高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系阻燃abs/tpu合金材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種ABS改性復(fù)合材料，尤其涉及一種高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系阻 燃ABS/TPU合金材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] ABS樹脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈組成的三元共聚物，集中了苯乙烯的高流動(dòng) 性、丁二烯的橡膠韌性和丙烯腈的耐化學(xué)品特性，具有優(yōu)良的加工性能、耐低溫性能、電絕 緣性能、耐化學(xué)腐蝕性能及高光澤和優(yōu)異的電鍍性能，同時(shí)具有耐蠕變性好、尺寸穩(wěn)定性 高、成型收縮率小等優(yōu)異特點(diǎn)，在軍工、汽車、電子電器等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但ABS樹脂的 氧指數(shù)只有18,屬于易燃材料，因此在用于電子電器設(shè)備時(shí)，大多需要進(jìn)行阻燃改性，以達(dá) 到安全防火使用要求。目前ABS樹脂阻燃改性主要是通過添加超過15%質(zhì)量份數(shù)的溴系阻 燃劑和三氧化二銻復(fù)配體系，其中ABS樹脂最常用的溴系阻燃劑如十溴二苯乙烷、溴化環(huán) 氧、溴代三嗪及四溴雙酸A等，但由于ABS樹脂是一種三嵌段共聚物，屬于典型的海-島結(jié)構(gòu)。 如此多的溴-銻復(fù)配阻燃劑的加入會(huì)大幅度惡化ABS樹脂本身固有的理化性能，如十溴二苯 乙烷阻燃體系會(huì)大幅惡化ABS基體樹脂的流動(dòng)性、沖擊強(qiáng)度;溴化環(huán)氧阻燃體系會(huì)大幅惡化 體系的沖擊強(qiáng)度;溴代三嗪和四溴雙酸A阻燃體系也會(huì)對(duì)體系的低溫韌性產(chǎn)生較大的影響。 同時(shí)，ABS樹脂的耐磨性不佳，耐低溫韌性一般。流動(dòng)性與低溫沖擊及斷裂伸長(zhǎng)率常相互矛 盾，高橡膠含量的ABS具有較好的沖擊性能，但流動(dòng)性不佳;而高流動(dòng)性的ABS往往沖擊性能 不盡人意。
[0003]熱塑性聚氨酯TPU是線性嵌段共聚物，隨著溫度的升高或降低，分子間氫鍵交聯(lián)或 大分子間輕度交聯(lián)具有可逆性，因此TPU不僅具有橡膠的彈性、優(yōu)異的加工性能，更具有優(yōu) 異的耐磨性、低溫折性。
[0004] "ABS/TPU合金性能與微觀結(jié)構(gòu)"《現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用》及"熱塑性聚氨酯對(duì)ABS的共 混改性研究"《合成樹脂及塑料》中指出TPU與ABS有良好的相容性，TPU的加入可以同時(shí)改善 ABS的韌性和流動(dòng)性，但如何制備具有均衡的強(qiáng)度、良好的耐磨性和耐低溫性、優(yōu)異的阻燃 效果及極好的加工性的阻燃ABS/TPU合金材料，目前卻未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供了一種高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系 阻燃ABS/TPU合金材料及其制備方法與應(yīng)用，由該方法制備所得的合金材料具有良好的耐 磨性、耐低溫折性、阻燃效果和極好的加工性。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 一種高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系阻燃ABS/TPU合金材料，包括下述按重量份計(jì)的 各組分:45-70份ABS樹脂、10-30份熱塑性聚氨酯TPU、10-15份溴系阻燃劑和2-5份銻系化合 物；其中所述熱塑性聚氨酯ITU的邵A硬度按ASTMD2240-2005標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試值為70-95HA;所述 溴系阻燃劑為四溴雙酚A、溴化環(huán)氧、溴代三嗪和十溴二苯乙烷中的至少一種;所述銻系化 合物為三氧化二銻、膠體五氧化二銻、銻酸鈉、亞磷酸銻、三氯化銻、五氯化銻、亞磷酸銻、多 聚磷酸銻和絡(luò)合銻中的至少一種，所述ABS樹脂為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
[0008] 其進(jìn)一步的技術(shù)方案是：
[0009]所述合金材料還包括按重量份計(jì)的馬來酸酐改性聚合物相容劑1-5份。
[0010]所述馬來酸酐改性聚合物相容劑為苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共 聚物AS-MS-ΝΒ、苯乙烯-馬來酸酐共聚物SMA和馬來酸酐接枝SEBS中的至少一種，優(yōu)選馬來 酸酐改性聚合物相容劑為苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物AS-MS-NB且其 用量為2-4%時(shí)最終產(chǎn)品的各項(xiàng)力學(xué)性能和加工性能達(dá)到最佳平衡。
[0011] 所述合金材料還包括按重量份計(jì)的增韌劑0-10份、抗氧劑0-1份、光穩(wěn)定劑0-1份 和加工助劑0-5份。
[0012] 所述增韌劑為三元乙丙橡膠、氯化聚乙烯和高膠粉中的至少一種。
[0013]所述抗氧劑為受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類輔抗氧劑組成的復(fù)配物，優(yōu)選為 Irganox1010和Irganox168 組成的復(fù)配物。
[0014]所述光穩(wěn)定劑為二苯甲酮類、苯并三唑類、三嗪類、聚代丙烯晴類、草酰胺類和受 阻胺類中的至少一種。
[0015]所述加工助劑為硬脂酰胺類潤(rùn)滑劑、硅油和白礦油中的至少一種，其中硬脂酰胺 類潤(rùn)滑劑優(yōu)選EBS。
[0016]本發(fā)明還公開了一種上述高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系阻燃ABS/TPU合金材料的制 備方法，該方法包括下述步驟：
[0017] (a)將ABS樹脂在共混前于85°C下干燥2-4小時(shí)，熱塑性聚氨酯TPU在共混前于100 °C下干燥2-4小時(shí)；
[0018] (b)將配方用量的溴系阻燃劑、銻系化合物、馬來酸酐改性聚合物相容劑、增韌劑、 抗氧劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑、經(jīng)(a)干燥所得的ABS樹脂和經(jīng)(a)干燥所得的熱塑性聚氨酯 TPU在混合機(jī)中充分混合2-10分鐘，得到混合物；
[0019] (c)將(b)中所得的混合物經(jīng)過精密計(jì)量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機(jī)中，擠出 機(jī)的各段螺桿溫度控制在160_220°C之間，雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為25-40,螺桿轉(zhuǎn)速為 200-800轉(zhuǎn)/分鐘，在螺桿的剪切、混煉及輸送下，物料得以充分熔化、復(fù)合，再經(jīng)過擠出造 粒、干燥得到阻燃ABS/TPU合金塑膠粒子；
[0020] (d)將（C)中所得的ABS/TPU合金塑膠粒子加入到注塑機(jī)中加工成所需樣條，注塑 條件為:料筒溫度170_210°C，模具溫度60-70°C，注塑壓力6-10MPa。
[0021] 本發(fā)明中的熱塑性聚氨酯TPU是線性嵌段共聚物，隨著溫度的升高或降低，分子間 氫鍵交聯(lián)或大分子間輕度交聯(lián)具有可逆性，因此TPU不僅具有橡膠的彈性、優(yōu)異的加工性 能，更具有優(yōu)異的耐磨性、低溫折性。另外線性嵌段共聚物TPU主鏈上的-NHC00-單元和ABS 樹脂中的丙烯腈單元-CH2CH(CN)-，二者通過共混可形成氫鍵；同時(shí)丙烯腈單元與TPU的聚 酯或聚醚軟段還有較強(qiáng)的偶極-偶極作用，所以二者之間具有較好的相容性。因此通過ABS、 TPU及溴-銻復(fù)配阻燃體系制備阻燃ABS/TPU合金材料，一方面可顯著提高ABS樹脂的耐磨性 和低溫折性，另一方面使ABS樹脂的加工性能顯著提高，使最終的阻燃ABS/TPU合金具有均 衡的強(qiáng)度、良好的耐磨性和耐低溫性、優(yōu)異的阻燃效果及極好的加工性。
[0022]此外本發(fā)明還公開了上述高流動(dòng)、耐劃傷、耐低溫溴系阻燃ABS/TPU合金材料在電 子電器、交通運(yùn)輸和軍工國(guó)防領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:本發(fā)明的制備方法采用雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒一 次完成，工藝簡(jiǎn)單、操作方便、適合于工業(yè)化生產(chǎn)，制所得的阻燃ABS/TPU合金材料具有良好 的耐磨性、耐低溫折性、優(yōu)異的阻燃效果和極好的加工性，在電子電器、交通運(yùn)輸、軍工國(guó)防 等領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方 式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0025]現(xiàn)對(duì)實(shí)施例及對(duì)比例所用的原材料做如下說明，但不限于這些材料:ABS樹脂選用 臺(tái)灣臺(tái)化的ABSAG15A1;熱塑性聚氨酯TPU選用臺(tái)灣虹溢的TPU-KF90A;四溴雙酚A選用以色 列死海溴公司的FR-1524;溴化環(huán)氧選用韓國(guó)宇進(jìn)的CXB-714C;十溴二苯乙烷選用美國(guó)雅保 公司的4010;溴代三嗪選用以色列死海溴公司的FR-245;銻系阻燃劑選用華昌銻業(yè)公司S-05N;相容劑選用日本電氣化學(xué)的AS-MS-NB;高膠粉選用韓國(guó)錦湖化工的HR181;光穩(wěn)定劑選 用南京米蘭化工光穩(wěn)定劑HS-770;抗氧劑選用汽巴精化的季戊四醇酯1010和亞磷酸酯168; 加工助劑選用遼寧奧克化學(xué)股份有限公司