环保新型阻燃ABS新材料合成研究

宗先庆 张国强 孙美玲 袁振尧 林润雄

摘 要：将SAN、ABS、CPE、ACR、EBS、阻燃剂、抗氧化剂用电子台秤称量，加入40%SAN、25%ABS、20%CPE、8%ACR、0.25%抗氧化剂到混料机中，充分混合均匀。再加入0.25%EBS和6.5%阻燃剂，充分混合均匀;将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中，升温到200℃，使物料拉伸成丝状物，使用切割机使物料切成颗粒状的产品;将物料加入到水冷螺旋输送机中进行降温操作，转至搪玻璃冷却釜中继续降温至40℃，转入干燥机中，80℃真空干燥，得到产品进行包装。

关键词：阻燃ABS;阻燃剂;抗氧化剂;双螺杆挤出机;螺旋输送机

ABS生产厂家、新材料牌号比较多。世界各大ABS生产公司均有自己牌号的ABS。中国各ABS生产公司，仅生产通用型ABS，产品单一，其橡胶含量在20%左右，这些生产公司，没有一家公司开发有自己牌号的ABS新材料。目前，中国公司生产ABS，产品单一，规模小，不具备市场竞争力。国内市场阻燃ABS需求在150万t/a以上，而国内仅能提高不到100t/a，市场缺口大。青岛科技大学林润雄教授从事ABS新材料开发二十多年，利用山东日兴新材料有限公司生产的环保型溴系阻燃剂，开发环保阻燃型ABS 新材料，具有自动化程度高，配方优良，市场前景广阔等特点。

1 实验内容

1.1 主要原料

溴化聚苯醚，工业级;抗氧化剂168，工业级;SAN，工业级;ABS，工业级;CPE，工业级;EBS，工业级;ACR，工业级。

1.2 实验仪器

双螺杆挤出机、切割机、双锥干燥机、水冷螺旋输出机、循环水泵。

1.3 试验方法

以ABS新材料为基材，添加高热稳定阻燃剂、添加剂等，经混合、熔融塑炼造粒包装成产品：①将25%的ABS新材料加入到混料机中，随后加入40%的SAN、20%的CPE、8% ACR和0.25%的EBS材料，充分混合均匀，然后在低速旋转过程中加入6.5%阻燃剂和0.25%抗氧化剂及其相关的助剂材料，一定量的分数混合均匀;②将上述混合均匀的物质加入到高效粉碎机中，控制相应的转速和温度进行粉碎操作，升温到220℃，控制粒径在5-10um;③得到相对应的粉末材料，然后将该粉末材料采用双螺杆挤出机自动化控制设备，挤出成型，得到符合客户需要的产品尺寸，用水降温到40℃，切割得到相对应的阻燃ABS产品;经过烘干、包装得到产品。

2 结果与讨论

2.1 添加剂的用量

对于SAN、ABS、CPE的用量进行了大量的实验研究，最终确定40%SAN、25%ABS、20%CPE的用量作为产品添加剂，所得的产品的技术指标符合要求，SAN用量减少和增加会对密度和洛氏硬度产生影响，ABS用量增加或者会对产品的力学性能产生影响，指标下降，CPE用量的减少和增加会对阻燃性和热性产生影响，阻燃效果不达标，热性能差，用得少产出的产品指标不达标，用多了影响产品的性能和后处理困难，也会造成物料的浪费和环境污染。

2.2 加工助剂的选择和用量

在产品中加入一定量的助剂，能提高产品的稳定性和相容性，市面上选择的加工助剂种类很多，经过多次试验的论证数据表明，考虑市场价和产品的兼容性最终选择ACR和EBS助剂最为合适，ACR和EBS添加少了起不到提高产品稳定性和相容性的作用，添加多了会影响产品的其他特性，后处理比较困难，经过实验研究，最终确定加入8%ACR和0.25%EBS最为合适，能大大提高产品的稳定性和相容性。

2.3 阻燃剂的种类选择

通过实验验证，采用溴系阻燃剂属极性物质，从热力学上看，溴系阻燃剂与ABS新材料具有一定的相容性，阻燃剂与ABS中SAN的相互作用使其不需要添加相容剂就能形成有用的阻燃ABS材料，产出的产品技术指标能达到标准的要求，考虑市场价格波动的影响选择溴化聚苯醚作为产品的阻燃剂，溴化聚苯醚和ABS最为相容，最终选定溴化聚苯醚作为产品需要添加的阻燃剂。

2.4 阻燃剂配比的选择

由于阻燃剂的价格昂贵，并且阻燃剂用量的加大会影响产品的性能，会克制阻燃剂与基体新材料的相容性，成型收缩率和耐候性都降低，用量少了会导致产品的阻燃效果不理想，起不到很好的阻燃效果，因此采用阻燃剂6.5%的加入量最适宜。

2.5 抗氧化剂的选择

加入抗氧化剂的目的是为了防止各类添加剂相互自身与基体新材料发生氧化反应，降低了产品指标并且副产物过多，影响力了整体产品的性能，市面上的抗氧化剂很多，此实验可以选择抗氧化剂1010、钛白粉r105，消光粉1011、抗氧化剂168，经过实验的论证，数据表明选择抗氧化剂168对产品的性能有很好的提高效果，价格比较亲民，也不会污染产品，最终确定用抗氧化剂168作为产品的抗氧化剂。

2.6 抗氧化剂配比的选择

由于抗氧化剂的价格昂贵，并且抗氧化剂用量的加大会影响产品的性能，对产品的拉伸强度，弯曲强度，热变形温度，阻燃性都会有一定的影响，用量少了会导致产品出现副产物，达不到产品的技术要求，因此采用抗氧化剂0.25%的加入量最适宜。

2.7 挤出温度的选择

该反应是物理混合反应，不发生化学反应，温度升高加快融化速率，ABS与其他添加剂、助剂、阻燃剂和抗氧化剂能充分的混合在一起，温度过高会影响最终产品的性能，温度过低能使混料不均匀，达不到产品要求，最终确定反应温度为220℃。

2.8 主要技术指标

3 结论

通过上述试验对添加剂的用量、阻燃剂的种类选择、阻燃剂配比的选择、加工助剂的选择和用量、抗氧化剂的选择、抗氧化剂配比的选择、挤出温度等进行对比研究，得到了最佳的选用和用量，缩短了时间，提高产品的物理性能，产出的产品均能达到技术要求，避免了用量过多造成的原料浪费和环境污染。

参考文献：

[1]王良民，李建业，王德强，王立芹，翟祖词.磷溴协效阻燃剂的制备及其阻燃共聚聚丙烯的研究[J].山东化工， 2015，44（18）：13-15.

[2]张秀成，李斌，韩永臻，等.氯溴代烷基磷酸酯阻燃剂的合成与阻燃性研究[J].化学与粘合，2000（1）：22-24.

[3]彭治汉.磷-溴系和磷-氮系阻燃剂的合成、性能及其阻燃機理研究[D].北京：北京理工大学，1998.

[4]王良民，李建业，王德强，王立芹，翟祖词.低卤阻燃增强共聚聚丙烯的制备[J].广东化工，2015，42（18）：43-44.

[5]金敏，王楷.降低丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物黄色指数[J].石化技术与应用，2009，27（3）：266-268.

[6]陈志平，郑津洋，蒋家羚，李晓红.丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物管许用应力的确定[A].in：中国机械工程学会.第二届全国管道技术学术交流会议.

作者简介：

宗先庆（1978- ），男，汉族，山东临朐人，本科学历，山东日兴新材料股份有限公司研发中心主任，研究方向：主要从事溴系精细化学品研究开发。