專利名稱：一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)abs復(fù)合物及制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷纖維增強(qiáng)的阻燃ABS復(fù)合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷纖維是一種集傳統(tǒng)絕熱材料、耐火材料優(yōu)良性能于一體的纖維狀輕質(zhì)耐火 材料，具有低導(dǎo)熱率，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性，無腐蝕性。陶瓷纖維的直徑一般為 2 μ m 5 μ m，長度多為30mm 250mm，纖維表面呈光滑的圓柱形，橫截面通常是圓形。其結(jié) 構(gòu)特點是氣孔率高(一般大于90% )，而且氣孔孔徑和比表面積大。由于氣孔中的空氣具 有良好的隔熱作用，因而纖維中氣孔孔徑的大小及氣孔的性質(zhì)(開氣孔或閉氣孔)對其導(dǎo) 熱性能具有決定性的影響。實際上，陶瓷纖維的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)是一種由固態(tài)纖維與空氣組 成的混合結(jié)構(gòu)，其顯微結(jié)構(gòu)特點在固相和氣相都是以連續(xù)相的形式存在，因此，在這種結(jié)構(gòu) 中，固態(tài)物質(zhì)以纖維狀形式存在，并構(gòu)成連續(xù)相骨架，而氣相則連續(xù)存在于纖維材料的骨架 間隙之中。正是由于陶瓷纖維具有這種結(jié)構(gòu)，使其氣孔率較高、氣孔孔徑和比表面積較大， 從而使陶瓷纖維具有優(yōu)良的隔熱性能和較小的體積密度。多用于工業(yè)絕緣、密封，防護(hù)材 料、電熱裝置絕緣、隔熱材料，儀器設(shè)備、電熱元件的絕緣和隔熱材，汽車行業(yè)隔熱材料等。近年也出現(xiàn)用于印刷電路板的液晶聚酯浸漬陶瓷纖維和用于建筑的增強(qiáng)水泥基 復(fù)合材料。未見陶瓷纖維用于ABS塑料改性的報道。ABS樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性塑料，具有較高的沖擊強(qiáng)度，耐熱性和尺寸穩(wěn)定 性，由于其具有的種種優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)零配件，電子電器產(chǎn)品的外殼和傳動件，辦 公設(shè)備，以及其它領(lǐng)域。但ABS樹脂其本身的阻燃性極低，氧指數(shù)僅為18左右，且垂直燃燒 實驗無法達(dá)到UL94V-2標(biāo)準(zhǔn)，但使用ABS樹脂的場合往往需要產(chǎn)品具有阻燃性，因此目前使 用ABS樹脂的的阻燃改性顯得非常重要；由于通用ABS樹脂本身的耐熱性能不高，一般熱變 形溫度約82-84°C (ASTM D648，1. 82MPa)，經(jīng)過阻燃改性后的ABS樹脂耐熱溫度會進(jìn)一步下 降，因而必須對其進(jìn)行阻燃改性，也需進(jìn)一步提高ABS的耐熱性，才能拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。但 在現(xiàn)有的耐熱、阻燃等改性研究中，未見報道引入適當(dāng)?shù)奶沾衫w維作為功能改性組分，提高 ABS復(fù)合物的耐熱、阻燃性能和平衡物理力學(xué)性能。本發(fā)明正是從這些角度出發(fā)，提供了一 種新型的耐熱阻燃增強(qiáng)ABS類樹脂，利用復(fù)合改性技術(shù)在保留了阻燃ABS樹脂原有優(yōu)良阻 燃性能和加工性能的基礎(chǔ)上，又利用陶瓷纖維增強(qiáng)和耐熱改性的方法提高其熱變形溫度， 從而滿足在特定場合對ABS樹脂阻燃性和耐熱以及較高力學(xué)性能的多重要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是公開一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物及其制備方法，以克 服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，滿足相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。本發(fā)明的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其典型重量份數(shù)組成為ABS 樹脂 55 80 份；陶瓷纖維 10 25份；
阻燃劑 3 10份；耐熱改性劑1-5份；加工助劑 2-5份。本發(fā)明采用的基體樹脂為ABS類樹脂，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物 (ABS)、丙烯腈-乙烯丙烯彈性體-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元 共聚物(ASA)，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(MBQ等，或是以上樹脂的混 合物。本發(fā)明采用的陶瓷纖維優(yōu)選采用經(jīng)過復(fù)合偶聯(lián)劑進(jìn)行處理的陶瓷纖維，優(yōu)選河北 溧平奧特斯丁工業(yè)有限公司，規(guī)格為高溫(HT)型的陶瓷纖維，纖維直徑2 4微米。對陶瓷纖維進(jìn)行處理的復(fù)合偶聯(lián)劑重量份數(shù)組成為磷酸酯偶聯(lián)劑20-40份，硅烷偶聯(lián)劑35-55份，環(huán)氧樹脂5_15份，縮水甘油酯 15-35 份。磷酸酯偶聯(lián)劑為螯合型焦磷酸鈦酸酯偶聯(lián)劑，可采用美國Kenrich公司牌號為 KR-238S的產(chǎn)品；硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)名稱為乙烯基三乙氧基硅烷，可采用國內(nèi)青島海大化工有限公 司牌號為A-151的產(chǎn)品；環(huán)氧樹脂可采用日本三井化學(xué)牌號為R-140的產(chǎn)品；縮水甘油酯為異氰尿酸三縮水甘油酯(TGIC)，國內(nèi)多個廠家均有售。所說的復(fù)合 偶聯(lián)劑用量為基于陶瓷纖維重量為0. 5 2%。處理方法如下先將磷酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯等處理劑按上面的配比混 合均勻并放置于處理槽中，經(jīng)拉絲處理后的陶瓷纖維通過處理槽內(nèi)的復(fù)合處理劑處理后 (浸漬5 10秒)即得所需改性處理的陶瓷纖維。處理后的陶瓷纖維能夠?qū)Σ牧掀鸬搅己玫脑鰪?qiáng)作用，使材料具有高模量和剛性， 賦予陶瓷纖維和樹脂的良好浸潤、包覆，使得陶瓷纖維高耐熱、耐火特性在樹脂體系中得以 發(fā)揮作用。本發(fā)明中采用的阻燃劑包括如下的阻燃劑十溴二苯醚，四溴雙酚A及其衍生物， 溴化環(huán)氧樹脂及其衍生物，十溴二苯乙烷，溴化茚，三-三溴苯基三唷，乙基-雙(四溴苯鄰 二甲酰亞胺)等，或者是以上阻燃劑的混合物。本發(fā)明的中采用的耐熱改性劑為取代苯乙烯的聚合物，其中取代苯乙烯包括 4-丁基苯乙烯，2-甲基苯乙烯，2，5_ 二甲基苯乙烯，α-甲基苯乙烯等；耐熱改性劑還包括 馬來酰亞胺，其中包括N-異丙基馬來酰亞胺，N-環(huán)己基馬來酰亞胺，聚(Ν-η-十八烷基馬 來酰亞胺)，N-苯基馬來酰亞胺，聚(Ν-η- 丁基馬來酰亞胺)等；耐熱改性劑還可以是馬來 酸酐或馬來酸酐接枝物及其衍生物；或者是上面所述耐熱劑的混合物。本發(fā)明中采用的加工助劑包括潤滑劑和偶聯(lián)劑，這些加工助劑在加工和成型時能 有效改善各組分分散性、減少有害磨擦，從而改善加工性能。潤滑劑包括某些脂肪酸鹽、脂 肪酸酰胺和/或這些化合物的混合物，具體包括固體石蠟、液體石蠟、低分子量聚乙烯、硬 脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸酰胺、甲撐雙硬脂酸酰胺和N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺(EBQ等。偶 聯(lián)劑包括鈦酸酯和鋁酸酯化合物，如ΚΗ-550、ΚΗ-560、Α-189、101等。
本發(fā)明的含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物的制備方法包括如下兩種工藝方 法方法1 采用雙螺桿擠出工藝，將ABS類樹脂、阻燃劑、耐熱改性劑和加工助劑高速 攪拌下充分混合，然后精密計量的送料裝置送入雙螺桿擠出機(jī)中，通過側(cè)向喂料將陶瓷纖 維計量均勻加入擠出機(jī)，在螺桿的高速剪切，混煉和輸送下，物料得以充分的熔化，復(fù)合，再 經(jīng)過擠出，拉條，冷卻，切粒，最后包裝為成品。該方法采用雙螺桿擠出設(shè)備的長徑比至少為32，最好大于36 ；并帶有精確的溫度 控制和真空排氣設(shè)備。各段螺桿溫度應(yīng)控制在220 260°C之間，最好在220 255°C之 間；方法2 將ABS樹脂，耐熱改性劑和加工助劑高速攪拌下充分混合，然后精密計量 的送料裝置送入雙螺桿擠出機(jī)中，在螺桿的高速剪切，混煉和輸送下，物料得以充分的熔 化，復(fù)合，再經(jīng)過擠出，拉條，冷卻，切粒，得到一步料，然后再將一步料和阻燃劑、加工助劑 高速攪拌下充分混合，通過精密計量的送料裝置送入雙螺桿擠出機(jī)中，通過側(cè)向喂料將陶 瓷纖維計量均勻加入擠出機(jī)，在螺桿的高速剪切，混煉和輸送下，物料得以充分的熔化，復(fù) 合，再經(jīng)過擠出，拉條，冷卻，切粒，最后包裝為成品。該方法采用雙螺桿擠出設(shè)備的長徑比至少為32，最好大于36 ；并帶有精確的溫 度控制和真空排氣設(shè)備。第一步各段螺桿溫度應(yīng)控制在220 260°C之間，最好在220 255°C之間，第二步的各段螺桿溫度應(yīng)控制在180 220°C之間，最好在190 210°C之間。 螺桿轉(zhuǎn)速在100 600轉(zhuǎn)/分鐘之間，最好在300 500轉(zhuǎn)/分鐘之間。本發(fā)明的產(chǎn)品，既具有很好的阻燃性能，同時又具有高耐熱、高表面硬度、高剛性 等特點。阻燃等級可達(dá)到UL94V-0，可滿足電器外殼、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件類制品的使用要求。本發(fā) 明的含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，采用雙螺桿擠出設(shè)備，具有流程簡單、連續(xù)、生 產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點。
具體實施例方式實施例1 3本發(fā)明的含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物的制備及物理性能見附表1，采用 的測試方法標(biāo)準(zhǔn)見附表2 本實施例中采用的ABS樹脂為臺灣CHIMEI公司的747 ；耐熱改性劑為日本電化公 司的AS-MS-NA ；阻燃劑為以色列四海溴公司的FR-1210和華昌銻業(yè)的三氧化二銻；陶瓷纖 維為河北溧平奧特斯丁工業(yè)有限公司生產(chǎn)的高溫(HT)型的陶瓷纖維，纖維直徑2 4微 米；加工潤滑助劑為國產(chǎn)EBS，還有少量白礦油。材料的制備過程如下所述按照第一種加工方法，將ABS樹脂、阻燃劑、耐熱改性 劑和加工助劑等在高混機(jī)中混合均勻，經(jīng)精密計量的喂料器喂入長徑比為36 1的擠出機(jī) 中，擠出機(jī)螺桿具有強(qiáng)剪切螺紋元件分布組合，各段螺桿溫度控制在240 255°C之間，螺 桿轉(zhuǎn)速為300 500轉(zhuǎn)/分鐘，經(jīng)過側(cè)向喂料口均勻加入陶瓷纖維，在螺桿的輸送和剪切作 用下，充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)機(jī)頭擠出、拉條、冷卻、切粒，最后進(jìn)行包裝，得到本產(chǎn)品。表 權(quán)利要求
1.一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，由以下重量份原料組成ABS樹脂 55-80份、 陶瓷纖維 10份-25份、 阻燃劑 3份-10份、 耐熱改性劑1份-5份、 加工助劑 2份-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，所述 的陶瓷纖維，為經(jīng)過復(fù)合偶聯(lián)劑進(jìn)行處理的陶瓷纖維，規(guī)格為高溫(HT)型的陶瓷纖維，纖 維直徑2、微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，所述 的基體樹脂為ABS類樹脂，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABQ、丙烯腈-乙烯 丙烯彈性體-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物(ASA)，甲基 丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(MBQ等，或是以上樹脂的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，所 述的阻燃劑為十溴二苯醚，四溴雙酚A及其衍生物，溴化環(huán)氧樹脂及其衍生物，十溴二苯乙 烷，溴化茚，三-三溴苯基三晴，乙基-雙(四溴苯鄰二甲酰亞胺)等，或者是以上阻燃劑的 混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，所 述的耐熱改性劑為取代苯乙烯的聚合物，其中取代苯乙烯包括4- 丁基苯乙烯，2-甲基苯乙 烯，2，5_ 二甲基苯乙烯，α-甲基苯乙烯等；耐熱改性劑還包括馬來酰亞胺，其中包括N-異 丙基馬來酰亞胺，N-環(huán)己基馬來酰亞胺，聚(Ν-η-十八烷基馬來酰亞胺)，Ν-苯基馬來酰亞 胺，聚(Ν-η-丁基馬來酰亞胺)等；耐熱改性劑還可以是馬來酸酐或馬來酸酐接枝物及其衍 生物；或者是上面所述耐熱劑的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物的制備方法，其 特征在于，其步驟為將計量好的ABS樹脂、阻燃劑、耐熱改性劑和加工助劑攪拌混合，送入 到雙螺桿擠出機(jī)，隨后將陶瓷纖維經(jīng)各自精密計量的喂料器加入擠出機(jī)，擠出，造粒獲得產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物的制備方法，其特 征在于，其步驟還可以為將計量好的ABS樹脂、耐熱改性劑和加工助劑攪拌混合，通過雙 螺桿擠出機(jī)制得一步料，再將一步料和阻燃劑、加工助劑計量混合，再在雙螺桿擠出機(jī)中將 陶瓷纖維加入，擠出，造粒獲得產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種含有陶瓷纖維的阻燃增強(qiáng)ABS復(fù)合物，其特征在于，所說 的加工助劑包括潤滑劑和偶聯(lián)劑。潤滑劑包括某些脂肪酸鹽、脂肪酸酰胺和/或這些化合 物的混合物，具體包括固體石蠟、液體石蠟、低分子量聚乙烯、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸 酰胺、甲撐雙硬脂酸酰胺和N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺(EBQ等。偶聯(lián)劑包括鈦酸酯和鋁酸酯 化合物，如 ΚΗ-550、ΚΗ-560、Α-189、101 等。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所說的經(jīng)過復(fù)合偶聯(lián)劑進(jìn)行處理的陶瓷纖維，其特征在于，所說的 復(fù)合偶聯(lián)劑，為磷酸酯偶聯(lián)劑20-40份，硅烷偶聯(lián)劑35-55份，環(huán)氧樹脂5_15份，縮水甘油 酯15-35份。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷纖維增強(qiáng)ABS以及對ABS進(jìn)行阻燃、耐熱改性獲得的復(fù)合物，其特征在于，由以下重量份原料組成ABS樹脂55份-80份、陶瓷纖維10份-25份、阻燃劑3份-10份、耐熱改性劑1份-5份、加工助劑2份-5份。本發(fā)明的優(yōu)點是陶瓷纖維作為功能改性組分，具有很好的阻燃性能，同時又具有高耐熱、高表面硬度、高剛性等特點，可應(yīng)用于具有較高阻燃、耐熱要求和較高性能要求的電器外殼、內(nèi)部結(jié)構(gòu)件類制品。
文檔編號C08K7/04GK102108178SQ20091024723
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者崔貴府 申請人:崔貴府