CN110016198A

CN110016198A - 一种阻燃抗菌改性树脂材料及其制备方法、应用

Info

Publication number: CN110016198A
Application number: CN201910110695.1A
Authority: CN
Inventors: 王希东; 王廷富; 王文超; 刘雷永; 马腾
Original assignee: Weihai Jintai New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Weihai Jintai New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2019-07-16

Abstract

本发明一种阻燃抗菌改性树脂材料及其制备方法、应用，所述改性材料是将ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺、壳聚糖、植酸、双甲基丙烯酸酯基季铵盐、四氢化松香酸、二甲基硅油和3‑辛酰基硫基‑1‑丙基三乙氧基硅烷改性而得到。本方案改性后的ABS树脂具有优良的阻燃、抗菌、耐冲击、防霉、耐黄变等功能，可应用在汽车内饰、桶、盘、玩具、家电等塑料制品。

Description

一种阻燃抗菌改性树脂材料及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于塑料技术领域，具体是一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料及其制备方法、应用。

背景技术

ABS 是丙烯腈- 苯乙烯- 丁二烯共聚物，为浅黄色粒状或粉状不透明树脂，无毒、无味、质轻，具有优异的耐冲击性、良好的低温性能和耐化学药品性，且尺寸稳定性好、表面光泽度高、易着色和喷涂，被广泛应用于汽车仪表台、家电外壳、办公用品及管型材等领域。。但由于ABS塑料也存在热变形温度较低、耐化学性尤其是耐油性、耐候性较差等缺点，限制了其在其他领域的应用。

ABS树脂其应用领域大多有阻然要求，因此赋予ABS材料具有良好的阻燃性能是当今社会发展的需要。然而目前市售的ABS树脂阻燃级别仅为HB，颜色偏黄，易受环境影响变色，而且耐候性不好，易导致ABS材料过早老化，从而缩短了洗碗机的使用寿命。经研究发现，当ABS树脂在添加阻燃剂后，阻燃效果改善明显，但耐候性能更差，且着色性能下降，特别是着色白色产品非常困难。其次随着人们对健康和环保意识的不断增强，对日常生活中接触频繁的ABS塑料制品提出了“抑菌、杀菌”的需求，因此提供抗菌ABS材料是当今市场的需求。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料及其制备方法、应用。本方案改性后的ABS树脂具有优良的阻燃、抗菌、耐冲击、防霉、耐黄变等功能，可作为优异的汽车内饰品材料使用。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺、壳聚糖、植酸、双甲基丙烯酸酯基季铵盐、四氢化松香酸、二甲基硅油和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷改性而得到；所述改性材料中各组分的重量份数比为：ABS树脂80-100份、三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷1-3份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺0.5-1.5份、壳聚糖3-5份、植酸0.5-1.5份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐0.5-1.5份、四氢化松香酸0.5-1.5份、二甲基硅油1-3份和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷0.5-1.5份。

进一步地，所述ABS树脂还经过二硫-2,2-双（N-甲基苯甲酰胺）进行防霉改性；其使用量为ABS树脂重量的0.3-0.5%。

进一步地，所述ABS树脂还经过二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺改性，其使用量为ABS树脂重量的0.5-1%。

本发明的另一目的在于提供所述阻燃抗菌改性ABS树脂材料在汽车内饰材料的应用。所述汽车内饰材料，包括如下重量份数的原料：改性ABS树脂100份、聚氯乙烯30-50份、丁腈橡胶5-15份、纳米碳酸钙20-30份、滑石粉3-5份、二氧化钛1-2份、偶联剂1-3份、抗老化剂0.5-2份、增塑剂0.5-2份和加工助剂1-3份。

进一步地，所述偶联剂由质量比为1-3:1的甲基丙烯酸铝-锆偶联剂和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成。

进一步地，所述增塑剂由苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和菜籽油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯组成。

进一步地，所述加工助剂由质量比为1:2-4的蓖麻油聚氧乙烯醚和马来酸酐接枝PE蜡组成。

进一步地，所述汽车内饰材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将改性ABS树脂、聚氯乙烯、丁腈橡胶混合搅拌均匀，得混合塑料；

（2）在混合塑料中加入纳米碳酸钙、滑石粉、二氧化钛搅拌均匀后，再加入偶联剂1-3份、抗老化剂0.5-2份、增塑剂0.5-2份和加工助剂1-3份，搅拌20-30min后，得混合料；

（3）将混合料加热至190-220℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得汽车内饰材料。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

1、本发明方法提供的ABS树脂经过改性后，具有优异的阻燃、抗菌、耐冲击等性能，可以作为优异的填料。

2、本方法采用三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺对ABS树脂进行改性，由于八苯基笼形倍半硅氧烷分子含有硅和多个有机基团，可以通过形成共价键与基体表面结合，不仅可提高材料的阻燃、耐黄变、耐磨性、耐高温等性能，再结合季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺的阻燃效果可极大发挥其膨胀阻燃机制，促进成碳，减少发烟量，阻止材料表面进一步燃烧。

3、本发明再采用壳聚糖、植酸、双甲基丙烯酸酯基季铵盐对ABS树脂进行改性，在常温或高温情况下对大肠杆菌、黄金葡萄球菌、真菌等均有显著的抗菌和抑菌效果，为制备抗菌ABS树脂提供了基础的支撑。

4、采用四氢化松香酸、二甲基硅油和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷对ABS树脂进行改性，具有羟基、羧基、甲氧基、羰基等多种活性基团的有机物，自身可形成网络结构，网络结构中的活性基团与树脂的作用，形成双重网络结构，提高了交联度和补强，且还具有良好的抗冲击、耐光热、耐黄变及耐候等性能。

5、本发明采用二硫-2,2-双（N-甲基苯甲酰胺）进行防霉改性，是一种安全、绿色、高效的防霉剂，与密封胶具有很好的相容性，再采用二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺改性，可起到增强补韧的效果，还能使材料的耐紫外性能、耐黄变性能大大提升。

6、经过本发明改性ABS树脂应用在汽车内饰材料，由于采用独特的原料配方及各组分的协调作用，相容性好，制备的内饰材料具有高强度、抗冲击性能强、抗菌效果好、耐热性好、耐候性好、不易老化、耐黄变等优点。制备的改性ABS树脂还可应用在桶、盘、玩具、家电等塑料制品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将100份ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷1.8份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺1份、壳聚糖3份、植酸1.2份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐1份、四氢化松香酸0.5份、二甲基硅油1.5份和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷0.5份。改性方法为：在ABS树脂加入上述改性材料混合均匀即可。

实施例2

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将100份ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷2.5份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺1份、壳聚糖3份、植酸1.2份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐1份、四氢化松香酸1.5份、二甲基硅油2.5份和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷1.5份。

实施例3

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将80份ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷1.5份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺0.8份、壳聚糖4.5份、植酸0.5份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐1.5份、四氢化松香酸0.5份、二甲基硅油1份和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷1份。

实施例4

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将100份ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷2份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺0.5份、壳聚糖4份、植酸0.8份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐1份、四氢化松香酸1.5份、二甲基硅油2份、3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷1份和二硫-2,2-双（N-甲基苯甲酰胺）0.5份。

实施例5

一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，所述改性材料是将100份ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷1.5份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺1.2份、壳聚糖3份、植酸1.2份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐1.5份、四氢化松香酸1份、二甲基硅油3份、3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷0.5份、二硫-2,2-双（N-甲基苯甲酰胺）0.5份和二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺改性1份。

应用实施例

将实施例1-5制备得到的改性ABS树脂材料分别应用在所述汽车内饰材料，包括如下重量份数的原料：改性ABS树脂100份、聚氯乙烯40份、丁腈橡胶12份、纳米碳酸钙25份、滑石粉4份、二氧化钛1.5份、偶联剂1.5份、抗老化剂1.5份、增塑剂1.5份和加工助剂2份。所述偶联剂由质量比为2:1的甲基丙烯酸铝-锆偶联剂和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成。所述增塑剂由质量比为1:1的苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和菜籽油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯组成。所述加工助剂由质量比为1:3的蓖麻油聚氧乙烯醚和马来酸酐接枝PE蜡组成。

所述汽车内饰材料的制备方法，包括如下步骤：

（2）在混合塑料中加入纳米碳酸钙、滑石粉、二氧化钛搅拌均匀后，再加入偶联剂、抗老化剂、增塑剂和加工助剂，搅拌25min后，得混合料；

（3）将混合料加热至200℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得汽车内饰材料。

对比例为直接采用ABS树脂制备汽车内饰材料，其余配方及制备方法与上述应用实施例相同。得到的汽车内饰材料经过性能检测，检测结果如表1所示：

将汽车内饰材料用注塑方法加工成型样条，样条尺寸（mm）:长：150±3，宽：10±2，厚度3±0.2，按照常规方法测定样条的拉伸强度、弯曲强度、简支梁冲击强度、阻燃性能、黄变指数及24h对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率，测试结果如表1所示。

表1：本发明汽车内饰材料的性能测试结果

从上述测试结果得知，本发明方法提供的ABS树脂经过改性后，可以赋予汽车内饰材料具有高强度、抗冲击性能强、抗菌效果好、阻燃性好、耐黄变等优点。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种阻燃抗菌改性ABS树脂材料，其特征在于：所述改性材料是将ABS树脂经过三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺、壳聚糖、植酸、双甲基丙烯酸酯基季铵盐、四氢化松香酸、二甲基硅油和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷改性而得到；所述改性材料中各组分的重量份数比为：ABS树脂80-100份、三甲基硅烷基笼形聚倍半硅氧烷1-3份、季戊四醇双磷酸酯二磷酰氯缩三聚氰胺0.5-1.5份、壳聚糖3-5份、植酸0.5-1.5份、双甲基丙烯酸酯基季铵盐0.5-1.5份、四氢化松香酸0.5-1.5份、二甲基硅油1-3份和3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷0.5-1.5份。

2.根据权利要求1所述阻燃抗菌改性ABS树脂材料，其特征在于：所述ABS树脂还经过二硫-2,2-双（N-甲基苯甲酰胺）进行防霉改性；其使用量为ABS树脂重量的0.3-0.5%。

3.根据权利要求1所述阻燃抗菌改性ABS树脂材料，其特征在于：所述ABS树脂还经过二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺改性，其使用量为ABS树脂重量的0.5-1%。

4.如权利要求1所述阻燃抗菌改性ABS树脂材料，其特征在于：所述改性材料在汽车内饰材料的应用。

5.如权利要求4所述汽车内饰材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：改性ABS树脂100份、聚氯乙烯30-50份、丁腈橡胶5-15份、纳米碳酸钙20-30份、滑石粉3-5份、二氧化钛1-2份、偶联剂1-3份、抗老化剂0.5-2份、增塑剂0.5-2份和加工助剂1-3份。

6.根据权利要求5所述汽车内饰材料，其特征在于：所述偶联剂由质量比为1-3:1的甲基丙烯酸铝-锆偶联剂和琥珀酸酯磺酸化氢化蓖麻油组成。

7.根据权利要求5所述汽车内饰材料，其特征在于：所述增塑剂由苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和菜籽油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯组成。

8.根据权利要求5所述汽车内饰材料，其特征在于：所述加工助剂由质量比为1:2-4的蓖麻油聚氧乙烯醚和马来酸酐接枝PE蜡组成。

9.一种如权利要求5所述汽车内饰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在混合塑料中加入纳米碳酸钙、滑石粉、二氧化钛搅拌均匀后，再加入偶联剂、抗老化剂、增塑剂和加工助剂，搅拌20-30min后，得混合料；

（2）将混合料加热至190-220℃，经挤出机上熔融挤出造粒，冷却，即得汽车内饰材料。