一种ABS复合材料及其制备方法与应用与流程 专利技术说明

有机化合物处理,合成应用技术一种abs复合材料及其制备方法与应用技术领域1.本发明涉及工程塑料技术领域，尤其是一种abs复合材料及其制备方法与应用。背景技术：2.abs是应用最广泛的工程塑料之一，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单元组成，赋予了其优异的性能；丙烯腈赋予abs树脂化学稳定性、耐油性、一定的刚性和硬度；丁二烯可以提高韧性、冲击性和耐寒性；苯乙烯具有良好的介电性能和良好的加工性；因此，abs具有优异的综合物理和机械性能，低温耐冲击性优异，尺寸稳定性和机械加工良好。但是abs属于易燃材料，无法应用于安全规定要求高的行业和领域，需要对abs进行阻燃改性。3.目前abs阻燃改性主要有两类技术，一类是卤锑复配阻燃，以溴系、氯系搭配锑氧化物进行阻燃改性，目前技术成熟，市场占有率最高，不过由于受卤系化合物和锑化合物资源受限，目前价格昂贵，同时由于需要填充大量阻燃剂，材料性能在一定程度受到影响；另外一类是无卤阻燃，阻燃体系主要是磷酸酯类化合物，不过由于阻燃效率有限，目前商品化的主要还是v-2等低阻燃等级，产品应用受限。目前国内外对降低阻燃abs阻燃剂含量研究兴趣浓厚，专利cn113429734a展示了一种三嗪或三胺衍生物可以在一定添加份数下可以替代部分常规的溴系阻燃剂，不过由于替代物添加份数较高，阻燃成分总体含量没有得到有效降低，材料成本降低有限，同时材料性能也没有得到有效提升。技术实现要素：4.基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种abs复合材料及其制备方法与应用。5.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种abs复合材料，包括以下重量份的组分：abs树脂80-82份、溴系阻燃剂10-13份、锑系阻燃剂1-3份、阻燃协效剂4-10份、加工助剂0.5-1.5份；其中，阻燃协效剂包含阻燃协效剂a和阻燃协效剂b，阻燃协效剂a为二氧化硅，阻燃协效剂b为四氟乙烯与烯烃共聚物。6.本发明提供了一种abs复合材料，独创性地采用阻燃协效剂a和阻燃协效剂b共同搭配，高效协同提升阻燃效果，同时降低abs复合材料中高价格溴系和锑系阻燃剂添加量，在实现大幅降低成本、保持力学性能的前提下依然保持优异的阻燃性能。7.本发明选用阻燃协效剂a为二氧化硅，在燃烧过程中与卤-锑体系协同可以提高碳化物的强度，从而加强对可燃气体的阻隔作用；阻燃协效剂b为四氟乙烯与烯烃共聚物，燃烧产生的氟化氢与二氧化硅反应生成水，起到阻燃作用，从而可以降低卤系阻燃剂的添加量。8.优选地，阻燃协效剂a和阻燃协效剂b的重量比为：阻燃协效剂a：阻燃协效剂b＝(3-5)：(1-2)。9.本技术发明人经过大量实验探究后发现，当阻燃协效剂a和阻燃协效剂b的重量比采用上述特定重量比时，制备得到的abs复合材料阻燃效果最佳，且进一步提升了abs复合材料的力学性能。10.优选地，所述阻燃协效剂b为四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(pfa)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)、四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)中的至少一种。11.优选地，所述二氧化硅的粒径d50为5-12μm。12.本发明选用阻燃协效剂a为粒径d50为5-12μm的二氧化硅，进一步提升了abs复合材料的力学性能。13.优选地，所述加工助剂为抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂中的至少一种。进一步优选地，所述抗滴落剂为san包覆聚四氟乙烯微粉、丙烯酸酯包覆聚四氟乙烯微粉、硅氧烷包覆聚四氟乙烯微粉中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；所述润滑剂为酰胺类、硬脂酸盐类、酯类、硅酮类中的至少一种。14.优选地，所述的abs复合材料，如下(a)-(c)中的至少一种：15.(a)所述abs树脂中丁二烯的重量百分含量为22-29％；16.(b)所述溴系阻燃剂为溴代三嗪、溴化环氧、四溴双酚a中的至少一种；17.(c)所述锑系阻燃剂为锑氧化物、锑酸盐中的至少一种。18.此外，本发明提供了所述的abs复合材料的制备方法，包括以下步骤：19.(1)按配比称量各种原料；20.(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；21.(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到所述abs复合材料。22.优选地，所述步骤(2)中，混合的时间为2-10min，混合的转速为800-1200r/min；步骤(3)中，双螺杆挤出机各段的温度为160-210℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为400-600r/min。23.进一步地，本发明提供了所述的abs复合材料在电器领域中的应用。24.优选地，本发明提供了所述的abs复合材料在家用电器、电子电器等领域中的应用。25.相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供了一种abs复合材料，独创性地采用阻燃协效剂a和阻燃协效剂b共同搭配，高效协同提升阻燃效果，同时降低abs复合材料中高价格溴系和锑系阻燃剂添加量，在实现大幅降低成本的前提下依然保持优异的阻燃性能。本发明通过选定阻燃协效剂a和阻燃协效剂b的具体配比及阻燃协效剂a的具体粒径d50选择，保持制备得到的abs复合材料阻燃效果最佳的情况下，进一步提升了abs复合材料的力学性能。具体实施方式26.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。27.实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本发明所有实施例及对比例所用抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂完全相同；28.现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：29.abs树脂-1：丁二烯的重量百分含量为29％，abs pa-747s，中国台湾奇美；30.abs树脂-2：丁二烯的重量百分含量为22％，abs d-120a，中国台湾国乔；31.abs树脂-3：丁二烯的重量百分含量为16％，abs gp-22，英力士苯领；32.溴系阻燃剂-1：四溴双酚a，fr-1524，市售；33.溴系阻燃剂-2：溴代三嗪，fr-245，市售；34.锑系阻燃剂-1：三氧化二锑，市售；35.锑系阻燃剂-2：锑酸钠，市售；36.阻燃协效剂a-二氧化硅：37.二氧化硅-1，hs-3386(粒径d50为5微米)，潍坊衡烁纳米材料有限公司；38.二氧化硅-2，h-102(粒径d50为7微米)，株洲兴隆新材料股份有限公司；39.二氧化硅-3，h-103，(粒径d50为12微米)，株洲兴隆新材料股份有限公司；40.二氧化硅-4，ts-720(粒径d50为4.3微米，)，美国卡博特；41.二氧化硅-5，hs-3325(粒径d50为45微米，)，潍坊衡烁纳米材料有限公司；42.阻燃协效剂b-四氟乙烯与烯烃共聚物：43.四氟乙烯与烯烃共聚物-1：四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(pfa)，ap-202，大金氟化工(中国)有限公司；44.四氟乙烯与烯烃共聚物-2：四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)，np-3180，大金氟化工(中国)有限公司；45.四氟乙烯与烯烃共聚物-3：四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)，ep-506，大金氟化工(中国)有限公司；46.聚四氟乙烯-4：聚四氟乙烯(ptfe)，f-106，大金氟化工(中国)有限公司；47.加工助剂：48.抗滴落剂：丙烯酸酯包覆聚四氟乙烯微粉，市售；49.抗氧剂：抗氧剂1-thanox 1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和抗氧剂2-thanox168(亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基))，市售；[0050]润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯润滑剂，市售；[0051]实施例1-12及对比例1-7[0052]实施例及对比例的abs复合材料的组分及重量份选择如表1所示，其中，[0053]实施例1-12及对比例1-7的abs复合材料的制备方法，包括如下步骤：[0054](1)按配比称量各种原料；[0055](2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；混合的时间为5min，混合的转速为1000r/min；[0056](3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，双螺杆挤出机各段的温度为160-210℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为400-600r/min，得到所述abs复合材料。[0057]其中，加工助剂由抗滴落剂、季戊四醇硬脂酸酯润滑剂、抗氧剂按照2：1：1的质量比组成，抗氧剂由主抗氧剂thanox 1010和辅助抗氧剂thanox 168按3:2的质量比组成；[0058]表1[0059][0060]表2[0061][0062]性能测试[0063]将实施例及对比例制备得到的abs复合材料在鼓风烘箱中于80℃干燥4小时后，用塑料注射成型机注塑成标准样条，注塑温度为200-210℃；将注塑好的样条在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行性能测试。[0064](1)按ul94-2009标准测试1.6mm标准样条的阻燃等级；[0065](2)悬臂梁缺口冲击强度：注塑成符合iso 180-2019悬臂梁缺口冲击强度测试要求的棒状样条(缺口类型type a)，在25℃下进行悬臂梁缺口冲击强度测试；[0066](3)弯曲强度：按iso 178-2019方法，试验速度2mm/min；[0067]测试结果如表3、表4所示；[0068]表3[0069][0070][0071]表4[0072][0073]本发明提供了一种abs复合材料，独创性地采用阻燃协效剂a和阻燃协效剂b共同搭配，高效协同提升阻燃效果，同时降低abs复合材料中高价格溴系和锑系阻燃剂添加量，在实现大幅降低成本、保持力学性能的前提下依然保持优异的阻燃性能。[0074]由上表可知，本发明实施例制备得到的abs复合材料均满足阻燃性能(1.6mm)为v-0，悬臂梁缺口冲击强度≥15kj/m2，弯曲强度≥60mpa。[0075]由实施例3-6、实施例1对比可知，选用阻燃协效剂a为粒径d50为5-12μm的二氧化硅，进一步提升了abs复合材料的力学性能。[0076]由实施例7-8、实施例1、对比例1对比可知，阻燃协效剂b为四氟乙烯与烯烃共聚物时，阻燃性能及力学性能更佳。[0077]由实施例1、对比例2-3对比可知，阻燃协效剂4-10份时，制备得到abs复合材料阻燃性能及力学性能更佳。[0078]由实施例9-12、实施例1对比可知，阻燃协效剂a和阻燃协效剂b的重量比为：阻燃协效剂a：阻燃协效剂b＝(3-5)：(1-2)时，制备得到abs复合材料阻燃性能及力学性能更佳。[0079]由实施例1、对比例4-6对比可知，本发明阻燃协效剂具有协同效果，缺少任何一种，阻燃效果差，且悬臂梁缺口冲击强度下降明显。[0080]最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。









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