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CN110229458A - 一种高强度阻燃的abs材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度阻燃的abs材料及其制备方法 Download PDF

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CN110229458A
CN110229458A CN201910523685.0A CN201910523685A CN110229458A CN 110229458 A CN110229458 A CN 110229458A CN 201910523685 A CN201910523685 A CN 201910523685A CN 110229458 A CN110229458 A CN 110229458A
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CN
China
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abs material
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abs
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CN201910523685.0A
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宋懂强
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Nantong Zhanpeng Plastic Co Ltd
Original Assignee
Nantong Zhanpeng Plastic Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物60～70重量份；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷12～16重量份；三聚氰胺‑甲醛树脂7～11重量份；增韧剂4～8重量份；阻燃剂10～15重量份；抗氧剂1～3重量份。利用各类高分子树脂的优势，将其结合后进行取长补短，提高了ABS材料的机械强度，改善了阻燃性能；通过引入聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷和三聚氰胺‑甲醛树脂提高ABS材料的强度、耐候性和阻燃性能；通过引入硼化铝和2,4,6‑三(五卤苄基)‑1,3,5‑三嗪，提高了ABS材料的阻燃性能。

Description

一种高强度阻燃的ABS材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及ABS材料领域，具体涉及一种高强度阻燃的ABS材料及其制备方法。
背景技术
ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)树脂是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。ABS树脂具有容易加工，适合注射、挤塑、吹塑等多种成型方法，而且具有较好的力学性能，因此被广泛应用于包装、日用品、电子电器、玩具、仪表、运输和机器制造等领域。
在实际使用过程中，往往通过调整改性剂，实现对ABS性能的进一步优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度阻燃的ABS材料及其制备方法，其解决了现有的ABS材料强度、阻燃性能的不足之处。
本发明的技术方案概述如下：
一种高强度阻燃的ABS材料，其中，按重量份计，主要包括如下组分：
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，所述增韧剂包括15～18wt％聚醋酸乙烯和82～85wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，所述阻燃剂包括30～32wt％硼化铝和68～70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，所述抗氧剂包括56～58wt％二硼化钛和42～44wt％硬脂酸胍。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，所述聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200～5400。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，所述三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2600～3000。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，还包括1～3重量份的马来酸酐接枝聚乙烯。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料，其中，还包括0.5～2重量份的环氧苍耳油酸丁酯。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，其中，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料。
优选的是，所述的高强度阻燃的ABS材料的制备方法，其中，所述双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185～195℃，二区间195～200℃，三及四区间202～204℃，五区间208～212℃，模头温度为210～220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
本发明的有益效果是：利用各类高分子树脂的优势，将其结合后进行取长补短，提高了ABS材料的机械强度，改善了阻燃性能；通过引入聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷和三聚氰胺-甲醛树脂提高ABS材料的强度、耐候性和阻燃性能；通过引入硼化铝和2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪，提高了ABS材料的阻燃性能，使得尼龙66可以更好的应用于对材料要求高强度、高阻燃的包装、日用品、电子电器、玩具、仪表、运输和机器制造等领域。
具体实施方式
下面结合本发明的多个实施例进行详细的阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更清晰明确的界定。
本发明提供一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物外观微黄不透明，相对密度1.04，它具有良好尺寸稳定性，突出的耐冲击性、耐热性、介电性、耐磨性，表面光泽性好，易涂装和着色等优点。丙烯腈使ABS具有较好的化学稳定性和表面硬度，丁二烯使ABS具有橡胶体的韧性和抗冲击性能，苯乙烯使ABS具有良好的加工流动性、着色性和可电镀性；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷提高ABS材料的强度、耐热性和耐候性；三聚氰胺-甲醛树脂由三聚氰胺和甲醛经缩聚反应而制得的热固性树，其分子是以醚键或亚甲基连接的线型或分枝结构，无色透明，耐光，耐沸水，无毒，自熄，有较好的力学性能，通过加入三聚氰胺-甲醛树脂提高其强度、耐候性能和阻燃性能。
作为本案又一实施例，其中，增韧剂包括15～18wt％聚醋酸乙烯和82～85wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物。以聚醋酸乙烯和乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物协同作为增韧剂，使得ABS材料降低脆性，增大韧性，提高承载强度。
作为本案又一实施例，其中，阻燃剂包括30～32wt％硼化铝和68～70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪。硼化铝通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能；2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的，硼化铝和2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪协同作为阻燃剂，使得ABS材料的阻燃性能达到最佳。
作为本案又一实施例，其中，抗氧剂包括56～58wt％二硼化钛和42～44wt％硬脂酸胍。二硼化钛与硬脂酸胍复合具有很好的协和效应，因为硬脂酸胍为自由基清除剂，二硼化钛为过氧化物分解剂，二者协同作用，从而提高ABS材料的抗氧化性能。
作为本案又一实施例，其中，聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200～5400。若聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量小于5200g/mol，则会降低ABS的强度和耐候性能；若聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量大于5400g/mol，则会降低其在ABS体系中的相溶性，从而影响了ABS的分散均匀度和流动性。
作为本案又一实施例，其中，三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2600～3000。若三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量小于2600g/mol，则会降低ABS的强度、耐候性能和阻燃性能；若三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量大于3000g/mol，则会降低其在ABS体系中的相溶性，从而影响了ABS的分散均匀度和流动性。
作为本案又一实施例，其中，还包括1～3重量份的马来酸酐接枝聚乙烯。通过加入马来酸酐接枝聚乙烯改善与共混物中的聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂相容，又能与共混物的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的活性基团反应，故能起到很好的相容作用。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～2重量份的环氧苍耳油酸丁酯。通过加入环氧苍耳油酸丁酯提高ABS树脂的热稳定性能。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料。
其中，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185～195℃，二区间195～200℃，三及四区间202～204℃，五区间208～212℃，模头温度为210～220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
下面列出具体的实施例和对比例
实施例1
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括15wt％聚醋酸乙烯和85wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括30wt％硼化铝和70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括56wt％二硼化钛和44wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2600。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185℃，二区间195℃，三及四区间202℃，五区间208℃，模头温度为210℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
实施例2：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括16wt％聚醋酸乙烯和84wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括31wt％硼化铝和69wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括57wt％二硼化钛和43wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5300；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2800。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混4分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190℃，二区间198℃，三及四区间203℃，五区间210℃，模头温度为212℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
实施例3：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括18wt％聚醋酸乙烯和82wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括32wt％硼化铝和68wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括58wt％二硼化钛和42wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5400；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为3000。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间195℃，二区间200℃，三及四区间204℃，五区间212℃，模头温度为220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例1：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括15wt％聚醋酸乙烯和85wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括30wt％硼化铝和70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括56wt％二硼化钛和44wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185℃，二区间195℃，三及四区间202℃，五区间208℃，模头温度为210℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例2：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂为乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括30wt％硼化铝和70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括56wt％二硼化钛和44wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2600。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185℃，二区间195℃，三及四区间202℃，五区间208℃，模头温度为210℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例3：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括16wt％聚醋酸乙烯和84wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂为2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括57wt％二硼化钛和43wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5300；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2800。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混4分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190℃，二区间198℃，三及四区间203℃，五区间210℃，模头温度为212℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例4：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括16wt％聚醋酸乙烯和84wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括31wt％硼化铝和69wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂为二硼化钛；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5300；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2800。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混4分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间190℃，二区间198℃，三及四区间203℃，五区间210℃，模头温度为212℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例5：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括18wt％聚醋酸乙烯和82wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括32wt％硼化铝和68wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括58wt％二硼化钛和42wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5400；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为3000。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间195℃，二区间200℃，三及四区间204℃，五区间212℃，模头温度为220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
对比例6：
一种高强度阻燃的ABS材料，按重量份计，主要包括如下组分：
增韧剂包括18wt％聚醋酸乙烯和82wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物；阻燃剂包括32wt％硼化铝和68wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪；抗氧剂包括58wt％二硼化钛和42wt％硬脂酸胍；聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5400；三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为3000。
一种高强度阻燃的ABS材料的制备方法，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料，双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间195℃，二区间200℃，三及四区间204℃，五区间212℃，模头温度为220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
抗氧化测试：
将根据上述任一实施例或对比例制得的ABS材料混炼造粒经注射成型制成成品，将产品置于45W的医用紫外灯下连续照射600小时，随后取出，若成品无老化、硬化和收缩现象，且表面未发黄，则判定测试结果为“合格”，否则为“不合格”。
下面列出实施例和对比例的性能测试结果：
表1
由表1中的测试数据可知，实施例1～实施3与对比例1～6相比，强度高，阻燃性能较佳，因此可以更好的应用于对ABS材料要求高强度、高阻燃的包装、日用品、电子电器、玩具、仪表、运输和机器制造等行业。

Claims (10)

1.一种高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，按重量份计，主要包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，所述增韧剂包括15～18wt％聚醋酸乙烯和82～85wt％乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物。
3.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，所述阻燃剂包括30～32wt％硼化铝和68～70wt％2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪。
4.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，所述抗氧剂包括56～58wt％二硼化钛和42～44wt％硬脂酸胍。
5.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，所述聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷的数均分子量为5200～5400。
6.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，所述三聚氰胺-甲醛树脂的数均分子量为2600～3000。
7.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，还包括1～3重量份的马来酸酐接枝聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的高强度阻燃的ABS材料，其特征在于，还包括0.5～2重量份的环氧苍耳油酸丁酯。
9.根据权利要求1～8任一项所述的高强度阻燃的ABS材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氨基烷基乙基二烷氧基硅烷、三聚氰胺-甲醛树脂、聚醋酸乙烯、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、硼化铝、2,4,6-三(五卤苄基)-1,3,5-三嗪、二硼化钛、硬脂酸胍、马来酸酐接枝聚乙烯、环氧苍耳油酸丁酯依次加入到高速混合机中高速预混3～5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，得到ABS材料。
10.根据权利要求9所述的高强度阻燃的ABS材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区间温度分别为：一区间185～195℃，二区间195～200℃，三及四区间202～204℃，五区间208～212℃，模头温度为210～220℃，挤出机喂料器转速为10Hz，主机转速为25Hz。
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