高流動、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改性復合材料，尤其涉及一種高流動、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 性、丁二烯的橡膠韌性和丙烯腈的耐化學品特性，具有優(yōu)良的加工性能、耐低溫性能、電絕 緣性能、耐化學腐蝕性能及高光澤和優(yōu)異的電鍍性能，同時具有耐蠕變性好、尺寸穩(wěn)定性 高、成型收縮率小等優(yōu)異特點，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，大多需要進行阻燃改性，以達 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-銻復配阻燃劑的加入會大幅度惡化ABS樹脂本身固有的理化性能，如十溴二苯 乙烷阻燃體系會大幅惡化ABS基體樹脂的流動性、沖擊強度;溴化環(huán)氧阻燃體系會大幅惡化 體系的沖擊強度;溴代三嗪和四溴雙酸A阻燃體系也會對體系的低溫韌性產(chǎn)生較大的影響。 同時，ABS樹脂的耐磨性不佳，耐低溫韌性一般。流動性與低溫沖擊及斷裂伸長率常相互矛 盾，高橡膠含量的ABS具有較好的沖擊性能，但流動性不佳;而高流動性的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的加入可以同時改善 ABS的韌性和流動性，但如何制備具有均衡的強度、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，目前卻未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明提供了一種高流動、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)方案實現(xiàn)的：
[0007] 一種高流動、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標準測試值為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] 其進一步的技術(shù)方案是：
[0009]所述合金材料還包括按重量份計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%時最終產(chǎn)品的各項力學性能和加工性能達到最佳平衡。
[0011] 所述合金材料還包括按重量份計的增韌劑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配物，優(yōu)選為 Irganox1010和Irganox168 組成的復配物。
[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滑劑、硅油和白礦油中的至少一種，其中硬脂酰胺 類潤滑劑優(yōu)選EBS。
[0016]本發(fā)明還公開了一種上述高流動、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，熱塑性聚氨酯TPU在共混前于100 °C下干燥2-4小時；
[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)過精密計量的送料裝置輸送到雙螺桿擠出機中，擠出 機的各段螺桿溫度控制在160_220°C之間，雙螺桿擠出機的長徑比為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；同時丙烯腈單元與TPU的聚 酯或聚醚軟段還有較強的偶極-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、耐劃傷、耐低溫溴系阻燃ABS/TPU合金材料在電 子電器、交通運輸和軍工國防領(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共混擠出造粒一 次完成，工藝簡單、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、交通運輸、軍工國防 等領(lǐng)域具有應(yīng)用價值。
【具體實施方式】
[0024]下面通過具體實施例來進一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方 式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制。
[0025]現(xiàn)對實施例及對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 臺灣臺化的ABSAG15A1;熱塑性聚氨酯TPU選用臺灣虹溢的TPU-KF90A;四溴雙酚A選用以色 列死海溴公司的FR-1524;溴化環(huán)氧選用韓國宇進的CXB-714C;十溴二苯乙烷選用美國雅保 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的AS-MS-NB;高膠粉選用韓國錦湖化工的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股份有限公司