高流动、耐划伤、耐低温溴系阻燃abs/tpu合金材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种ABS改性复合材料，尤其涉及一种高流动、耐划伤、耐低温溴系阻 燃ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用，属于高分子材料领域。
【背景技术】
[0002] ABS树脂是由苯乙烯、丁二烯、丙烯腈组成的三元共聚物，集中了苯乙烯的高流动 性、丁二烯的橡胶韧性和丙烯腈的耐化学品特性，具有优良的加工性能、耐低温性能、电绝 缘性能、耐化学腐蚀性能及高光泽和优异的电镀性能，同时具有耐蠕变性好、尺寸稳定性 高、成型收缩率小等优异特点，在军工、汽车、电子电器等领域应用非常广泛。但ABS树脂的 氧指数只有18,属于易燃材料，因此在用于电子电器设备时，大多需要进行阻燃改性，以达 到安全防火使用要求。目前ABS树脂阻燃改性主要是通过添加超过15%质量份数的溴系阻 燃剂和三氧化二锑复配体系，其中ABS树脂最常用的溴系阻燃剂如十溴二苯乙烷、溴化环 氧、溴代三嗪及四溴双酸A等，但由于ABS树脂是一种三嵌段共聚物，属于典型的海-岛结构。 如此多的溴-锑复配阻燃剂的加入会大幅度恶化ABS树脂本身固有的理化性能，如十溴二苯 乙烷阻燃体系会大幅恶化ABS基体树脂的流动性、冲击强度;溴化环氧阻燃体系会大幅恶化 体系的冲击强度;溴代三嗪和四溴双酸A阻燃体系也会对体系的低温韧性产生较大的影响。 同时，ABS树脂的耐磨性不佳，耐低温韧性一般。流动性与低温冲击及断裂伸长率常相互矛 盾，高橡胶含量的ABS具有较好的冲击性能，但流动性不佳;而高流动性的ABS往往冲击性能 不尽人意。
[0003]热塑性聚氨酯TPU是线性嵌段共聚物，随着温度的升高或降低，分子间氢键交联或 大分子间轻度交联具有可逆性，因此TPU不仅具有橡胶的弹性、优异的加工性能，更具有优 异的耐磨性、低温折性。
[0004] "ABS/TPU合金性能与微观结构"《现代塑料加工应用》及"热塑性聚氨酯对ABS的共 混改性研究"《合成树脂及塑料》中指出TPU与ABS有良好的相容性，TPU的加入可以同时改善 ABS的韧性和流动性，但如何制备具有均衡的强度、良好的耐磨性和耐低温性、优异的阻燃 效果及极好的加工性的阻燃ABS/TPU合金材料，目前却未见报道。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种高流动、耐划伤、耐低温溴系 阻燃ABS/TPU合金材料及其制备方法与应用，由该方法制备所得的合金材料具有良好的耐 磨性、耐低温折性、阻燃效果和极好的加工性。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 一种高流动、耐划伤、耐低温溴系阻燃ABS/TPU合金材料，包括下述按重量份计的 各组分:45-70份ABS树脂、10-30份热塑性聚氨酯TPU、10-15份溴系阻燃剂和2-5份锑系化合 物；其中所述热塑性聚氨酯ITU的邵A硬度按ASTMD2240-2005标准测试值为70-95HA;所述 溴系阻燃剂为四溴双酚A、溴化环氧、溴代三嗪和十溴二苯乙烷中的至少一种;所述锑系化 合物为三氧化二锑、胶体五氧化二锑、锑酸钠、亚磷酸锑、三氯化锑、五氯化锑、亚磷酸锑、多 聚磷酸锑和络合锑中的至少一种，所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
[0008] 其进一步的技术方案是：
[0009]所述合金材料还包括按重量份计的马来酸酐改性聚合物相容剂1-5份。
[0010]所述马来酸酐改性聚合物相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共 聚物AS-MS-ΝΒ、苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA和马来酸酐接枝SEBS中的至少一种，优选马来 酸酐改性聚合物相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物AS-MS-NB且其 用量为2-4%时最终产品的各项力学性能和加工性能达到最佳平衡。
[0011] 所述合金材料还包括按重量份计的增韧剂0-10份、抗氧剂0-1份、光稳定剂0-1份 和加工助剂0-5份。
[0012] 所述增韧剂为三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯和高胶粉中的至少一种。
[0013]所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅抗氧剂组成的复配物，优选为 Irganox1010和Irganox168 组成的复配物。
[0014]所述光稳定剂为二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、聚代丙烯晴类、草酰胺类和受 阻胺类中的至少一种。
[0015]所述加工助剂为硬脂酰胺类润滑剂、硅油和白矿油中的至少一种，其中硬脂酰胺 类润滑剂优选EBS。
[0016]本发明还公开了一种上述高流动、耐划伤、耐低温溴系阻燃ABS/TPU合金材料的制 备方法，该方法包括下述步骤：
[0017] (a)将ABS树脂在共混前于85°C下干燥2-4小时，热塑性聚氨酯TPU在共混前于100 °C下干燥2-4小时；
[0018] (b)将配方用量的溴系阻燃剂、锑系化合物、马来酸酐改性聚合物相容剂、增韧剂、 抗氧剂、光稳定剂、加工助剂、经(a)干燥所得的ABS树脂和经(a)干燥所得的热塑性聚氨酯 TPU在混合机中充分混合2-10分钟，得到混合物；
[0019] (c)将(b)中所得的混合物经过精密计量的送料装置输送到双螺杆挤出机中，挤出 机的各段螺杆温度控制在160_220°C之间，双螺杆挤出机的长径比为25-40,螺杆转速为 200-800转/分钟，在螺杆的剪切、混炼及输送下，物料得以充分熔化、复合，再经过挤出造 粒、干燥得到阻燃ABS/TPU合金塑胶粒子；
[0020] (d)将（C)中所得的ABS/TPU合金塑胶粒子加入到注塑机中加工成所需样条，注塑 条件为:料筒温度170_210°C，模具温度60-70°C，注塑压力6-10MPa。
[0021] 本发明中的热塑性聚氨酯TPU是线性嵌段共聚物，随着温度的升高或降低，分子间 氢键交联或大分子间轻度交联具有可逆性，因此TPU不仅具有橡胶的弹性、优异的加工性 能，更具有优异的耐磨性、低温折性。另外线性嵌段共聚物TPU主链上的-NHC00-单元和ABS 树脂中的丙烯腈单元-CH2CH(CN)-，二者通过共混可形成氢键；同时丙烯腈单元与TPU的聚 酯或聚醚软段还有较强的偶极-偶极作用，所以二者之间具有较好的相容性。因此通过ABS、 TPU及溴-锑复配阻燃体系制备阻燃ABS/TPU合金材料，一方面可显著提高ABS树脂的耐磨性 和低温折性，另一方面使ABS树脂的加工性能显著提高，使最终的阻燃ABS/TPU合金具有均 衡的强度、良好的耐磨性和耐低温性、优异的阻燃效果及极好的加工性。
[0022]此外本发明还公开了上述高流动、耐划伤、耐低温溴系阻燃ABS/TPU合金材料在电 子电器、交通运输和军工国防领域中的应用。
[0023]本发明的有益技术效果是:本发明的制备方法采用双螺杆挤出机共混挤出造粒一 次完成，工艺简单、操作方便、适合于工业化生产，制所得的阻燃ABS/TPU合金材料具有良好 的耐磨性、耐低温折性、优异的阻燃效果和极好的加工性，在电子电器、交通运输、军工国防 等领域具有应用价值。
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体实施例来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方 式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
[0025]现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料:ABS树脂选用 台湾台化的ABSAG15A1;热塑性聚氨酯TPU选用台湾虹溢的TPU-KF90A;四溴双酚A选用以色 列死海溴公司的FR-1524;溴化环氧选用韩国宇进的CXB-714C;十溴二苯乙烷选用美国雅保 公司的4010;溴代三嗪选用以色列死海溴公司的FR-245;锑系阻燃剂选用华昌锑业公司S-05N;相容剂选用日本电气化学的AS-MS-NB;高胶粉选用韩国锦湖化工的HR181;光稳定剂选 用南京米兰化工光稳定剂HS-770;抗氧剂选用汽巴精化的季戊四醇酯1010和亚磷酸酯168; 加工助剂选用辽宁奥克化学股份有限公司