枝ABS 3份；氧化鈦2份；（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸三酯2份，將以上組分以及加 入導電物料的ABS粒子加入到高速混煉機中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機中擠出， 擠出溫度范圍為260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為500r/min，熔體壓力為I. 5MPa ;真空度為-0. 04MPa， 擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風機吹風干燥后進入切粒機造粒。所得的磷系 協(xié)同阻燃的ABS材料的LOI為25. 4%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0017] 實施例3 將ABS樹脂69份、ABS-g-MAH 5份、復合炭黑2份、ABS高膠粉2份、滑石粉2份加入 到高速混合機混料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機中熔融共混擠出，并控制擠出機溫度 范圍為220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為600r/min，熔體壓力為2. 5MPa ;真空度為-0. 04MPa，擠出后經(jīng) 過水槽冷卻到常溫，通過切粒機造粒，再將所得粒料放入烘箱中，溫度范圍為90°C，干燥4 小時，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的焦磷酸鹽5份；雙氰胺5份；甲基丙烯酸縮水甘 油酯接枝SBS3份；氧化錫2份；（2, 4-二叔丁基苯基)亞磷酸三酯2份，將以上組分以及加 入導電物料的ABS粒子加入到高速混煉機中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機中擠出， 擠出溫度范圍為260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為600r/min，熔體壓力為2. 5MPa ;真空度為-0. 04MPa， 擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風機吹風干燥后進入切粒機造粒。所得的磷系 協(xié)同阻燃的ABS材料的LOI為25. 5%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0018] 本發(fā)明一種改性阻燃復合材料中各組分及其重量份數(shù)見表1，相應的物理性能見 表2。實施例制備的一種改性阻燃復合材料按標準尺寸注塑成測試用的標準樣條，其物理性 能分別按我國國家標準和美國UL標準測試。其中ABS樹脂是德國巴斯夫GP22。
[0019] 拉伸強度 GB1040 斷裂伸長率 GB1040 Izod缺口沖擊強度 GB1843 彎曲強度 GB9341 燃燒性 UL94 LOI GB/T 2406-93 表1 對照例和實施例中對應的磷系協(xié)效阻燃ABS的具體配方_

【權(quán)利要求】
1. 一種改性阻燃復合材料，其特征在于，各組分按照重量分配比如下： ABS樹脂60-80份； ABS-g-MAH 5-10 份； 復合炭黑2-3份； ABS高膠粉2-3份； 增強劑2-3份； 磷系阻燃劑5-10份； 氮系阻燃劑5-10份； 增容劑3-5份； 抗靜電劑2-3份； (2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸三酯2-3份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述增強劑為硫酸鋇、 滑石粉的一種或二者的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述的磷系阻燃劑包 括磷酸鹽、聚磷酸鹽、焦磷酸鹽中的任一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述的氮系阻燃劑包 括三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸鹽、雙氰胺及其胍鹽中的任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性阻燃復合材料，其特征在于，所述抗靜電劑為氧化 鎂、氧化鈦、氧化錫、氧化鋁、氧化鉻、氧化鋇中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷系協(xié)效阻燃ABS復合材料，其特征在于所含的增容劑為馬 來酸酐接枝聚苯乙烯、馬來酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝SBS、馬來酸酐接枝 SBS、馬來酸酐接枝橡膠、乙烯-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸酯共聚物中的任一種。
【文檔編號】C08K13/02GK104371255SQ201310347583
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】劉澤華 申請人:青島博研達工業(yè)技術(shù)研究所(普通合伙)