一種高硬度透明阻燃abs複合材料及其製備方法
2023-06-04 07:31:46 1
一種高硬度透明阻燃abs複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種高硬度透明阻燃ABS複合材料及其製備方法，該複合材料包括以下重量份的原料:透明ABS樹脂30~60份、PMMA樹脂5~40份、阻燃劑15~35份，該高硬度透明阻燃ABS複合材料的表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，應用領域寬；一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟:步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂和阻燃劑，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B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品；該方法工藝簡單，操作容易，生產效率高，適合於大規模推廣應用。
【專利說明】一種高硬度透明阻燃ABS複合材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子材料【技術領域】，尤其涉及一種高硬度透明阻燃ABS複合材料及 其製備方法。
【背景技術】
[0002] ABS是丙烯晴、丁二烯、苯乙烯組成的三元共聚物,兼具苯乙烯的高流動性、丁二 烯的韌性和丙烯腈的耐化學性等特點，具有優良的電性能、耐化學性能、耐衝擊性能、耐低 溫特性、耐寒性和尺寸穩定性等優異性能，廣泛的應用於家電、電子電器等產品領域。
[0003] 隨著生活水平的提高與科技的進步使得人們不單單滿足於產品的性能要求，對產 品的外觀也越來越重視，因此透明ABS材料應運而生。然而，ABS的氧指數僅為18%，在空氣 中極易燃燒，存在火災隱患，由此便衍生出了透明阻燃ABS材料，如專利CN103289293和CN 103289294中便分別提供了 一種透明阻燃ABS材料和透明阻燃抗靜電材料。
[0004] 然而，普通的透明阻燃ABS材料的表面硬度相對較低，限制了其在一些領域中的 應用。此外，現有的透明阻燃ABS材料的阻燃效果比較差，透明度較低。因此，研究和開發 具有高硬度的透明阻燃ABS複合材料便顯得極為重要。
【發明內容】
[0005] 本發明為克服上述缺陷而提供了 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料及其製備方 法，該高硬度透明阻燃ABS複合材料的表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，應用領域寬；該 高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法工藝簡單，操作容易，生產效率高，適合於大規模 推廣應用。
[0006] 為實現上述目的，本發明採用如下的技術方案。
[0007] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 3(Γ60份 PMMA樹脂 5?40份 阻燃劑 15?35份； 其中，所述阻燃劑由溴系阻燃劑、磷系阻燃劑和銻系協效劑按照4~6:1~2:0.5~1的重 量比復配而成。
[0008] 上述阻燃劑的構造形成溴/銻阻燃體系和膨脹阻燃體系（即磷系阻燃銻系)，起到 複合阻燃的作用，其中磷系阻燃劑提供酸源和氣源，PMMA樹脂提供膨脹體系中的碳源，兩種 阻燃體系協同阻燃可以使複合材料的阻燃等級達到V-2級。
[0009] 其中，該高硬度透明阻燃ABS複合材料的原料還包括增韌劑，所述增韌劑的重量 份為5?25份。
[0010] 增韌劑能夠增加透明ABS樹脂、PMMA樹脂和阻燃劑混合形成的混合料的柔韌性。
[0011] 其中，該高硬度透明阻燃ABS複合材料的原料還包括抗氧劑，所述抗氧劑的重量 份為0. 2~0.4份。
[0012] 抗氧劑能夠延緩或抑制本發明氧化過程的進行，從而阻止本發明的老化並延長其 使用壽命。
[0013] 其中，該高硬度透明阻燃ABS複合材料的原料還包括潤滑劑，所述潤滑劑的重量 份為0. 5~2份。
[0014] 潤滑劑用於本發明中，能改進本發明的流動性和脫模性，防止原料在擠出機內粘 著而產生魚眼等缺陷。
[0015] 其中，所述溴系阻燃劑為四溴雙酚A、十溴二苯乙烷、2, 4, 6-三（2, 4, 6-三溴苯氧 基）-1，3, 5-三嗪和溴化環氧樹脂中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物； 其中，所述磷系阻燃劑為雙[二（2, 6-二甲苯基）磷酸]間苯二酯、間苯二酚雙（二苯 基磷酸酯）、雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）、雙（二苯基磷酸）二苯酯、單磷酸芳香酯、含環 烷基的雙磷酸酯、2-聯苯基二苯基磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三異辛酯，磷酸三 (2- 丁氧基乙基）酯中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物； 雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）簡稱BDP，結構式分子量696. 04。無色透明液體，相對密 度1. 258。磷含量8. 9%。
[0016] 間苯二酚雙（二苯基磷酸酯）簡稱RDP，分子式為C3tlH24O 4P2。磷酸三（2- 丁氧基 乙基）酯又稱為磷酸三(丁氧基乙基）酯，CAS:78-51-3。
[0017] 其中，所述銻系協效劑為三氧化二銻、五氧化二銻、銻酸鈉中的一種或者一種以上 按任意比例混合的混合物。
[0018] 其中，所述透明ABS樹脂的相對密度為I. 07?1. 1克/立方釐米，所述透明ABS樹 脂的透光率為85~95%，所述PMM樹脂的鉛筆硬度為2H。
[0019] 選取該特性的透明ABS樹脂，能夠提高本發明的透明度，得到透明度高的ABS複合 材料；選取該特性的PMM樹脂能夠提高本發明的硬度，得到硬度高的ABS複合材料。
[0020] 優選地，所述增韌劑為丙烯酸酯類彈性體，所述丙烯酸酯類彈性體為具有核-殼 結構的甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物中的一種或者一種以上按任意比例混 合的混合物。EXL-2678為丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯核-殼結構的抗衝擊改性劑，專門 為透明聚合物(例如PMMA/SAN合金，PMS)抗衝改性設計，亦可用於其他工程塑料改性。
[0021] 更優選地，所述丙烯酸酯類彈性體為具有核-殼結構的甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、 苯乙烯三元共聚物中的兩種按1:1的重量比混合的混合物，使用該丙烯酸酯類彈性體能夠 降低成本，優化增韌劑的性能。
[0022] 優選地，所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑中的一種或者兩種按 1:1的重量比混合的混合物。
[0023] 更優選地，所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑按1:1的重量比混 合的混合物，該抗氧化體系抗氧化效果好，能夠延長本發明的使用壽命。
[0024] 優選地，所述潤滑劑為二甲基矽油潤滑劑、矽酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟、 乙撐雙硬脂醯胺和硬脂酸鎂中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物。
[0025] 更優選地，所述潤滑劑由外潤滑劑和內潤滑劑復配而成。
[0026] 具體地，所述潤滑劑由硬脂酸鎂和乙撐雙硬脂醯胺按1:1的重量比復配而成。
[0027] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述原料，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B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為18(T210°C，擠出機的真空度> 0.08MPa，擠出機的長徑比 為25~40,擠出機的螺杆轉速為300-600轉/分鐘。
[0028] 本發明的有益效果為： 本發明的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，表面硬度高，阻燃效果好，透明度高，應 用領域寬；該高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法工藝簡單，操作容易，生產效率高， 適合於大規模推廣應用。
[0029] 另外，本發明的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料還具有以下特點： (1)鉛筆硬度彡HB級； ⑵透光率彡65% ; (3)阻燃等級彡V-2級，衝擊強度彡65J/m，熔融指數彡30g/10min。
[0030] 本發明的原料為透明的ABS樹脂與PMM樹脂，二者複合後仍然具有高透明性。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合實施例對本發明作進一步的說明，這是本發明的較佳實施例。
[0032] 實施例1。
[0033] 本發明的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 43. 6份 PMMA樹脂 20份 阻燃劑 20份 增韌劑 15份 抗氧劑 〇. 4份 潤滑劑 1份。 本實施例的透明ABS樹脂為奇美758, PMM樹脂為奇美CM211，阻燃劑由四溴雙酚A (TBBPA)、BDP和Sb2O3按照5:2:0. 5的重量比復配而成，增韌劑為Rohm-Hass生產的MBS EXL-2678,抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按照1:1的重量比復配而成，潤滑劑由硬脂 酸鎂和乙撐雙硬脂醯胺（EBS)按照1:1的重量比復配而成。
[0034] 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂、阻燃劑、增韌劑、抗氧劑和潤滑 齊[J，將其放入高速混合機中充分攪拌5分鐘形成混合料； 步驟Β、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為210°C，擠出機的真空度為0. 08MPa，擠出機的長徑比為25， 擠出機的螺杆轉速為300轉/分鐘。
[0035] 實施例2。
[0036] 本發明的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 48. 6份 PMMA樹脂 15份 阻燃劑 20份 增韌劑 15份 抗氧劑 〇. 4份 潤滑劑 1份。 本實施例的透明ABS樹脂為奇美758, PMMA樹脂為奇美CM211，阻燃劑由三氧化二銻和 五氧化二銻按照2:1的重量比復配而成，增韌劑為Rohm-Hass生產的MBS EXL-2678,抗氧 劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按照1:1的重量比復配而成，潤滑劑由硬脂酸鎂和EBS按照 1:1的重量比復配而成。
[0037] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂、阻燃劑、增韌劑、抗氧劑和潤滑 齊[J，將其放入高速混合機中充分攪拌10分鐘形成混合料； 步驟Β、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為180°C，擠出機的真空度為0. IMPa，擠出機的長徑比為40， 擠出機的螺杆轉速為500轉/分鐘。
[0038] 實施例3。
[0039] 本發明的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 58. 6份 PMMA樹脂 5份 阻燃劑 20份 增韌劑 15份 抗氧劑 〇. 4份 潤滑劑 1份。 本實施例的透明ABS樹脂為奇美758, PMMA樹脂為奇美CM211，阻燃劑為2, 4, 6-三 (2, 4, 6-三溴苯氧基）-1，3, 5-三嗪，增韌劑為Rohm-Hass生產的MBS EXL-2678,抗氧劑由 抗氧劑1010和抗氧劑168按照1:1的重量比復配而成，潤滑劑由硬脂酸鎂和EBS按照1:1 的重量比復配而成。
[0040] 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂、阻燃劑、增韌劑、抗氧劑和潤滑 齊[J，將其放入高速混合機中充分攪拌8分鐘形成混合料； 步驟Β、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為195°C，擠出機的真空度為0. IMPa，擠出機的長徑比為30， 擠出機的螺杆轉速為450轉/分鐘。
[0041] 實施例4。
[0042] 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 60份 PMMA樹脂 25份 阻燃劑 15份。
[0043] 本實施例的阻燃劑由磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三異辛酯按照3:2:1的重量 比復配而成。
[0044] 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂和阻燃劑，將其放入高速混合機 中充分攪拌8分鐘形成混合料； 步驟B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為200°C，擠出機的真空度為0. IMPa，擠出機的長徑比為30， 擠出機的螺杆轉速為450轉/分鐘。
[0045] 實施例5。
[0046] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 45份 PMMA樹脂 20份 阻燃劑 20份 增韌劑 15份。
[0047] 本實施例的阻燃劑由TBBPA、BDP和Sb2O3按照5:2:1的重量比復配而成，增韌劑為 Rohm-Hass 生產的 MBS EXL-2678。
[0048] 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂、阻燃劑和增韌劑，將其放入高速 混合機中充分攪拌8分鐘形成混合料； 步驟B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為200°C，擠出機的真空度為0. IMPa，擠出機的長徑比為30， 擠出機的螺杆轉速為450轉/分鐘。
[0049] 實施例6。
[0050] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料，包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 49. 6份 PMMA樹脂 15份 阻燃劑 20份 增韌劑 15份 抗氧劑 0.4份。
[0051] 本實施例的阻燃劑由溴化環氧樹脂和十溴二苯乙烷按照1:1的重量比復配而成， 增韌劑為Rohm-Hass生產的MBS EXL-2678,抗氧劑由抗氧劑1010和抗氧劑168按照1:1的 重量比復配而成。
[0052] -種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述透明ABS樹脂、PMMA樹脂、阻燃劑、增韌劑和抗氧劑，將其 放入高速混合機中充分攪拌8分鐘形成混合料； 步驟B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為200°C，擠出機的真空度為0. IMPa，擠出機的長徑比為30， 擠出機的螺杆轉速為450轉/分鐘。
[0053] 對上述實施例進行透光率、阻燃等級、熔融指數和表面硬度測試，得出下表結果。
【權利要求】
1. 一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：包括以下重量份的原料： 透明ABS樹脂 30?60份 PMMA樹脂 5?40份 阻燃劑 15?35份； 其中，所述阻燃劑由溴系阻燃劑、磷系阻燃劑和銻系協效劑按照4~6:1~2:0.5~1的重 量比復配而成。
2. 根據權利要求1所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：還包括增 韌劑，所述增韌劑的重量份為5~25份。
3. 根據權利要求2所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：還包括抗 氧劑，所述抗氧劑的重量份為0. 2~0. 4份。
4. 根據權利要求3所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：還包括潤 滑劑，所述潤滑劑的重量份為〇. 5~2份。
5. 根據權利要求1所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：所述溴系 阻燃劑為四溴雙酚A、十溴二苯乙烷、2, 4, 6-三（2, 4, 6-三溴苯氧基）-1，3, 5-三嗪和溴化 環氧樹脂中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物； 所述磷系阻燃劑為雙[二（2, 6-二甲苯基）磷酸]間苯二酯、間苯二酚雙（二苯基磷 酸酯）、雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）、雙（二苯基磷酸）二苯酯、單磷酸芳香酯、含環烷基 的雙磷酸酯、2-聯苯基二苯基磷酸酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三異辛酯，磷酸三（2- 丁氧基乙基）酯中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物； 所述銻系協效劑為三氧化二銻、五氧化二銻、銻酸鈉中的一種或者一種以上按任意比 例混合的混合物。
6. 根據權利要求1所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：所述透明 ABS樹脂的相對密度為1. 07?1. 1克/立方釐米，所述透明ABS樹脂的透光率為85?95%，所 述PMMA樹脂的鉛筆硬度為2H。
7. 根據權利要求2所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：所述增韌 劑為丙烯酸酯類彈性體，所述丙烯酸酯類彈性體為具有核-殼結構的甲基丙烯酸甲酯、丁 二烯、苯乙烯三元共聚物中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物。
8. 根據權利要求3所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：所述抗氧 劑為亞磷酸酯類抗氧劑和受阻酚類抗氧劑中的一種或者兩種按1:1的重量比混合的混合 物。
9. 根據權利要求4所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料，其特徵在於：所述潤滑 劑為二甲基矽油潤滑劑、矽酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂醯胺和硬脂酸 鎂中的一種或者一種以上按任意比例混合的混合物。
10. 如權利要求1-9任意一項所述的一種高硬度透明阻燃ABS複合材料的製備方法，其 特徵在於：包括以下加工步驟： 步驟A、按比例準確稱量上述原料，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B、將混合料加入到雙螺杆擠出機中，經過熔融、擠出、造粒和乾燥後，即得成品； 其中，擠出機的加工溫度為18(T210°C，擠出機的真空度> 0.08MPa，擠出機的長徑比 為25~40,擠出機的螺杆轉速為300-600轉/分鐘。
【文檔編號】C08K3/22GK104371264SQ201410704700
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】李文波, 李慶蛟, 唐昌偉 申請人:蘇州銀禧科技有限公司