CN102329488A - 一种挤出级低烟无卤阻燃pc/abs 材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其包括按照重量百分比的如下组分：PC63～72％；ABS 5～12％；无卤阻燃剂7～15％；助剂5～16％。本发明还提供该挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，其按照上述重量百分比选取原料；并将原料混合均匀，得混合原料；将混合原料置于双螺杆挤出机进中经熔融挤出，造粒，获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料具有阻燃性能好、环保等特点。

Description

一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS 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，具体涉及一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料及其制备方法。 
背景技术
PC/ABS材料兼有PC和ABS的优点，一方面合金可以提高ABS的耐热性能和拉伸强度，另一方面合金可以降低PC的熔体粘度，改善加工性能，可用于成型大面积及复杂的制品，还可以降低制品的内应力，提高耐低温冲击性能。PC/ABS合金材料在电子、电器、通讯、汽车、化工、医药、生物等领域都有着极其广泛的应用。但和其他高分子材料一样具有易燃烧的缺点，燃烧时会产生大量的有害气体和烟雾，由此而带来的火灾隐患已成为人们关注的焦点。 
目前常通过添加含卤阻燃材料来提高PC/ABS材料的阻燃性能，但是其发生火灾时会释放出大量烟雾和氯化氢、氰化氢、苯乙烯等有毒、有害腐蚀性气体，对人员和精密仪器带来极大损害。 
发明内容
本发明实施例提供一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料及其制备方法，旨在解决现有技术中阻燃剂带来的环境污染问题。 
一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其包括按照重量百分比的如下组分： 
PC           63～72％； 
ABS          5～12％； 
无卤阻燃剂   7～1 5％； 
助剂         5～16％。 
以及，一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，其包括如下步骤： 
按照重量百分比选取原料，所述原料包括PC 63～72％，ABS 5～12％，无卤阻燃剂7～1 5％，助剂5～16％； 
将上述原料混合均匀，得混合原料； 
将上述混合原料置于双螺杆挤出机进中经熔融挤出，造粒，获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
本发明实施例提供的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，在PC和ABS材料的基础上，通过添加无卤的阻燃剂，增加了材料的阻燃性能，同时具有环保的特点，而且配方简单，价格低廉。该挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法采用混炼反应挤出造粒一次性完成的工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。 
附图说明
图1是本发明实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法流程图。 
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 
本发明实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其包括按照重量百分比的如下组分： 
PC          63～72％； 
ABS         5～12％； 
无卤阻燃剂  7～1 5％； 
助剂    5～16％。 
所述PC优选为折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％，熔融指数为1～8g/10min(300℃/1.2 kg)。 
所述ABS优选为丁二烯含量为15～60％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。 
所述无卤阻燃剂优选为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯。磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。 
所述助剂包括增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂。以所述无卤环保PC/ABS合金总重量100％计，所述增韧剂、相容剂、抑烟剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂的重量百分含量分别如下： 
增韧剂        3～8％； 
相容剂        1～5％； 
抑烟剂        0.1～2％； 
抑烟协效剂    0.1～2％； 
抗氧剂        0.1～1％； 
阻燃抗滴落剂  0.1～1％。 
优选地，所述的增韧剂为橡胶含量为50-70％的核壳型ABS抗冲改性剂，所述的相容剂为接枝率为0.8-1.2％的ABS接枝马兰酸酐，所述的抑烟剂为钼化合物，比重4.5-4.8，熔点750℃-800℃，钼化合物的的氧化态和配位数易于改变，这使得它们作为抑烟剂效果非常好。所述的抑烟协效剂为聚硅氧烷，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯混合物，更优选地，所述四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯混合物的质量比为1∶1，所述的阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末，其具有良好的分散性、 阻燃协效性，而且环保，能有效的防止燃烧滴落。 
请参阅图1，显示本发明实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，该方法包括如下步骤： 
S01：按照重量百分比选取原料，所述原料包括PC 63～72％，ABS 5～12％，无卤阻燃剂7～1 5％，助剂5～16％； 
S02：将上述原料混合均匀，得混合原料； 
S03：将上述混合原料置于双螺杆挤出机进中经熔融挤出，造粒，获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
步骤S01中，所有物料称量准确，精确至0.001千克，放入相应的物料袋中并且做好标示。其中，助剂包括增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂。以所述无卤环保PC/ABS合金总重量100％计，所述增韧剂、相容剂、抑烟剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂的重量百分含量分别为增韧剂3～8％，相容剂1～5％，抑烟剂0.1～2％，抑烟协效剂0.1～2％，抗氧剂0.1～1％，和阻燃抗滴落剂0.1～1％。 
步骤S02具体为，将无卤阻燃剂和助剂中的各组分加入高速混合器中预混3～5分钟，然后再加入烘干的PC和ABS，搅拌，重复混合10～20分钟，得混合原料。 
步骤S03中，将上述混合原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒。混合物料在双螺杆挤出机中各段的温度分别为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～15MPa。 
本发明实施例提供的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，通过控制和设计助剂的选择，使得PC/ABS材料具有良好的熔体稳定性和耐应力开裂性，同时，其具有耐化学腐蚀性好，刚性和冲击强度高的特点。进一步，制备的PC/ABS材料易于挤出成型、热成型，加工性能优良，表面光滑。 
以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料及其制备方法。 
实施例1： 
本实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的组分及其重量百分含量为： 
PC            63％； 
ABS           12％； 
无卤阻燃剂    12％； 
增韧剂        8％； 
相容剂        2％； 
抑烟剂        0.7％； 
抑烟协效剂    1％； 
抗氧剂        0.5％； 
阻燃抗滴落剂  0.8％。 
其中，PC的折射率为1.58～1.61，透射率为88～90％，熔融指数为3～5g/10min(300℃/1.2 kg)；ABS为丁二烯含量为15～60％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；无卤阻燃剂为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯；增韧剂为橡胶含量为60～80％的核壳型ABS抗冲改性剂；相容剂为接枝率为0.8～1.2％的ABS接枝马兰酸酐；抑烟剂为钼化合物，比重4.5-4.8，熔点750℃-800℃；抑烟协效剂为聚硅氧烷；抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯质量比为1∶1的混合物；阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。 
将上述无卤阻燃剂、阻燃抗滴落剂、增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂一起加入高速配料搅拌机中预混5分钟，然后加入已烘干的PC和ABS，接着一起搅拌10分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，其工艺条件为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230 ℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～15MPa。获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
实施例2： 
本实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的组分及其重量百分含量为： 
PC            67％； 
ABS           10％； 
无卤阻燃剂    13％； 
增韧剂        6％； 
相容剂        2％； 
抑烟剂        0.3％； 
抑烟协效剂    0.5％； 
抗氧剂        0.6％； 
阻燃抗滴落剂  0.6％。 
其中，PC的折射率为1.58～1.61，透射率为88～90％，熔融指数为3～5g/10min(300℃/1.2kg)；无卤阻燃剂为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯；增韧剂为橡胶含量为60～80％的核壳型ABS抗冲改性剂；相容剂为接枝率为0.8～1.2％的ABS接枝马兰酸酐；抑烟剂为钼化合物，比重4.5-4.8，熔点750℃-800℃；抑烟协效剂为聚硅氧烷；抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯质量比为1∶1的混合物；阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。 
将上述将无卤阻燃剂、阻燃抗滴落剂、增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂一起加入高速配料搅拌机中预混5分钟，然后加入已烘干的PC和ABS，接着一起搅拌10分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中 熔融挤出造粒，其工艺条件为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～1 5 MPa。获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
实施例3： 
本实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的组分及其重量百分含量为： 
PC           70％； 
ABS          8％； 
无卤阻燃剂   10％； 
增韧剂       5％； 
相容剂       3％； 
抑烟剂       0.8％； 
抑烟协效剂   1.2％； 
抗氧剂       1％； 
阻燃抗滴落剂 1％。 
其中，PC的折射率为1.58～1.61，透射率为88～90％，熔融指数为3～5g/10min(300℃/1.2kg)；无卤阻燃剂为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯；增韧剂为橡胶含量为60～80％的核壳型ABS抗冲改性剂；相容剂为接枝率为0.8～1.2％的ABS接枝马兰酸酐；抑烟剂为钼化合物，比重4.5-4.8，熔点750℃-800℃；抑烟协效剂为聚硅氧烷；抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯质量比为1∶1的混合物；阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。 
将上述将无卤阻燃剂、阻燃抗滴落剂、增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂一起加入高速配料搅拌机中预混5分钟，然后加入已烘干的PC和ABS，接着一起搅拌10分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中 熔融挤出造粒，其工艺条件为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～1 5 MPa。获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
实施例4： 
本实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的组分及其重量百分含量为： 
PC            72％； 
ABS           7％； 
无卤阻燃剂    9％； 
增韧剂        4％； 
相容剂        5％； 
抑烟剂        1.2％； 
抑烟协效剂    0.8％； 
抗氧剂        0.7％； 
阻燃抗滴落剂  0.3％。 
其中，PC的折射率为1.58～1.61，透射率为88～90％，熔融指数为3～5g/10min(300℃/1.2kg)；无卤阻燃剂为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯；增韧剂为橡胶含量为60～80％的核壳型ABS抗冲改性剂；相容剂为接枝率为0.8～1.2％的ABS接枝马兰酸酐；抑烟剂为钼化合物，比重4.5-4.8，熔点750℃-800℃；抑烟协效剂为聚硅氧烷；抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯质量比为1∶1的混合物；阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。 
将上述将无卤阻燃剂、阻燃抗滴落剂、增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂一起加入高速配料搅拌机中预混5分钟，然后加入已烘干的PC和ABS，接着一起搅拌10分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中 熔融挤出造粒，其工艺条件为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～15MPa。获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。 
将按上述方法完成的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料进行性能测试。 
拉伸强度按ASTMD-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(170±2)(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50 mm/min；悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验，样条尺寸(mm)：63.5 mm×12.7 mm×3.2 mm；缺口剩余宽度为10.71 mm；阻燃性测试按UL-94标准进行检验，试样尺寸为(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；熔融指数按照ASTM D1238检测，测试条件为260℃/5 Kg；热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128 mm×13 mm×6.4 mm；烟密度按照GB/T8627-2007检测，燃烧气源：＞95％丙烷气。 
材料的综合性能通过测试所得的缺口冲击强度、熔融指数、拉伸强度、断裂伸长率、阻燃性能热变形温度和烟密度进行评判。实施例1至实施例4所制备的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的性能表征与德国拜耳产的BayerFR3030的性能比较见表1。 
表1 
Figure BDA0000064895800000091
Figure BDA0000064895800000101
从表1中可以看出，本发明实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料与Bayer FR3030相比，其冲击强度更佳，可以挤出薄壁制件管材，并且阻燃效果良好。同时，本发明实施例的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的烟密度＜400，符合德国VDE 0472(815)等国际环保标准，为出口欧盟等发达国家奠定了环保基础。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，包括按照重量百分比的如下组分：
PC           63～72％；
ABS          5～12％；
无卤阻燃剂   7～1 5％；
助剂         5～16％。
2.如权利要求1所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，所述PC为折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％。
3.如权利要求1所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，所述ABS为丁二烯含量为15～60％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
4.如权利要求1所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为含磷6～20％的浓缩型磷酸酯。
5.如权利要求1所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，所述助剂包括增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，以所述无卤环保PC/ABS合金总重量100％计，所述增韧剂、相容剂、抑烟剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂的重量百分含量分别如下：
增韧剂       3～8％；
相容剂       1～5％；
抑烟剂       0.1～2％；
抑烟协效剂   0.1～2％；
抗氧剂       0.1～1％；
阻燃抗滴落剂 0.1～1％。
6.如权利要求5所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶含量为50-70％的核壳型ABS抗冲改性剂，所述相容剂为接枝率为0.8-1.2％的ABS接枝马兰酸酐，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季四醇酯和三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯的混合物，所述的阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。
7.如权利要求5所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料，其特征在于，，所述的抑烟剂为钼化合物，所述的抑烟协效剂为聚硅氧烷。
8.一种挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，其包括如下步骤：
按照重量百分比选取原料，所述原料包括PC 63～72％，ABS 5～12％，无卤阻燃剂7～1 5％，助剂5～16％；
将上述原料混合均匀，得混合原料；
将上述混合原料置于双螺杆挤出机进中经熔融挤出，造粒，获得所述挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料。
9.如权利要求8所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，所述混合原料的制备是将助剂和无卤阻燃剂混合均匀后，再加入PC和ABS混合，所述助剂包括增韧剂、相容剂、抑烟剂、抑烟协效剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，以所述无卤环保PC/ABS合金总重量100％计，所述增韧剂、相容剂、抑烟剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂的重量百分含量分别如下：
增韧剂        3～8％；
相容剂        1～5％；
抑烟剂        0.1～2％；
抑烟协效剂    0.1～2％；
抗氧剂        0.1～1％；
阻燃抗滴落剂  0.1～1％。
10.如权利要求8所述的挤出级低烟无卤阻燃PC/ABS材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的设置为：双螺杆一区温度为220℃～230℃，二区温度为230℃～240℃，三区温度为240℃～250℃，模具温度为60℃～100℃，物料停留时间为1～2分钟，熔体压力为10～1 5 MPa。
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