環保新型阻燃ABS新材料合成研究

宗先慶 張國強 孫美玲 袁振堯 林潤雄

摘 要：將SAN、ABS、CPE、ACR、EBS、阻燃劑、抗氧化劑用電子臺秤稱量，加入40%SAN、25%ABS、20%CPE、8%ACR、0.25%抗氧化劑到混料機中，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中，升溫到200℃，使物料拉伸成絲狀物，使用切割機使物料切成顆粒狀的產品;將物料加入到水冷螺旋輸送機中進行降溫操作，轉至搪玻璃冷卻釜中繼續降溫至40℃，轉入干燥機中，80℃真空干燥，得到產品進行包裝。

關鍵詞：阻燃ABS;阻燃劑;抗氧化劑;雙螺桿擠出機;螺旋輸送機

ABS生產廠家、新材料牌號比較多。世界各大ABS生產公司均有自己牌號的ABS。中國各ABS生產公司，僅生產通用型ABS，產品單一，其橡膠含量在20%左右，這些生產公司，沒有一家公司開發有自己牌號的ABS新材料。目前，中國公司生產ABS，產品單一，規模小，不具備市場競爭力。國內市場阻燃ABS需求在150萬t/a以上，而國內僅能提高不到100t/a，市場缺口大。青島科技大學林潤雄教授從事ABS新材料開發二十多年，利用山東日興新材料有限公司生產的環保型溴系阻燃劑，開發環保阻燃型ABS 新材料，具有自動化程度高，配方優良，市場前景廣闊等特點。

1 實驗內容

1.1 主要原料

溴化聚苯醚，工業級;抗氧化劑168，工業級;SAN，工業級;ABS，工業級;CPE，工業級;EBS，工業級;ACR，工業級。

1.2 實驗儀器

雙螺桿擠出機、切割機、雙錐干燥機、水冷螺旋輸出機、循環水泵。

1.3 試驗方法

以ABS新材料為基材，添加高熱穩定阻燃劑、添加劑等，經混合、熔融塑煉造粒包裝成產品：①將25%的ABS新材料加入到混料機中，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，然后在低速旋轉過程中加入6.5%阻燃劑和0.25%抗氧化劑及其相關的助劑材料，一定量的分數混合均勻;②將上述混合均勻的物質加入到高效粉碎機中，控制相應的轉速和溫度進行粉碎操作，升溫到220℃，控制粒徑在5-10um;③得到相對應的粉末材料，然后將該粉末材料采用雙螺桿擠出機自動化控制設備，擠出成型，得到符合客戶需要的產品尺寸，用水降溫到40℃，切割得到相對應的阻燃ABS產品;經過烘干、包裝得到產品。

2 結果與討論

2.1 添加劑的用量

對于SAN、ABS、CPE的用量進行了大量的實驗研究，最終確定40%SAN、25%ABS、20%CPE的用量作為產品添加劑，所得的產品的技術指標符合要求，SAN用量減少和增加會對密度和洛氏硬度產生影響，ABS用量增加或者會對產品的力學性能產生影響，指標下降，CPE用量的減少和增加會對阻燃性和熱性產生影響，阻燃效果不達標，熱性能差，用得少產出的產品指標不達標，用多了影響產品的性能和后處理困難，也會造成物料的浪費和環境污染。

2.2 加工助劑的選擇和用量

在產品中加入一定量的助劑，能提高產品的穩定性和相容性，市面上選擇的加工助劑種類很多，經過多次試驗的論證數據表明，考慮市場價和產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品穩定性和相容性的作用，添加多了會影響產品的其他特性，后處理比較困難，經過實驗研究，最終確定加入8%ACR和0.25%EBS最為合適，能大大提高產品的穩定性和相容性。

2.3 阻燃劑的種類選擇

通過實驗驗證，采用溴系阻燃劑屬極性物質，從熱力學上看，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，產出的產品技術指標能達到標準的要求，考慮市場價格波動的影響選擇溴化聚苯醚作為產品的阻燃劑，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

由于阻燃劑的價格昂貴，并且阻燃劑用量的加大會影響產品的性能，會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，用量少了會導致產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生氧化反應，降低了產品指標并且副產物過多，影響力了整體產品的性能，市面上的抗氧化劑很多，此實驗可以選擇抗氧化劑1010、鈦白粉r105，消光粉1011、抗氧化劑168，經過實驗的論證，數據表明選擇抗氧化劑168對產品的性能有很好的提高效果，價格比較親民，也不會污染產品，最終確定用抗氧化劑168作為產品的抗氧化劑。

2.6 抗氧化劑配比的選擇

由于抗氧化劑的價格昂貴，并且抗氧化劑用量的加大會影響產品的性能，對產品的拉伸強度，彎曲強度，熱變形溫度，阻燃性都會有一定的影響，用量少了會導致產品出現副產物，達不到產品的技術要求，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

該反應是物理混合反應，不發生化學反應，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，溫度過高會影響最終產品的性能，溫度過低能使混料不均勻，達不到產品要求，最終確定反應溫度為220℃。

2.8 主要技術指標

3 結論

通過上述試驗對添加劑的用量、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、擠出溫度等進行對比研究，得到了最佳的選用和用量，縮短了時間，提高產品的物理性能，產出的產品均能達到技術要求，避免了用量過多造成的原料浪費和環境污染。

參考文獻：

[1]王良民，李建業，王德強，王立芹，翟祖詞.磷溴協效阻燃劑的制備及其阻燃共聚聚丙烯的研究[J].山東化工， 2015，44（18）：13-15.

[2]張秀成，李斌，韓永臻，等.氯溴代烷基磷酸酯阻燃劑的合成與阻燃性研究[J].化學與粘合，2000（1）：22-24.

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

[4]王良民，李建業，王德強，王立芹，翟祖詞.低鹵阻燃增強共聚聚丙烯的制備[J].廣東化工，2015，42（18）：43-44.

[5]金敏，王楷.降低丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物黃色指數[J].石化技術與應用，2009，27（3）：266-268.

[6]陳志平，鄭津洋，蔣家羚，李曉紅.丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物管許用應力的確定[A].in：中國機械工程學會.第二屆全國管道技術學術交流會議.

作者簡介：

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