一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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；短纖維5-10份；磷系阻燃劑5-10份；氮系阻燃劑5-10份；硅系協(xié)效劑0.5-1.0份；潤滑劑0.5-0.8份；抗氧劑0.5-1.0份。本發(fā)明得到的力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料可以提高無鹵阻燃ABS材料的阻燃效率，減少燃燒過程中釋放出的有毒的氣體，低煙少毒。在原有長纖改性基礎(chǔ)上，極大改善了表面浮纖，同時(shí)降低設(shè)備損耗，有效提高其拉伸強(qiáng)度，提高它的抗沖擊強(qiáng)度的同時(shí)解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的燃燒時(shí)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。
【專利說明】一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料加工領(lǐng)域，具體涉及到一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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(jī)械性能隨之改變。ABS樹脂是一種強(qiáng)度高、韌性好、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)藥品 腐蝕、機(jī)械強(qiáng)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(jī)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(dāng)它們與三氧化二銻聯(lián)用時(shí)，可使ABS達(dá)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(xué)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(diǎn)。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(yīng)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(jī)阻燃 體系。氫氧化鋁和氫氧化鎂是最為常用的兩種無機(jī)阻燃劑，因具有無毒、抑煙、價(jià)格低廉等 優(yōu)勢而廣泛用于ABS的阻燃改性，但是無機(jī)粉末填料的阻燃效率較低，添加量達(dá)到40%以上 才有可能達(dá)到UL94V-0阻燃等級，另外無機(jī)阻燃劑與ABS相容性差，大量無機(jī)填料使得ABS 樹脂中材料的力學(xué)性能下降嚴(yán)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(yīng)用于聚 合物中，但是，當(dāng)TPP應(yīng)用于ABS時(shí)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(tuán)，不利于含磷阻燃劑燃燒時(shí)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(dá)到預(yù)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] 目前ABS樹脂的增強(qiáng)改性主要手段是玻纖增強(qiáng)，玻璃纖維增強(qiáng)ABS復(fù)合材料具 有良好的綜合性能，強(qiáng)度高，剛性好，耐高溫，成型性好，尺寸穩(wěn)定，加入玻璃纖維可提高復(fù) 合材料的熱變形溫度，降低材料的線脹系數(shù)和成型收縮率。玻璃纖維ABS目前主要是采 用長纖維增強(qiáng)，但是長纖增強(qiáng)改性存在著玻纖計(jì)量精度差，玻纖分布不均勻，對設(shè)備磨損較 大，所得產(chǎn)品力學(xué)性能一般等缺陷。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中通過使用一種全丙烯酸類核-殼型沖擊改性劑，可有效的提高阻燃 PC/ABS材料的缺口沖擊強(qiáng)度，以得出一種高韌性阻燃ABS復(fù)合材料。上述現(xiàn)有技術(shù)方案雖 然提高了 ABS復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和阻燃性能，由于采用了溴銻復(fù)合阻燃體系，盡管可以 有效的防止在使用過程中發(fā)生燃燒現(xiàn)象。但在阻燃的過程中將會分解出腐蝕性的溴化氫氣 體，對人體和環(huán)境形成污染和有害。因?yàn)镻C的價(jià)格明顯高于ABS，而上述方案中PC含量明 顯超過ABS含量，增加了材料的成本。
[0008] 因此，本發(fā)明采用磷系阻燃劑阻燃ABS材料，并加入氮系或硅系阻燃劑對ABS進(jìn)行 協(xié)效阻燃，以減少阻燃劑的用量，提高磷系阻燃ABS材料的阻燃效率。在ABS復(fù)合材料高強(qiáng) 度性能的基礎(chǔ)上提高它的抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)存在的燃燒時(shí)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。在原有長纖改性基礎(chǔ)上，極大改善 了表面浮纖，分層等缺陷，同時(shí)降低設(shè)備損耗，有效提高其拉伸強(qiáng)度，彈性模量，熱變形溫度 及尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大了 ABS的應(yīng)用領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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；短纖維5-10份；磷系阻燃劑5-10份； 氮系阻燃劑5-10份；硅系協(xié)效劑0. 5-1. 0份；潤滑劑0. 5-0. 8份；抗氧劑0. 5-1. 0份。
[0010] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述的硅系協(xié)效劑為硅烷、 二甲基硅氧烷，硅樹脂中的任一種。
[0013] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂 酸酰胺、硬脂酸、或硬脂酰胺中的至少一種。
[0014] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010 或抗氧劑1076。
[0015] 上述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料的制作方法如下： (1) 制改性粒子：將ABS和ABS-g-MAH、ABS專用短纖維526按照規(guī)定的重量份數(shù)比加 入到高速混合機(jī)混料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，并控制擠出機(jī)溫 度范圍為180-220°C，擠出后經(jīng)過水槽冷卻到常溫，通過切粒機(jī)造粒，再將所得粒料放入烘 箱中，溫度范圍為80-90°C，干燥3-4小時(shí)，得到改性ABS粒子； (2) 制綜合性能材料：依次稱取定量的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅系協(xié)效劑、潤滑 齊[J、抗氧劑，將以上組分以及加入導(dǎo)電物料的ABS粒子加入到高速混煉機(jī)中，混合均勻，然 后加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度范圍為220-260°C，擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至 常溫，經(jīng)過吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒。
[0016] 發(fā)明的有益效果： 本發(fā)明中提供的阻燃ABS復(fù)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(fù)合材料的 綜合力學(xué)性能；而且減少燃燒過程中釋放出的有毒的氣體，低煙少毒。在原有長纖改性基礎(chǔ) 上，極大改善了表面浮纖，分層等缺陷，同時(shí)降低設(shè)備損耗，而且配方簡單，工藝易操作，達(dá) 到了"降本增效"的目的。玻璃纖維增強(qiáng)ABS不僅保持了 ABS原有的優(yōu)異性能，而且能有 效提高其拉伸強(qiáng)度，彈性模量，熱變形溫度及尺寸穩(wěn)定性，擴(kuò)大了 ABS的應(yīng)用領(lǐng)域。在ABS 復(fù)合材料高強(qiáng)度性能的基礎(chǔ)上提高它的抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的燃燒時(shí)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(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 將ABS樹脂78份、ABS-g-MAH 5份、ABS專用短纖維526 5份加入到高速混合機(jī)混料， 泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，并控制擠出機(jī)溫度為180°C，擠出后經(jīng)過 水槽冷卻到常溫，通過切粒機(jī)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(shí)，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的磷酸鈉5份；三聚氰胺5份；硅烷I. 0份；乙撐雙硬 脂酸酰胺〇. 5份；抗氧劑1010 0. 5份。將以上組分以及加入導(dǎo)電物料的ABS粒子加入到高 速混煉機(jī)中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度為220°C，擠出料條通過 循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒。所得的磷系協(xié)同阻燃的ABS 材料的LOI為26. 7%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0018] 實(shí)施例2 將ABS樹脂78份、ABS-g-MAH 58份、ABS專用短纖維526 58份加入到高速混合機(jī)混 料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，并控制擠出機(jī)溫度范圍為200°C，擠 出后經(jīng)過水槽冷卻到常溫，通過切粒機(jī)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(shí)，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的聚磷酸鈉，三聚氰胺氰脲酸鈉5份；二甲 基硅氧烷I. 0份；硬脂酸0. 5份；抗氧劑1010 0. 5份。、將以上組分以及加入導(dǎo)電物料的 ABS粒子加入到高速混煉機(jī)中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度范圍 為240°C，擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒。所 得的磷系協(xié)同阻燃的ABS材料的LOI為26. 1%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0019] 實(shí)施例3 將ABS樹脂78份、ABS-g-MAH 5份、ABS專用短纖維526 5份加入到高速混合機(jī)混料， 泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，并控制擠出機(jī)溫度范圍為220°C，擠出后 經(jīng)過水槽冷卻到常溫，通過切粒機(jī)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(shí)，得到改性ABS粒子；依次稱取定量的焦磷酸鈉5份；雙氰胺5份；硅樹脂I. 0份；硬 脂酰胺〇. 5份；抗氧劑1010 0. 5份。將以上組分以及加入導(dǎo)電物料的ABS粒子加入到高速 混煉機(jī)中，混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度范圍為260°C，擠出料條通 過循環(huán)水槽冷卻至常溫，經(jīng)過吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒。所得的磷系協(xié)同阻燃的 ABS材料的LOI為26. 4%，UL94垂直燃燒級別為V-O。
[0020] 本發(fā)明一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料中各組分及其重量份數(shù)見表1，相應(yīng)的物 理性能見表2。實(shí)施例制備的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料按標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測試用的 標(biāo)準(zhǔn)樣條，其物理性能分別按我國國家標(biāo)準(zhǔn)和美國UL標(biāo)準(zhǔn)測試。其中ABS樹脂是德國巴斯 夫 GP22。
[0021] 拉伸強(qiáng)度 GB1040 斷裂伸長率 GB1040 Izod缺口沖擊強(qiáng)度 GB1843 彎曲強(qiáng)度 GB9341 燃燒性 UL94 LOI GB/T 2406-93 表1對照例和實(shí)施例中對應(yīng)的磷系協(xié)效阻燃ABS的具體配方

【權(quán)利要求】
1. 一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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； 短纖維5-10份； 磷系阻燃劑5-10份； 氮系阻燃劑5-10份； 硅系協(xié)效劑0. 5-1. 0份； 潤滑劑〇. 5-0. 8份； 抗氧劑0. 5-1. 0份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述的硅系 協(xié)效劑為娃燒、-甲基娃氧燒，娃樹脂中的任一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑劑 為乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸、或硬脂酰胺中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑 為抗氧劑1010或抗氧劑1076。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力學(xué)性能強(qiáng)的阻燃復(fù)合材料的制作方法如下： (1) 制改性粒子：將ABS和ABS-g-MAH、ABS專用短纖維526按照規(guī)定的重量份數(shù)比加 入到高速混合機(jī)混料，泥合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，并控制擠出機(jī)溫 度范圍為180-220°C，擠出后經(jīng)過水槽冷卻到常溫，通過切粒機(jī)造粒，再將所得粒料放入烘 箱中，溫度范圍為80-90°C，干燥3-4小時(shí)，得到改性ABS粒子； (2) 制綜合性能材料：依次稱取定量的磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、硅系協(xié)效劑、潤滑 齊U、抗氧劑，將以上組分以及加入導(dǎo)電物料的ABS粒子加入到高速混煉機(jī)中，混合均勻，然 后加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出，擠出溫度范圍為220-260°C，擠出料條通過循環(huán)水槽冷卻至 常溫，經(jīng)過吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)干燥后進(jìn)入切粒機(jī)造粒。
【文檔編號】C08L55/02GK104371256SQ201310347584
【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(dá)工業(yè)技術(shù)研究所(普通合伙)