CN101139459A - 一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈－丁二烯－苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：PC树脂53－65％、ABS类树脂12－24％、阻燃剂6－18％、耐热改性剂3－12％、增韧剂0.6－3％、光热稳定剂0.1－1％、加工助剂0.6－3％。其制备方法是将上述材料在高速混合器中充分混合；然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复合，最后挤出，拉条，冷却，切粒，得到成品。本发明的优点是是阻燃效果好、耐热性强、性价比高，加工容易。

Description

一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金树脂及其制备方法，应用于充电器、液晶面板、等离子电视散热窗、热升华打印机等对耐热和阻燃有很高要求的地方，属于化工材料技术领域。
背景技术
聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金是一类性能优良的热塑性合金，具有很高的冲击强度，耐热性和尺寸稳定性。由于其具有的种种优点，被广泛应用于工业零配件，电子电器产品的外壳和传动件，办公设备以及其它领域。但是无卤阻燃聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金树脂使用了较多的磷酸酯类阻燃剂，这些阻燃剂的分子量较小，在常温下呈液体状态，加入聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金后表现出很大的增韧作用，使得聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金的耐热温度有较大程度的下降，例如加入20份磷酸酯类阻燃剂的聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金(PC∶ABS＝3∶1)的阻燃性能虽然可以达到1.6mm的UL-94VO，但是其热变形温度从不阻燃的110度到112度降低到不足75度。而目前随着电子电器行业的发展，各类电子元器件的发热量急剧上升，这就对家用电器行业使用的外壳材料的耐热提出了更高的要求。目前市场上最常见的改变聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金热变形温度的手段是采用改变聚碳酸脂(PC)的分子结构或者添加特殊类型的阻燃剂和协效阻燃剂来实现阻燃和耐热兼顾的效果。但是改变聚碳酸脂(PC)的分子结构需要树脂生产厂家更改合成路线或者增加设备，投资巨大，而且此类聚碳酸脂(PC)的价格高昂，而特殊类型的阻燃剂和协效阻燃剂的价格较高，添加量多，性价比难以令人满意。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有阻燃效果好、耐热性强、性价比高，加工容易的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂(PC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金树脂及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：
PC树脂           53-65％、
ABS类树脂        12-24％、
阻燃剂           6-18％、
耐热改性剂       3-12％、
增韧剂           0.6-3％、
光热稳定剂       0.1-1％、
加工助剂         0.6-3％。
所述的PC树脂为脂肪族、芳香族聚碳酸酯，或者是以上树脂的混合物，GE公司的141R或121R；所述的ABS类树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物(ASA)，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(MBS)的一种或其混合物，台湾CHIMEI公司的747或757；所述的阻燃剂为异丙基磷酸三芳酯、二苯基磷酸甲苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苄酯、磷酸三苯酯、丁基磷酸三芳酯、间苯二酚双磷酸酯、红磷的一种或其混合物，美国科聚亚的间苯二酚双磷酸酯和GE公司的PPS；所述的耐热改性剂为取代苯乙烯的聚合物以及聚苯硫醚，其中取代苯乙烯为2-甲基苯乙烯，4-丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，2，5-二甲基苯乙烯等；聚苯硫醚聚合度为20到500的数值，台湾奇美公司的α-甲基苯乙烯；所述的增韧剂为DUPONT公司的聚己二酰己二胺1125AC；所述的光热稳定剂为烷基化单酚，烷基化多酚，亚磷酸二苯酯，亚磷酸三苯酯，碱金属或碱土金属的硅酸盐，位阻酚，位阻胺，羟基苯并三唑和/或这些化合物的混合物，抗氧化剂Irganox1010、Irganox168、Irganox1076或钛白粉R69；所述的加工助剂为固体石蜡、液体石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、白矿油、硅烷偶联剂KH-550、KH-560或A-189。
一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂的制备方法为：
第一步、按上文中重量百分比称取PC和ABS类树脂，阻燃剂，耐热改性剂，增韧剂，光热稳定剂和加工助剂；
第二步、将上述材料在高速混合器中充分混合；
第三步、然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复合，采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32，并带有精确的温度控制和真空排气设备，螺杆转速在100-600转/分钟，其双螺杆挤出工作温度为一区220℃～250℃，二区230℃～250℃，三区235℃～260℃，四区230℃～255℃，停留时间1-2分钟；
第四步、挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
本发明利用复合改性技术和在保留了PC、ABS树脂原有优良耐热性能和加工性能的基础上，利用聚苯硫醚含有的S元素和阻燃剂中的P元素间的相互配合技术，减少阻燃剂的用量，同时，合适分子量的聚苯硫醚的加入还提高了其热变形温度，从而满足在特点场合对PCABS合金高耐热恶化阻燃的的双重要求。
本发明的优点是阻燃效果好、耐热性强、性价比高，加工容易。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
PC树脂选用GE公司的141R。
ABS类树脂选用台湾CHIMEI公司的747。
阻燃剂选用美国科聚亚的间苯二酚双磷酸酯和GE公司的PPS。
耐热改性剂选用台湾奇美公司的α-甲基苯乙烯。
增韧剂选用DUPONT公司的1125AC。
加工助剂中的抗氧剂选用CIBA精化的1010和168；加工润滑助剂选用国产EBS，工业上常用白矿油。
表1实施例配方
  组份名   具体名称   原材料   实施例1   实施例2   实施例3
  PC树脂ABS树脂阻燃剂耐热改性剂增韧剂加工助剂   141R747间苯二酚双磷酸酯PPSα-甲基苯乙烯1125AC1010168EBS白矿油   6414.5140060.30.20.50.5   6414.5331020.30.20.50.5   6414.5511220.30.20.50.5   6414.5311420.30.20.50.5
一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂的制备方法为：
第一步、将PC树脂，ABS树脂，阻燃剂，耐热改性剂，增韧剂，加工助剂在高速混合器中充分混合4～5分钟；
第二步、将混好的料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复合。
所用双螺杆挤出设备的长径比为36；并带有精确的温度控制和真空排气设备，螺杆转速在300~500转/分钟。
各段螺杆温度控制在230~255℃之间，其双螺杆挤出工作温度为一区230℃～250℃，二区230℃～250℃，三区235℃～260℃，四区230℃～255℃，停留时间1-2分钟。
第三步、挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
将各实施例制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条进行各种性能试验，各实施例中的物理性能分别按我国国家标准和美国UL标准测试，如表2所示。
表2.性能测试方法
  物理性能   测试方法
  拉伸强度断裂伸长率Izod缺口冲击强度弯曲模量燃烧性热变形温度(1.82MPa)   GB1040GB1040GB1843GB9341UL94ASTM D648
表3.实施例对应的样品性能
  原材料   实施例1   实施例2   实施3
  拉伸强度MPa伸长率％缺口冲击KJ/m2弯曲强度MPa弯曲模量MPa阻燃等级热变形温度   5740428123501.6mmV-089   5845558024501.6mmV-0110   5945508024501.6mmV-0113   5940478225003.2mmV-0115

Claims (9)

1.一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，由以下重量百分比原料组成：
PC树脂        53-65％、
ABS类树脂     12-24％、
阻燃剂        6-18％、
耐热改性剂    3-12％、
增韧剂        0.6-3％、
光热稳定剂    0.1-1％、
加工助剂      0.6-3％。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的PC树脂为脂肪族、芳香族聚碳酸酯，或者是以上树脂的混合物，GE公司的141R或121R。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的ABS类树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物(ASA)，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(MBS)的一种或其混合物，台湾CHIMEI公司的747或757。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的阻燃剂为异丙基磷酸三芳酯、二苯基磷酸甲苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苄酯、磷酸三苯酯、丁基磷酸三芳酯、间苯二酚双磷酸酯、红磷的一种或其混合物，美国科聚亚的间苯二酚双磷酸酯和GE公司的PPS。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的耐热改性剂为取代苯乙烯的聚合物以及聚苯硫醚，其中取代苯乙烯为2-甲基苯乙烯，4-丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，2，5-二甲基苯乙烯等；聚苯硫醚聚合度为20到500的数值，台湾奇美公司的α-甲基苯乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的增韧剂为DUPONT公司的聚己二酰己二胺1125AC。
7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)合金树脂，其特征在于，所述的光热稳定剂为烷基化单酚，烷基化多酚，亚磷酸二苯酯，亚磷酸三苯酯，碱金属或碱土金属的硅酸盐，位阻酚，位阻胺，羟基苯并三唑和/或这些化合物的混合物，抗氧化剂Irganox1010、Irganox168、Irganox1076或钛白粉R69。
8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂，其特征在于，所述的加工助剂为固体石蜡、液体石蜡、低分子量聚乙烯、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺和N，N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、白矿油、硅烷偶联剂KH-550、KH-560或A-189。
9.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐热聚碳酸脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物合金树脂的制备方法为：
第一步、按上文中重量百分比称取PC和ABS类树脂，阻燃剂，耐热改性剂，增韧剂，光热稳定剂和加工助剂；
第二步、将上述材料在高速混合器中充分混合；
第三步、  然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切，混炼和输送下，物料得以充分的熔化，复合，采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32，并带有精确的温度控制和真空排气设备，螺杆转速在100-600转/分钟，其双螺杆挤出工作温度为一区220℃～250℃，二区230℃～250℃，三区235℃～260℃，四区230℃～255℃，停留时间1-2分钟；
第四步、挤出，拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
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