一种高透明高冲击的阻燃MABS复合材料及其制备方法与流程

一种高透明高冲击的阻燃mabs复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高透明高冲击的阻燃mabs复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.abs树脂是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元共聚物，具有优良的加工性能、高光泽和优异的电镀性能。随着生活水平的提高，人们对材料的美观提出更高的要求，透明的abs树脂－mabs便应运而生。但市场上的mabs普遍冲击韧性低，易燃，在电子电器和汽车外观件的应用上受到限制。而普通改性方法在对其改性时，易使透明度降低甚至变为不透明，或是仅能赋予其某一特性。因此，急需开发一种高透明高冲击的阻燃mabs来满足市场需求。
3.中国专利申请文件(cn110183800a)公开了一种cpvc/mabs组合物及其制备方法，其通过将mabs接枝共聚物改性剂制备中加入特定的分子量调节剂tddm，通过调节mabs的分子量，从而可改变与cpvc基体树脂的相容性，进一步改善聚合物与基体树脂的界面结合力，显著地提高了共混物的韧性，提高20以上。但是其主要在乳液中进行合成反应，于生产时将会产生大量的废水废弃物，不符合绿色环保的理念。且产品性能单一，在当前mabs越来越广的应用在家电中时，阻燃已经成为必不可少特性需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具备优良阻燃性能和冲击韧性的高透明高冲击阻燃mabs复合材料及其制备方法。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高透明高冲击的阻燃mabs复合材料，所述复合材料原料按重量份计包括：55
‑
85份mabs、15
‑
45份的聚氨酯弹性体、5
‑
25份阻燃剂、0.5
‑
2份助剂。
6.作为优选，按重量份计所述复合材料原料中mabs与聚氨酯弹性体的总份数为100份。
7.本发明通过添加聚氨酯弹性体来提高mabs复合材料的冲击性能，利用聚氨酯弹性体提升mabs复合材料柔性从而达到不易折断的目的。
8.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差小于0.009。
9.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，聚氨酯弹性体断裂伸长率大于300％。
10.控制聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数是为了保证两种材料复合后的透明度，偏差越大透明度越低，断裂伸长率主要是保证材料优良的物理性能。
11.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，聚氨酯弹性体为大粒径聚氨酯弹性体和小粒径聚氨酯弹性体的复合聚氨酯弹性体，其中大粒径聚氨酯弹性体的平均粒径大于300nm，小粒径聚氨酯弹性体的平均粒径小于150nm。
12.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，大粒径聚氨酯弹性体和小粒径聚氨酯弹性体的质量比为1:(0.8
‑
1.2)，大粒径聚氨酯弹性体的平均粒径为300
‑
600nm，小粒径聚氨酯弹性体的平均粒径为50
‑
150nm。
13.作为优选，大粒径聚氨酯弹性体和小粒径聚氨酯弹性体的质量比为1:1，大粒径聚氨酯弹性体的粒径为400nm，小粒径聚氨酯弹性体的粒径为70nm。且聚氨酯弹性体在室温阳光下观察为无色透明。
14.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，所述聚氨酯弹性体通过聚醚多元醇和异氰酸酯制得。
15.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，所述聚氨酯弹性体的具体制备过程为：先将聚醚多元醇于100
‑
130℃抽真空1
‑
3h，然后降温至50
‑
65℃，加入异氰酸酯，在氮气保护下，于85
‑
95℃保温反应3
‑
5h后得到聚氨酯弹性体。
16.作为优选，聚醚多元醇分子量小于3000，选自聚醚二元醇、聚氧化丙烯二醇、聚己二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯二元醇、聚丁二醇中的一种或多种。因为聚醚多元醇数均分子量会影响复合材料透明性和性能，分子量越大其透明性越差。
17.作为优选，异氰酸酯选自4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六次亚甲基二异氰酸酯的一种或多种。
18.本发明制备过程中通过调整聚醚多元醇与异氰酸酯两者官能团的比例进行控制最终聚氨酯弹性体的平均粒径，当聚醚多元醇(
‑
oh)与异氰酸酯(
‑
nco)两者官能团比为1：1
‑
1：2时可有效控制调节聚氨酯弹性体的平均粒径在50
‑
500nm范围内。
19.在上述一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料中，阻燃mabs组合物透光率可达70
‑
95％，冲击强度达到20
‑
40kj/m2，阻燃等级能够达到ul94v
‑
2级以上。
20.在上述一种高透明高冲击的阻燃mabs复合材料中，阻燃剂为磷酸三苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸二甲苯基酯、磷酸三丁酯、2，2
‑
二甲基
‑
1，3
‑
丙二醇
‑
二(新戊二醇)双磷酸酯的一种或多种。
21.本发明助剂主要为润滑剂、抗uv剂、抗氧剂，润滑剂优选硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双脂肪酸酰胺中的一种；抗uv剂优选uv
‑
531；抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168复配使用，两者最佳质量比为1:1。
22.一种高透明高冲击阻燃mabs复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
23.s1：配置如上所述的原料；
24.s2：将聚氨酯弹性体和mabs共混，并添加阻燃剂和助剂，在温度为180
‑
250℃，转速为150
‑
250rpm的双螺杆挤出机中挤出得到高透明高冲击的阻燃mabs复合材料。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过利用聚醚多元醇和异氰酸酯制备两种不同粒径的聚氨酯弹性体，与mabs进行混合制备得到的阻燃mabs复合材料组合物透光率可达70
‑
95％，冲击强度达到20
‑
40kj/m2，阻燃等级能够达到ul94v
‑
2级以上；制备原料简单易得，制备步骤少、效率高，适用于大规模工业生产。
附图说明
26.图1为实施例1聚氨酯弹性体在mabs中分散的相态示意图。
具体实施方式
27.以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
28.制备聚氨酯弹性体：通过将聚醚二元醇于120℃抽真空2h，然后降温至60℃，加入4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护下，于90℃保温反应4h后，通过控制聚醚多元醇(
‑
oh)与异氰酸酯(
‑
nco)两者官能团配比1：1
‑
1：2，制得平均粒径分别为50nm、70nm、400nm、500nm的聚氨酯弹性体。
29.实施例1：
30.配制如下原料：55份mabs、45份聚氨酯弹性体(两种平均粒径为70nm和400nm以质量比1:1混合的复配聚氨酯弹性体)、5份磷酸三苯基酯、0.25份季戊四醇硬脂酸酯、0.2份uv
‑
531、0.15份抗氧剂1010和0.15份抗氧剂168。
31.将聚氨酯弹性体和mabs共混(聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差为0.005，聚氨酯弹性体断裂伸长率为320％)，并添加磷酸三苯基酯、季戊四醇硬脂酸酯、uv
‑
531、抗氧剂1010和抗氧剂168。在温度为210℃，转速为200rpm的双螺杆挤出机中挤出，最终得到该高透明高冲击的阻燃mabs复合材料。
32.实施例2：
33.配制如下原料：85份mabs、15份聚氨酯弹性体(两种平均粒径为70nm和500nm以质量比1:1混合的复配聚氨酯弹性体)、15份磷酸三苯基酯、0.15份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份uv
‑
531、0.25份抗氧剂1010和0.25份抗氧剂168。
34.将聚氨酯弹性体和mabs共混(聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差为0.008，聚氨酯弹性体断裂伸长率为310％)，并添加磷酸三苯基酯、季戊四醇硬脂酸酯、uv
‑
531、抗氧剂1010和抗氧剂168。在温度为240℃，转速为250rpm的双螺杆挤出机中挤出，最终得到该高透明高冲击的阻燃mabs复合材料。
35.实施例3：
36.配制如下原料：85份mabs、15份聚氨酯弹性体(两种平均粒径为50nm和400nm以质量比1:1混合的复配聚氨酯弹性体)、25份磷酸三苯基酯、0.15份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份uv
‑
531、0.25份抗氧剂1010和0.25份抗氧剂168。
37.将聚氨酯弹性体和mabs共混(聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差为0.005，聚氨酯弹性体断裂伸长率为300％)，并添加磷酸三苯基酯、季戊四醇硬脂酸酯、uv
‑
531、抗氧剂1010和抗氧剂168。在温度为180℃，转速为200rpm的双螺杆挤出机中挤出，最终得到该高透明高冲击的阻燃mabs复合材料。
38.实施例4：
39.配制如下原料：85份mabs、15份聚氨酯弹性体(两种平均粒径为50nm和500nm以质量比1:1混合的复配聚氨酯弹性体)、25份磷酸三丁酯、0.15份季戊四醇硬脂酸酯、0.5份uv
‑
531、0.25份抗氧剂1010和0.25份抗氧剂168。
40.将聚氨酯弹性体和mabs共混(聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差为0.006，聚氨酯弹性体断裂伸长率为315％)，并添加磷酸三丁酯、季戊四醇硬脂酸酯、uv
‑
531、抗氧剂1010和抗氧剂168。在温度为180℃，转速为200rpm的双螺杆挤出机中挤出，最终得到该高透明高冲击的阻燃mabs复合材料。
41.实施例5：
42.与实施例1的区别，仅在于，聚氨酯弹性体平均粒径仅为70nm。
43.实施例6：
44.与实施例1的区别，仅在于，聚氨酯弹性体平均粒径仅为400nm。
45.实施例7：
46.与实施例1的区别，仅在于，聚氨酯弹性体与mabs基体的折光指数之差为0.015。
47.实施例8：
48.与实施例1的区别，仅在于，聚氨酯弹性体断裂伸长率为200％。
49.对比例1：
50.与实施例1的区别，仅在于，原料中不含有聚氨酯弹性体。
51.表1：对实施例1
‑
8、对比例1所得组合物进行性能测试结果
[0052][0053][0054]
综上所述，本发明通过利用聚醚多元醇和异氰酸酯制备两种不同粒径的聚氨酯弹性体，与mabs进行混合制备得到的阻燃mabs复合材料组合物透光率可达70
‑
95％，冲击强度达到20
‑
40kj/m2，阻燃等级能够达到ul94v
‑
2级以上，整体制备原料简单易得，制备步骤少、效率高，适用于大规模工业生产。
[0055]
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
[0056]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0057]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。