CN101875766B - 低翘曲笔记本专用复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低翘曲笔记本专用复合材料及其制备方法，复合材料主要由PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂、加工助剂为原料制成。制备方法包括以下步骤：(1)先将PC树脂放于110℃-130℃温度下，干燥2-4小时；(2)将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；(3)将步骤(2)中混好的原料熔融挤出，造粒，即得产品。本发明提供一种不易翘曲变形、提高产品成型率和装机率的低翘曲笔记本专用复合材料及其制备方法。

Description

低翘曲笔记本专用复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种改性复合材料及其制备方法，尤其涉及一种低翘曲笔记本专用复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)树脂由于具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，还具备耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良等特点，而且是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域。
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物。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。
PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。其抗冲击性能、强度和刚度都居于ABS和PC之间，耐热性优于ABS，在低温下抗冲击性能、韧性及加工性能均优于PC。用PC/ABS合金制成的笔记本外壳，其光泽度、抗冲击性能和耐热性能都高于ABS，而抗疲劳强度等又强于PC，成本也低于PC，因而成了目前最常见的笔记本外壳材质。由于密度小，PC/ABS一改以往塑料材质笔记本笨重的形象，而且散热性能也很优良。
但是PC/ABS改性塑料存在一个难题：PC/ABS在注塑后制成笔记本外壳，冷却一段时间易产生翘曲变形，使得成型率和装机率大大下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中PC/ABS改性复合材料注塑冷却后易产生翘曲变形的缺陷，提供一种不易翘曲变形、提高产品成型率和装机率的低翘曲笔记本专用复合材料。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种工艺简单、操作方便的低翘曲笔记本专用复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低翘曲笔记本专用复合材料，主要由以下重量份数的原料制成：
PC树脂         50-75
ABS树脂        10-25
增韧剂         1-5
阻燃剂         7-14
协效阻燃剂     0.1-0.5
相容剂         0.4-3
防翘曲剂       1-3
抗氧剂         0.2-0.5
加工助剂       0.1-0.5。
一种低翘曲笔记本专用复合材料，优选主要由以下重量份数的原料制成：
PC树脂        60-70
ABS树脂       15-20
增韧剂        2-4
阻燃剂        9-12
协效阻燃剂    0.2-0.4
相容剂        1-2
防翘曲剂      1-2
抗氧剂        0.2-0.5
加工助剂      0.2-0.4。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，分子量为25000-30000。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述的ABS树脂中含有重量百分比分别为15％～35％的丙烯腈、5％～30％的丁二烯、40％～60％的苯乙烯。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述增韧剂为核壳型MBS或乙烯-丙烯酸酯共聚物。其他增韧剂在本发明中的效果较差，且需要添加的份量较大，对耐热有影响。
低翘曲笔记本专用复合材料中，阻燃剂为卤素类阻燃剂或磷酸酯类阻燃剂中的至少一种，协效阻燃剂为改性聚四氟乙烯粉末。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐或高分子基硅烷偶联剂。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述的防翘曲剂为改性滑石粉或碳酸钙粉中的至少一种，其中改性滑石粉、碳酸钙粉的细度都为1500～2500目。
低翘曲笔记本专用复合材料中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物；所述的加工助剂为润滑剂硅氧烷或N，N′-乙撑双硬脂酰胺。所述的润滑剂选用脂肪酸酰胺的作用效果好、性价比较高。
一种低翘曲笔记本专用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将PC树脂放于110℃-130℃温度下，干燥2-4小时；
(2)将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；
(3)然后将步骤(2)中混好的原料熔融挤出，造粒；熔融挤出的工艺条件为：熔融挤出时各区的温度分别为：一区温度210～230℃，二区温度220～230℃，三区温度225～235℃，四区温度230～240℃，五区温度225～240℃，六区温度230～245℃，七区温度230～245℃，八区温度235～245℃，模头温度230～240℃，物料停留时间2～3min，压力为10～20MPa，螺杆转速450转/min。
本发明采用PC树脂与ABS树脂，在其中添加一定量的增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂对它们进行改性处理；本发明具有优良的抗冲击性能、韧性及加工性能，而且光泽度高、抗疲劳强度强、成本较低，注塑的笔记本外壳轻便、散热性能优良、不易翘曲变形，制成产品的成型率、装机率高。
本发明制备方法可以生产出轻便、散热性能优良、不易翘曲变形、成型率、装机率高的产品，其生产工艺简单可控，生产易操作。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细的说明：
增韧剂为核壳型MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)或乙烯-丙烯酸酯共聚物。MBS选用的商品牌号为三菱丽阳生产d的C223A，乙烯-丙烯酸酯共聚物选用的商品牌号为杜邦公司生产的3427AC。
阻燃剂为卤素类阻燃剂或磷酸酯类阻燃剂中的至少一种。卤素类阻燃剂选择溴化环氧树脂(BEO)，磷酸酯类阻燃剂选择缩聚型芳香无卤磷酸酯阻燃剂(商品牌号为PX-220)。
协效阻燃剂选择改性的聚四氟乙烯粉末，具体选择EntropyTM的商品牌号为TN3500的阻燃剂。
相容剂为ABS接枝马来酸酐类相容剂(商品牌号为CX-01)或高分子基硅烷偶联剂(商品牌号为KO-311)
所述的防翘曲剂为改性滑石粉或碳酸钙粉中的至少一种，其中改性滑石粉、碳酸钙粉的细度都为1500～2500目。
抗氧剂为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物，酚类抗氧剂选择β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯(商品牌号为1076)，亚磷酸酯类抗氧剂选择三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(商品牌号为168)。
加工助剂主要为润滑剂，润滑剂选择硅氧烷(R2SiO)x或N，N′-乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
实施例1、选用以下重量份数的原料：PC树脂50份，ABS树脂25份，增韧剂(C223A)5份，阻燃剂(BEO)14份，协效阻燃剂(TN3500)0.2份，防翘曲剂滑石粉2份，相容剂(CX-01)3份，抗氧剂(1076)0.3份，抗氧剂(168)0.2份，润滑剂(EBS)0.3份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为15％的丙烯腈、30％的丁二烯、55％的苯乙烯。
制备方法：包括以下步骤：
(1)先将PC树脂放于在鼓风干燥机中在110℃温度下，干燥4小时；
(2)将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；
(3)然后将步骤(2)中混好的原料通过螺旋挤出机熔融挤出，造粒；熔融挤出的工艺条件为：熔融挤出时各区的温度分别为：一区温度210℃，二区温度225℃，三区温度225℃，四区温度235℃，五区温度225℃，六区温度240℃，七区温度230℃，八区温度240℃，模头温度230℃，物料停留时间2min，压力为20MPa，螺杆转速450转/min。
实施例2、选用以下重量份数的原料：PC树脂75份，ABS树脂10份，增韧剂(C223A)3份，阻燃剂(BEO)7份，协效阻燃剂(TN3500)0.5份，防翘曲剂滑石粉3份，相容剂(KO-311)0.6份，抗氧剂(1076)0.2份，抗氧剂(168)0.2份，润滑剂(EBS)0.5份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为35％的丙烯腈、5％的丁二烯、60％的苯乙烯。
制备方法：包括以下步骤：
(1)先将PC树脂放于在鼓风干燥机中在120℃温度下，干燥3小时；
(2)将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；
(3)然后将步骤(2)中混好的原料通过螺旋挤出机熔融挤出，造粒；熔融挤出的工艺条件为：螺旋挤出机熔融挤出时各区的温度分别为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度240℃，五区温度230℃，六区温度245℃，七区温度240℃，八区温度245℃，模头温度235℃，物料停留时间3min，压力为10MPa，螺杆转速450转/min。
实施例3、选用以下重量份数的原料：PC树脂70份，ABS树脂17.6份，增韧剂(C223A)1份，阻燃剂(BEO)10份，协效阻燃剂(TN3500)0.1份，防翘曲剂滑石粉1份，相容剂(CX-01)1份，抗氧剂(1076)0.1份，抗氧剂(168)0.1份，润滑剂(EBS 0.1)份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为32％的丙烯腈、28％的丁二烯、40％的苯乙烯。
制备方法：包括以下步骤：
(1)先将PC树脂放于在鼓风干燥机中在130℃温度下，干燥2小时；
(2)将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；
(3)然后将步骤(2)中混好的原料通过螺旋挤出机熔融挤出，造粒；螺旋挤出机熔融挤出的工艺条件为：熔融挤出时各区的温度分别为：一区温度230℃，二区温度220℃，三区温度235℃，四区温度230℃，五区温度240℃，六区温度230℃，七区温度245℃，八区温度235℃，模头温度240℃，物料停留时间2～3min，压力为10～20MPa，螺杆转速450转/min。
实施例4、选用以下重量份数的原料：PC树脂63.5份，ABS树脂15份，增韧剂(3427AC)5份，阻燃剂(PX-220)14份，协效阻燃剂(TN3500)0.1份，防翘曲剂碳酸钙1份，相容剂(KO-311)0.6份，抗氧剂(1076)0.3份，抗氧剂(168)0.2份，润滑剂硅氧烷0.3份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为18％的丙烯腈、25％的丁二烯、57％的苯乙烯。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例5、选用以下重量份数的原料：PC树脂58.8份，ABS树脂24份，增韧剂(3427AC)3份，阻燃剂(PX-220)7份，协效阻燃剂(TN3500)0.5份，防翘曲剂碳酸钙3份，相容剂(CX-01)3份，抗氧剂(1076)0.1份，抗氧剂(168)0.1份，润滑剂硅氧烷0.5份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为30％的丙烯腈、10％的丁二烯、60％的苯乙烯。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例6、选用以下重量份数的原料：PC树脂67.6份，ABS树脂18份，增韧剂(3427AC)1份，阻燃剂(PX-220)10份，协效阻燃剂(TN3500)0.3份，防翘曲剂碳酸钙2份，相容剂(KO-311)0.5份，抗氧剂(1076)0.2份，抗氧剂(168)0.3份，润滑剂硅氧烷0.1份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为20％的丙烯腈、26％的丁二烯、54％的苯乙烯。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例7、选用以下重量份数的原料：PC树脂60份，ABS树脂20份，增韧剂(3427AC)2份，阻燃剂(PX-220)9份，协效阻燃剂(TN3500)0.4份，防翘曲剂滑石粉1份、碳酸钙1.5份，相容剂(KO-311)0.4份，抗氧剂(1076)0.25份，抗氧剂(168)0.1份，润滑剂硅氧烷0.2份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为30％的丙烯腈、20％的丁二烯、50％的苯乙烯。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施例8、选用以下重量份数的原料：PC树脂55份，ABS树脂22份，增韧剂(C223A)4份，阻燃剂(BEO)5份、(PX-220)7份，协效阻燃剂(TN3500)0.1份，防翘曲剂滑石粉1份，相容剂(CX-01)1份，抗氧剂(1076)0.1份，抗氧剂(168)0.1份，润滑剂(EBS 0.1)份，其中ABS树脂中含有重量百分比分别为33％的丙烯腈、26％的丁二烯、41％的苯乙烯。
制备方法同实施例1，在此不再赘述。
实施结果测试及数据
将实施例1～6制备的产品置于温度为90-110℃的鼓风干燥箱中干燥3-5小时，在海天注塑机上制样。冷却放置24小时候后测试。测试标准采用美国标准。
1、拉伸强度标准：ASTM D638，试样类型为I型，样条尺寸为57mm*13mm*3.2mm(有效尺寸)，拉伸速度为50mm/min；
2、弯曲强度标准：ASTM D790，样条尺寸为128mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为20mm/min；
3、悬臂梁冲击标准：ASTM D256，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.71mm；
4、热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm；
5、阻燃测试标准：UL94，样条尺寸：128mm*13mm*3.2mm和128mm*13mmm*1.6mm；
6、熔融指数标准：ASTM D1238，测试条件：260度/2.16KG。
实施例1～6的原料参数及试验结果对照表
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  PC树脂   50   75   70   63.5   58.8   67.6
  ABS树脂   25   10   17.6   15   24   18
  3427AC   -   -   -   5   3   1
  C223A   5   3   1   -   -   -
  BEO   14   7   10   -   -   -
  PX-220   -   -   -   14   7   10
  TN3500   0.2   0.5   0.1   0.1   0.5   0.3
  CX-01   3   -   1   -   3   -
  K0-311   -   0.6   -   0.6   -   0.5
  滑石粉   2   3   1   -   -   -
  碳酸钙   -   -   -   1   3   2
  1076   0.3   0.2   0.1   0.3   0.1   0.2
  168   0.2   0.2   0.1   0.2   0.1   0.3
  EBS   0.3   0.5   0.1   -   -   -
  硅氧烷   -   -   -   0.3   0.5   0.1
  拉伸强度/Mpa   45.2   51.4   48   47.3   50.5   52
  断裂伸长率/％   87   110   97.5   104   87   96
  弯曲强度/Mpa   70   74.3   71.4   69.1   73.1   75.8
  弯曲模量/Mpa   1795   1854   1754   1742   1804   1822
  冲击强度J/m   320.2   578   462   405   375   290
  熔指/g/10min   7.84   9.45   9.84   21.5   16.7   19.1
  热变形温度/℃   104   115   112.4   85   92   89.4
  阻燃1/8in   V0   V1   V0   V0   V2   V0
  1/16in   V0   V1   V0   V0   V2   V2
由上表可知：本发明制成的复合材料的流动性、韧性及防火性能都很优良，更值得关注的是它的成型收缩率比普通的PC/ABS笔记本料要小。这给装机带来了很大的便捷。

Claims (1)

1.一种低翘曲笔记本专用复合材料，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：
PC树脂     60-70；
ABS树脂    15-20；
增韧剂      2-4；
阻燃剂      9-12；
协效阻燃剂  0.2-0.4；
相容剂      1-2；
防翘曲剂    1-2；
抗氧剂      0.2-0.5；
加工助剂    0.2-0.4；
所述的ABS树脂中含有重量百分比分别为15%~35%的丙烯腈、5%~30%的丁二烯、40%~60%的苯乙烯；
所述增韧剂为核壳型MBS或乙烯-丙烯酸酯共聚物；
所述的防翘曲剂为改性滑石粉或碳酸钙粉中的至少一种，其中改性滑石粉、碳酸钙粉的细度都为1500~2500目；
所述抗氧剂为酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物；所述的加工助剂为润滑剂硅氧烷或N,N'-乙撑双硬脂酰胺。
2、根据权利要求1所述的低翘曲笔记本专用复合材料，其特征在于，所述的PC树脂为双酚A 型芳香族聚碳酸酯，分子量为25000-30000。
3、根据权利要求1所述的低翘曲笔记本专用复合材料，其特征在于，阻燃剂为卤素类阻燃剂或磷酸酯类阻燃剂中的至少一种，协效阻燃剂为改性聚四氟乙烯粉末。
4、根据权利要求1所述的低翘曲笔记本专用复合材料，其特征在于，所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐或高分子基硅烷偶联剂。
5、权利要求1所述的低翘曲笔记本专用复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）先将PC树脂放于110℃-130℃温度下，干燥2-4小时；
（2）将干燥后的PC树脂与ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、协效阻燃剂、相容剂、防翘曲剂、抗氧剂及加工助剂一起混合均匀；
（3）然后将步骤（2）中混好的原料熔融挤出，造粒；熔融挤出的工艺条件为：熔融挤出时各区的温度分别为：一区温度210~230℃，二区温度220~230℃，三区温度225~235℃，四区温度230~240℃，五区温度225~240℃，六区温度230~245℃，七区温度230~245℃，八区温度235~245℃，模头温度230~240℃，物料停留时间2～3min，压力为10~20MPa,螺杆转速450转/min。
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