一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及樹脂組合物技術領域，具體涉及一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙 烯復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科技發(fā)展，生活水平提高，人類對環(huán)保、節(jié)約能源的觀念的興起，對更美好的 物質生活的追求，LED逐漸在人類生活中普及，與之相關產品如PC之LED燈罩燈管、PMMA(壓 克力）之LED燈罩燈管、LED電視、LED灌封膠等。傳統(tǒng)LED燈一般使用光擴散聚碳酸酯(PC)作 為燈罩，光擴散PC是通過在PC樹脂中添加光擴散劑，光線在光擴散劑表面類似鏡面反射，經 過多次反射，達到光擴散效果。雖然PC具有高的透明度和阻燃性能，但是PC熔融溫度高，難 加工，不耐化學試劑，且價格昂貴，限制其在LED行業(yè)的應用。 而PMMA，MABS、PS雖然同樣具有高透明度，易加工的優(yōu)勢，但是這些材料均為易燃材料， 且耐溫性能較低，LED本身發(fā)熱量很高，也限制了這些材料在LED行業(yè)發(fā)展。開發(fā)高透明高耐 熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料具有非常廣泛的應用前景。
[0003] 金發(fā)專利CN103289293中便提供了一種透明阻燃抗靜電ABS材料、制備方法及其 應用。但是均需要主動添加氧化銻才能達到阻燃性能，而銻是不可再生資源，又是屬于重金 屬，不利于環(huán)境的保護，雖然專利制備的材料具有高透明度，但是材料本身強度較低，未涉 及到耐熱性能，在高發(fā)熱量的LED行業(yè)中，尤其是在LED燈管中，存在很大隱患。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中的上述不足，提供一種高透明高耐熱阻燃丙烯 腈-苯乙烯復合材料，材料中不含重金屬銻不僅符合環(huán)保要求，還具有優(yōu)異的透明度、耐熱 性能，強度以及良好的阻燃性能和優(yōu)異的注塑加工性能。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是針對現(xiàn)有技術中的上述不足，提供一種高透明高耐熱阻燃丙 烯腈-苯乙烯復合材料的制備方法，其工藝簡單成熟，制備出的高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料具有優(yōu)異的透明度、耐熱性能，強度以及良好的阻燃性能和優(yōu)異的注塑加 工性能，能廣泛用于LED燈管、燈罩等領域。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。
[0007] -種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料，包括以下重量份的原料： AS類樹脂 78-92份 溴系阻燃劑 6-18份 硅系阻燃劑 〇 -1份 增透劑 0.3-0.8份 抗氧劑 0.2-0.4份 潤滑劑 0.3-0.6份 所述增透劑的主要成分為環(huán)氧樹脂。
[0008] 本發(fā)明的增透劑的主要成分為環(huán)氧樹脂，是透明粘稠狀液體，牌號A609,生產廠家 為深圳金大全。
[0009] 增透劑具有優(yōu)異的生物適用性和熱穩(wěn)定性，產品無毒無味，在加工過程中不會產 生氣味，是適用于聚乙烯、聚丙烯等不完全結晶塑料，透過改變樹脂的結晶行為，加快結晶 速率、增加結晶密度和促使晶粒尺寸微細化，達到縮短成型周期、提高制品透明性、表面光 澤、抗拉強度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等物理機械性能的新功能助劑。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明的增透劑中環(huán)氧樹脂的質量百分比為92%以上，增透劑還包括有質 量百分比為1-8%的K膠，k膠是苯乙烯-丁二烯共聚物，屬無定型聚合物，透明度高、光澤性 好、耐沖擊，加工性能良好，在環(huán)氧樹脂中加入K膠，可提高材料的透明度，進一步提高本發(fā) 明的復合材料的高透明性能。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂的質量百分比為94_97%，k膠的質量百分比 為3-6%。
[0011]本發(fā)明的硅系阻燃劑阻燃機理主要是迀移阻隔機理，在染色過程中，硅系阻燃劑 迀移至表面，與主材AS燃燒后形成均質碳層絕熱炭化(Si-C)層，起到阻隔內部未燃燒AS與 外界氧氣接觸作用，抑制材料的進一步燃燒，而溴系阻燃劑主要是燃燒過程中，猝滅自由 基，阻止分子鏈的分解，達到阻燃目的。兩種阻燃劑協(xié)同使用，更有利于提高阻燃效果，降低 阻燃劑含量。
[0012]優(yōu)選地，本發(fā)明的一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料，包括以下重量 份的原料： AS類樹脂 78-92份 溴系阻燃劑 6-18份 硅系阻燃劑 0.1-1份 增透劑 0.3-0.8份 抗氧劑 0.2-0.4份 潤滑劑 0.3-0.6份。
[0013]更優(yōu)選地，本發(fā)明的一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料，包括以下重 量份的原料： AS類樹脂 80-90份 溴系阻燃劑 8-18份 硅系阻燃劑 0.3-1份 增透劑 0.3-0.5份 抗氧劑 0.2-0.4份 潤滑劑 0.4-0.6份。
[0014] 其中，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的至 少一種。
[0015] 其中，所述硅系阻燃劑是聚硅氧烷，分解溫度>345°C，粒徑<50nm，比重1.160-1.163的白色球形小顆粒。
[0016] 本發(fā)明的硅系阻燃劑，牌號FRMB-5010,生產廠家為美國3M。
[0017]其中，所述AS類樹脂為丙烯腈-苯乙烯共聚物AS，MI: 1.5-2.5;拉伸強度>75MPa， 透明度>90%。
[0018] 本發(fā)明的基體樹脂為丙烯腈(A)及苯乙烯(S)的二元共聚物AS，生產廠家為泰國石 化，牌號為320PC。
[0019] 其中，所述溴系阻燃劑為溴代三嗪，苯氧基四溴雙酚A碳酸酯齊聚物中的一種或兩 種的混合物，所述溴系阻燃劑的粒徑小于5μπι，優(yōu)選地，溴系阻燃劑的粒徑為2-4μπι，更優(yōu)選 地，粒徑為3μηι。
[0020] 溴代三嗪為一種具有溴/氮協(xié)效作用的新型阻燃劑，所述溴系阻燃劑的粒徑要求 小于5μηι，粒徑的大小會直接對材料透明度與光澤度產生影響，粒徑大于5μηι，材料的透明度 越差，光澤度越差。
[0021] 本發(fā)明的具有溴/氮協(xié)效作用的新型溴系阻燃劑溴代三嗪，牌號為SR245,生產廠 家為日本第一工業(yè)制藥。苯氧基四溴雙酸Α碳酸酯齊聚物，牌號為BC-58，生產廠家為大湖化 學有限公司。
[0022] 其中，所述溴系阻燃劑為溴代三嗪，苯氧基四溴雙酚A碳酸酯齊聚物以質量比為1-2:1-1.5的混合物。本發(fā)明的復配的溴系阻燃劑，材料成本低，阻燃性能好且兼具良好的耐 熱性能，可提高AS本身熱變形溫度。
[0023]優(yōu)選地，溴代三嗪，苯氧基四溴雙酸A碳酸酯齊聚物的質量比為0.8-1:1-1.2。
[0024] 苯氧基四溴雙酚A碳酸酯齊聚物作為阻燃劑，有效提高了材料的耐溫性能，制得的 復合材料的熱變形溫度高。
[0025] 本發(fā)明的溴系阻燃劑的熔點高，由硅系阻燃劑和溴系阻燃劑復配的阻燃體系，阻 燃性能好且兼具良好的耐熱性能，可提高AS本身熱變形溫度，達到提高材料的耐熱性能，突 破了 AS材料在電子電器領域應用的阻燃性差的缺陷。
[0026] 其中，所述潤滑劑為聚酰胺蠟，硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸、硬脂酸鈣、褐煤蠟、含 有聚酯結構長鏈醇酯中的一種或一種以上按任意比例混合的混合物。
[0027]本發(fā)明的潤滑劑優(yōu)選為聚酰胺蠟，其滴點為135-145°(：，酸值為5-711^1?)11/^，皂化 值為〇,牌號FA1，生產廠家為科萊恩化學股份有限公司，除了起到潤滑作用，有利于材料脫 模，還可提高復合材料的透明度。
[0028] 其中，所述抗氧劑為主抗氧劑和輔助抗氧劑以質量比為1:1的混合物； 所述主抗氧劑為四[β-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5_二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯中的一種或兩種； 所述輔助抗氧劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇 二亞磷酸酯的至少一種。
[0029] 具體地，主抗氧劑四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯，牌號 1010,生產廠家為汽巴精化;輔助抗氧劑雙(2,4_二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯，牌號 6280,生產廠家為韓國松原化工有限公司。
[0030] 一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟： 步驟Α、按比例稱量上述原料，將其放入高速混合機中充分攪拌5-10分鐘形成混合料； 步驟Β、將混合料加入到雙螺桿擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和干燥后，即得成品；其 中，擠出機的加工溫度為180-220°C，擠出機的真空度2 0.08MPa，擠出機的長徑比為25-40，擠出機的螺桿轉速為300-600轉/分鐘。 本發(fā)明的制備方法中的雙螺桿擠出機采用的是瑞亞公司生產的65雙螺桿擠出機。
[0031]本方法制得的復合材料的密度為1.10-1.13/〇113，熔融指數(shù)為2.6-3.2 8/101^11， 拉伸強度為75.5-77.6/10^，斷裂伸長率為1.6-2.1%，彎曲強度為118-124/10^，彎曲模量為 3286-3355/MPa，缺 口沖擊強度為 1 · 24-1 · 54 KJ/M2，阻燃性能（-0 · 8mm/-l · 6mm)為V2級，熱 變形溫度為95 · 3-103°C/0 · 45MPa，透明度高達88 · 3-91 · 3。
[0032]本發(fā)明的有益效果： (1 )AS是苯乙烯丙烯腈的共聚物，是一種無色透明，具有較高的機械強度的聚丙烯基工 程塑料。AS的化學穩(wěn)定性、機械強度要比聚苯乙烯，聚碳酸酯好，其不易產生應力開裂，可以 成型復雜結構的產品。但是AS本身阻燃性能較差，限制了其在電子電器領域的應用。本發(fā)明 在AS材料中添加反應性溴系阻燃劑，不僅可以改善AS的阻燃性能，添加高熔點的溴系阻燃 劑還可提高AS本身熱變形溫度，達到提高材料的耐熱性能，突破了AS材料在電子電器領域 應用的阻燃性差的缺陷。
[0033] (2)本發(fā)明的復合材料中不含重金屬銻不僅符合環(huán)保要求，還具有優(yōu)異的透明度、 耐熱性能，強度以及良好的阻燃性能和優(yōu)異的注塑加工性能，能廣泛用于LED燈管、燈罩等 領域，透明度高達88.3-91.3，熱變形溫度為95.3-103°C/0.45MPa，缺口沖擊強度為1.24_ 1 · 54 KJ/M2，阻燃性能(-0 · 8_/-1 · 6_)為V2級。
[0034] (3)本發(fā)明的硅系阻燃劑阻燃機理主要是迀移阻隔機理，在染色過程中，硅系阻燃 劑迀移至表面，與主材AS燃燒后形成均質碳層絕熱炭化(Si-C)層，起到阻隔內部未燃燒AS 與外界氧氣接觸作用，抑制材料的進一步燃燒，而溴系阻燃劑主要是燃燒過程中，猝滅自由 基，阻止分子鏈的分解，達到阻燃目的。兩種阻燃劑協(xié)同使用，更有利于提高阻燃效果，降低 阻燃劑含量，且提高復合材料的熱變形溫度，提高復合材料的耐熱性能。
[0035] (4)由于阻燃劑粒徑的大小會對材料透明度與光澤度產生直接影響，本發(fā)明的阻 燃劑的粒徑小于5μηι，材料的透明度高，光澤度好。
[0036] (5)本發(fā)明的主材(AS)是單一體系，且其自身具有透明高光性能，不需要使用相容 劑、增亮劑、礦物或玻纖類填充，材料成本低，綜合物理性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0037] 結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0038] 實施例1 本實施例的一種高透明高耐熱阻燃丙烯腈-苯乙烯復合材料，包括以下重量份的原料： AS類樹脂 90.7份 溴系阻燃劑 8份 硅系阻燃劑 0.5份 增透劑 0.3份 抗氧劑 〇. 2份 潤滑劑 0.3份 所述增透劑的主要成分為雙酸A型環(huán)氧樹脂。