環(huán)保新型阻燃ABS新材料合成研究

宗先慶 張國強(qiáng) 孫美玲 袁振堯 林潤雄

摘 要：將SAN、ABS、CPE、ACR、EBS、阻燃劑、抗氧化劑用電子臺(tái)秤稱量，加入40%SAN、25%ABS、20%CPE、8%ACR、0.25%抗氧化劑到混料機(jī)中，充分混合均勻。再加入0.25%EBS和6.5%阻燃劑，充分混合均勻;將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，升溫到200℃，使物料拉伸成絲狀物，使用切割機(jī)使物料切成顆粒狀的產(chǎn)品;將物料加入到水冷螺旋輸送機(jī)中進(jìn)行降溫操作，轉(zhuǎn)至搪玻璃冷卻釜中繼續(xù)降溫至40℃，轉(zhuǎn)入干燥機(jī)中，80℃真空干燥，得到產(chǎn)品進(jìn)行包裝。

關(guān)鍵詞：阻燃ABS;阻燃劑;抗氧化劑;雙螺桿擠出機(jī);螺旋輸送機(jī)

ABS生產(chǎn)廠家、新材料牌號(hào)比較多。世界各大ABS生產(chǎn)公司均有自己牌號(hào)的ABS。中國各ABS生產(chǎn)公司，僅生產(chǎn)通用型ABS，產(chǎn)品單一，其橡膠含量在20%左右，這些生產(chǎn)公司，沒有一家公司開發(fā)有自己牌號(hào)的ABS新材料。目前，中國公司生產(chǎn)ABS，產(chǎn)品單一，規(guī)模小，不具備市場競爭力。國內(nèi)市場阻燃ABS需求在150萬t/a以上，而國內(nèi)僅能提高不到100t/a，市場缺口大。青島科技大學(xué)林潤雄教授從事ABS新材料開發(fā)二十多年，利用山東日興新材料有限公司生產(chǎn)的環(huán)保型溴系阻燃劑，開發(fā)環(huán)保阻燃型ABS 新材料，具有自動(dòng)化程度高，配方優(yōu)良，市場前景廣闊等特點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 主要原料

溴化聚苯醚，工業(yè)級(jí);抗氧化劑168，工業(yè)級(jí);SAN，工業(yè)級(jí);ABS，工業(yè)級(jí);CPE，工業(yè)級(jí);EBS，工業(yè)級(jí);ACR，工業(yè)級(jí)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

雙螺桿擠出機(jī)、切割機(jī)、雙錐干燥機(jī)、水冷螺旋輸出機(jī)、循環(huán)水泵。

1.3 試驗(yàn)方法

以ABS新材料為基材，添加高熱穩(wěn)定阻燃劑、添加劑等，經(jīng)混合、熔融塑煉造粒包裝成產(chǎn)品：①將25%的ABS新材料加入到混料機(jī)中，隨后加入40%的SAN、20%的CPE、8% ACR和0.25%的EBS材料，充分混合均勻，然后在低速旋轉(zhuǎn)過程中加入6.5%阻燃劑和0.25%抗氧化劑及其相關(guān)的助劑材料，一定量的分?jǐn)?shù)混合均勻;②將上述混合均勻的物質(zhì)加入到高效粉碎機(jī)中，控制相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和溫度進(jìn)行粉碎操作，升溫到220℃，控制粒徑在5-10um;③得到相對(duì)應(yīng)的粉末材料，然后將該粉末材料采用雙螺桿擠出機(jī)自動(dòng)化控制設(shè)備，擠出成型，得到符合客戶需要的產(chǎn)品尺寸，用水降溫到40℃，切割得到相對(duì)應(yīng)的阻燃ABS產(chǎn)品;經(jīng)過烘干、包裝得到產(chǎn)品。

2 結(jié)果與討論

2.1 添加劑的用量

對(duì)于SAN、ABS、CPE的用量進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，最終確定40%SAN、25%ABS、20%CPE的用量作為產(chǎn)品添加劑，所得的產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)符合要求，SAN用量減少和增加會(huì)對(duì)密度和洛氏硬度產(chǎn)生影響，ABS用量增加或者會(huì)對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，指標(biāo)下降，CPE用量的減少和增加會(huì)對(duì)阻燃性和熱性產(chǎn)生影響，阻燃效果不達(dá)標(biāo)，熱性能差，用得少產(chǎn)出的產(chǎn)品指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，用多了影響產(chǎn)品的性能和后處理困難，也會(huì)造成物料的浪費(fèi)和環(huán)境污染。

2.2 加工助劑的選擇和用量

在產(chǎn)品中加入一定量的助劑，能提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和相容性，市面上選擇的加工助劑種類很多，經(jīng)過多次試驗(yàn)的論證數(shù)據(jù)表明，考慮市場價(jià)和產(chǎn)品的兼容性最終選擇ACR和EBS助劑最為合適，ACR和EBS添加少了起不到提高產(chǎn)品穩(wěn)定性和相容性的作用，添加多了會(huì)影響產(chǎn)品的其他特性，后處理比較困難，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，最終確定加入8%ACR和0.25%EBS最為合適，能大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和相容性。

2.3 阻燃劑的種類選擇

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用溴系阻燃劑屬極性物質(zhì)，從熱力學(xué)上看，溴系阻燃劑與ABS新材料具有一定的相容性，阻燃劑與ABS中SAN的相互作用使其不需要添加相容劑就能形成有用的阻燃ABS材料，產(chǎn)出的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，考慮市場價(jià)格波動(dòng)的影響選擇溴化聚苯醚作為產(chǎn)品的阻燃劑，溴化聚苯醚和ABS最為相容，最終選定溴化聚苯醚作為產(chǎn)品需要添加的阻燃劑。

2.4 阻燃劑配比的選擇

由于阻燃劑的價(jià)格昂貴，并且阻燃劑用量的加大會(huì)影響產(chǎn)品的性能，會(huì)克制阻燃劑與基體新材料的相容性，成型收縮率和耐候性都降低，用量少了會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的阻燃效果不理想，起不到很好的阻燃效果，因此采用阻燃劑6.5%的加入量最適宜。

2.5 抗氧化劑的選擇

加入抗氧化劑的目的是為了防止各類添加劑相互自身與基體新材料發(fā)生氧化反應(yīng)，降低了產(chǎn)品指標(biāo)并且副產(chǎn)物過多，影響力了整體產(chǎn)品的性能，市面上的抗氧化劑很多，此實(shí)驗(yàn)可以選擇抗氧化劑1010、鈦白粉r105，消光粉1011、抗氧化劑168，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的論證，數(shù)據(jù)表明選擇抗氧化劑168對(duì)產(chǎn)品的性能有很好的提高效果，價(jià)格比較親民，也不會(huì)污染產(chǎn)品，最終確定用抗氧化劑168作為產(chǎn)品的抗氧化劑。

2.6 抗氧化劑配比的選擇

由于抗氧化劑的價(jià)格昂貴，并且抗氧化劑用量的加大會(huì)影響產(chǎn)品的性能，對(duì)產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，熱變形溫度，阻燃性都會(huì)有一定的影響，用量少了會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)副產(chǎn)物，達(dá)不到產(chǎn)品的技術(shù)要求，因此采用抗氧化劑0.25%的加入量最適宜。

2.7 擠出溫度的選擇

該反應(yīng)是物理混合反應(yīng)，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溫度升高加快融化速率，ABS與其他添加劑、助劑、阻燃劑和抗氧化劑能充分的混合在一起，溫度過高會(huì)影響最終產(chǎn)品的性能，溫度過低能使混料不均勻，達(dá)不到產(chǎn)品要求，最終確定反應(yīng)溫度為220℃。

2.8 主要技術(shù)指標(biāo)

3 結(jié)論

通過上述試驗(yàn)對(duì)添加劑的用量、阻燃劑的種類選擇、阻燃劑配比的選擇、加工助劑的選擇和用量、抗氧化劑的選擇、抗氧化劑配比的選擇、擠出溫度等進(jìn)行對(duì)比研究，得到了最佳的選用和用量，縮短了時(shí)間，提高產(chǎn)品的物理性能，產(chǎn)出的產(chǎn)品均能達(dá)到技術(shù)要求，避免了用量過多造成的原料浪費(fèi)和環(huán)境污染。

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作者簡介：

宗先慶（1978- ），男，漢族，山東臨朐人，本科學(xué)歷，山東日興新材料股份有限公司研發(fā)中心主任，研究方向：主要從事溴系精細(xì)化學(xué)品研究開發(fā)。