CN100400595C - 自熄型无卤阻燃pc/abs合金及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，包含：40～70重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；5～60重量份用硅树脂改性的ABS接枝共聚物；1～20份重量磷氮系膨胀型阻燃剂。通过硅树脂与ABS接枝共聚物通过熔融反应嫁接制得硅树脂改性的ABS接枝共聚物，并与其它二种材料共混后挤出所制备的本发明的PC/ABS合金阻燃效率高，机械性能好，无卤、低烟、无腐蚀性、对环境友好，可广泛用作电器设备的材料。

Description

自熄型无卤阻燃PC/ABS合金及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金以及该合金的制备工艺，尤其是涉及一种采用硅树脂改性接枝共聚物制备工艺制备的具有高效阻燃性能的PC/ABS合金。

背景技术

以PC和ABS为主要原料的PC/ABS合金是一种重要的工程塑料合金，这种材料具有良好的成型性能、耐低温冲击性能和较高的热变形温度及光稳定性。可广泛应用于汽车、电子、办公设备等制造业。

由于PC/ABS材料本身具有可燃性，因此限制了PC/ABS合金的应用范围及使用安全性，长期以来，PC/ABS一直采用卤系阻燃剂来实施阻燃，如十溴联苯醚、四溴双酚A和三氧化二锑等。尽管这样的阻燃剂表现出很好的阻燃性，但是在燃烧时释放出大量烟雾，产生有害物质二氧杂芑，同时由于它们的扩散速度远大于火焰的扩散速度，在火灾中妨碍了人们的撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失。

磷-氮系膨胀型阻燃剂虽然价格相对较高，但由于氮元素与磷元素的协同效应，因此显示出良好的阻燃性，且发烟量小，基本上不产生有毒气体，且有自熄性，被认为是今后阻燃剂发展的方向。涉及到材料制备工艺主要有以下几类：

1.CN1382181、CN1307608描述了选用膦酸酯胺和磷腈类作为聚碳酸酯ABS模塑材料的阻燃剂，赋予材料优异的阻燃性能的同时改进加工流动特性、改进弹性模数和减少工具上沉积物的形成。该类接枝聚合物通过使用本体、本体-溶液或本体-悬浮液聚合方法来生产。

2.CN1459470描述了一种无卤阻燃耐寒PC/ABS合金。它由PC、ABS、无卤阻燃剂NP、增韧剂E、反应性单体M、引发剂C、抗氧化剂、抗紫外线剂、加工助剂组成，该阻燃PC/ABS合金通过一步法复合而成，低温抗冲击性能优异，阻燃效率较低。

3.CN1266449、CN1266450、CN1266451、CN1266452描述了不易燃的热塑性模塑材料，该材料包含聚碳酸酯、乙烯基(共)聚合物、接枝聚合物、氟代聚烯烃、含有平均直径≤200nm的精细颗粒的无机粉末及磷化合物。

4.US3505431、US3711577、US4054544描述了部分卤代无环三膦酸酯胺类做阻燃剂。

5.US5061745描述了由芳族聚碳酸酯、ABS接枝共聚物、含苯乙烯共聚物和单磷酸酯阻燃添加剂组成的聚合物混合物。该混合物目前还达不到薄壁壳体的抗应力开裂标准。

6.EP0363608、EP0640655描述了由芳族聚碳酸酯、含有苯乙烯共聚物或接枝共聚物、单体或低聚磷酸酯组成的聚合物混合物。该混合物的热稳定性能不够。

上述阻燃PC/ABS合金的制备过程中均引入了单一含有磷元素的阻燃添加剂，材料阻燃效率不高，一定量阻燃剂的添加对PC/ABS合金的机械性能有一定影响。

发明内容

本发明提供了一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，该合金有自熄性，阻燃效率高。

本发明还提供了上述PC/ABS合金的制备工艺，克服现有技术存在的提高阻燃性能与保证合金原有机械性能不能兼得的缺陷，通过有机硅树脂熔融改性ABS接枝共聚物，一方面改善PC和ABS的相容性，另一方面增强与磷氮系膨胀型阻燃剂对PC/ABS合金的协同阻燃作用效果。

有机硅树脂作为一种新型阻燃剂，它可完全不依赖于卤系化合物而发挥阻燃作用，含硅树脂的聚合物少烟无毒、燃烧热值低、火焰传播速度慢，发展和应用潜力广阔。实验证明，磷氮系膨胀型阻燃剂高温下促使熔融的PC/ABS合金脱水成炭，有机硅树脂中的硅氧基团有助于形成连续的、抗氧化的硅酸盐保护层，保护炭层下的基材免遭破坏，降低材料燃烧时的生烟量和腐蚀性气体含量。

PC与ABS有一定的相容性，但由于ABS为两相结构，其中包括分散相PB和连续相SAN。而PC与PB相容性很差，因此当ABS中引入硅树脂后，橡胶相被包裹，SAN与硅树脂共混形成连续相的溶解度参数与PC相近，从而提高了两者的相容性和粘接力。ABS接枝共聚物中硅树脂的引入量与ABS中SAN的含量有关，综合考虑硅树脂与磷氮系膨胀型阻燃剂的协同阻燃作用，硅树脂的引入量不超过接枝物总重量的25％。

一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，包含：

(1)40～70重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；

(2)5～60重量份用硅树脂改性的ABS接枝共聚物；

(3)1～20重量份磷氮系膨胀型阻燃剂。

所述的硅树脂改性的ABS接枝共聚物是硅树脂与ABS接枝共聚物通过熔融反应嫁接制得，硅树脂的引入量为ABS接枝共聚物总重量的1～25％。

所述的硅树脂为甲基苯基硅树脂或甲基乙烯基硅树脂。

所述的磷氮系膨胀型阻燃剂是三苯基磷酸酯、间苯二酚双磷酸酯、2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺环[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺盐中的一种或几种。

本发明的自熄型无卤阻燃PC/ABS合金是这样制备的：

(1)硅树脂改性ABS接枝共聚物的制备：称取硅树脂和ABS，硅树脂的引入量为ABS接枝共聚物总重量的1～25％；将硅树脂与ABS在共混设备中于100～130℃下共混1～60分钟，经冷却后加入螺杆机在160～200℃下熔融共混挤出造粒；

(2)将40～70重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯、5～60重量份用硅树脂改性的ABS接枝共聚物、1～20份重量磷氮系膨胀型阻燃剂在高速混合机中90～100℃下预混后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。

本发明的自熄型阻燃PC/ABS合金阻燃效率高，机械性能好，无卤、低烟、无腐蚀性、对环境友好，可广泛用于电器组件的制造。

具体实施方式

实施例1硅树脂改性的ABS接枝共聚物的制备1

将17.5份甲基苯基硅树脂与82.5份ABS加入到高速混合机中110℃下高速混合15分钟，期间间断抽气三次，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。挤出机的五区间温度：一区间175℃，二区间180℃，三、四、五区间190℃。挤出机转速80r/min，加料量为加料漏斗的40％。

实施例2硅树脂改性的ABS接枝共聚物的制备2

将12份甲基乙烯基硅树脂与88份ABS加入到高速混合机中105℃下高速混合15分钟，期间间断抽气三次，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。挤出机的五区间温度：一区间175℃，二区间180℃，三、四、五区间190℃。挤出机转速80r/min，加料量为加料漏斗的40％。

实施例3：自熄型无卤阻燃PC/ABS合金的制备

将25份实施例1制备的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份三苯基磷酸酯加入到高速混合机中100℃下预混5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。挤出机的五区间温度：一区间215℃，二、三区间225℃，四、五区间230℃。挤出机转速240r/min，加料量为加料漏斗的40％。在热压机上230℃液压成型，万能制样机制样。测定阻燃材料的阻燃性能和机械性能。检测结果：氧指数为31％，UL94垂直燃烧试验达V0级，拉伸强度为45.6MPa，断裂伸长率为38.5％。

实施例4-6：自熄型无卤阻燃PC/ABS合金的制备

按实施例3相同的工艺，甲基苯基硅树脂引入量为改性ABS接枝共聚物总重量的17.5％，磷氮系膨胀型阻燃剂为三苯基磷酸酯，不同的原料配比制样后测定阻燃材料的阻燃性能和机械性能，结果如下表所示：

实施例7：自熄型无卤阻燃PC/ABS合金的制备

将25份实施例1制备的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份间苯二酚双磷酸酯加入到高速混合机中90℃下预混5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。挤出机的五区间温度：一区间215℃，二、三区间225℃，四、五区间230℃。挤出机转速240r/min，加料量为加料漏斗的40％。在热压机上230℃液压成型，万能制样机制样。测定阻燃材料的阻燃性能和机械性能。检测结果：氧指数为30.3％，UL94垂直燃烧试验达V0级，拉伸强度为47.2MPa。

实施例8：自熄型无卤阻燃PC/ABS合金的制备

将25份实施例1制备的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺环[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺盐加入到高速混合机中90℃下预混5分钟，随后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。挤出机的五区间温度：一区间215℃，二、三区间225℃，四、五区间230℃。挤出机转速240r/min，加料量为加料漏斗的40％。在热压机上230℃液压成型，万能制样机制样。测定阻燃材料的阻燃性能和机械性能。检测结果：氧指数为32.7％，UL94垂直燃烧试验达V0级，拉伸强度为42.0MPa。

应用例1：

实施例3、4、5制备的自熄型无卤阻燃PC/ABS合金和色母粒共混注塑成型，可用于制造各类电器组件，如液晶电视和显示器外壳、笔记本电脑外壳、复印机外壳、打印机外壳、照相摄像器材部件、移动电话外壳、微波炉部件、燃气灶部件、热水器部件等。

Claims (5)

1.一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，由以下原料组成：

(1)40～70重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；

(2)5～60重量份用硅树脂改性的ABS接枝共聚物，所述的硅树脂为甲基苯基硅树脂或甲基乙烯基硅树脂，均为线性低聚物；

(3)1～20重量份磷氮系膨胀型阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的硅树脂改性的ABS接枝共聚物是硅树脂与ABS通过熔融反应嫁接制得，硅树脂的引入量为ABS接枝共聚物总重量的1～25％。

3.根据权利要求1所述的自熄型无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的磷氮系膨胀型阻燃剂是三苯基磷酸酯、间苯二酚双磷酸酯、2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺环[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺盐中的一种或几种。

4.一种自熄型无卤阻燃PC/ABS合金的制备工艺，包括：

(1)硅树脂改性ABS接枝共聚物的制备：称取硅树脂和ABS，硅树脂的引入量为ABS接枝共聚物总重量的1～25％；将硅树脂与ABS在共混设备中于100～130℃下共混1～60分钟，经冷却后加入螺杆机在160～200℃下熔融共混挤出造粒；

所述的硅树脂为甲基苯基硅树脂或甲基乙烯基硅树脂，均为线性低聚物；

(2)将40～70重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯、5～60重量份用硅树脂改性的ABS接枝共聚物、1～20份重量磷氮系膨胀型阻燃剂在高速混合机中90～100℃下预混后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒。

5.根据权利要求1～3任一所述的自熄型无卤阻燃PC/ABS合金在电器制造材料中的应用。