CN103289352B - 一种高光阻燃的聚苯醚合金材料及含其的电视机前壳 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高光阻燃的聚苯醚合金材料，其由如下重量百分含量的组分组成：聚苯醚树脂30-60％；HIPS 20-40％；阻燃剂5-25％；抗氧剂0.5-1.0％；润滑剂0.1-1.0％。本发明的高光阻燃的聚苯醚合金材料可以满足欧盟提出的烛火试验标准要求，以及电视前框高光免喷的外观效果要求，完全可替代目前业内通用的传统PC+ABS合金材料，大幅度降低用料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚苯醚合金材料，具体地说，涉及一种能够满足欧盟烛火试验标准且同时能够符合电视前壳质量的高光阻燃的聚苯醚(PPE)合金材料及其应用。
背景技术
目前电视产品的前框一般都是要求高光免喷，这就要求塑胶原料在注塑成型后能够直接具备高光泽的外观效果，对于不要求的阻燃性能的产品来说，高光泽ABS或者高光泽ABS+PMMA材料均可以满足使用要求。但如果除了要求高光泽度外，同时如再需具备一定级别的阻燃效果，那么ABS或ABS+PMMA等材料由于其本身特性的限制(如果添加阻燃剂，那么注塑后表面质量容易发乌，降低了光泽度)，都无法满足要求。
2010年下半年，欧盟组织开始要求出口到欧洲地区的电子产品，外壳必须满足其烛火试验标准(要求有一定的阻燃性能)，显然具有高光效果的ABS和ABS+PMMA等种类的塑胶原料已经无法使用。业内开始普遍采用PC+ABS合金料，PC+ABS合金料不但能够满足阻燃要求，同时也能保持良好的表面高光效果，但由于其高昂的成本，使其电子产品的整体成本一直承受着巨大的市场压力，在此背景下，急需开发低成本的高光阻燃材料，用于制作出口欧洲电子产品的壳体。
经检索，目前业内对PPE合金已有了一定方面的研究，如公开号CN102030978A，发明名称为一种无卤阻燃PPE电缆料组合物及其制备方法，该组合物包括聚苯醚树脂20～50质量％；弹性体24～30质量％；聚烯烃5～20质量％；阻燃剂20～35质量％；相容剂0～5质量％；抗氧剂0.1～1.0质量％。该组合物虽然可用于电线电缆，但由于电线电缆类器材对表面效果要求较低，远远不能和电视产品的外观要求相媲美，因此其无法直接使用到电视等电子产品的外壳上。
还比如，公开号CN 1521206A，发明名称为一种含有改性聚苯醚的无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯/聚苯醚复合物及其制备方法，该复合物包括高抗冲聚苯乙烯树脂40～65重量％，聚苯醚8～40重量％，阻燃剂5～25重量％，和加工助剂0.5～5重量％。该复合物虽然可用于显示器、录像机、复印机、传真机、打印机、空调器、电冰箱等家电领域，但其耐热性却不高，不太满足电子产品的局部耐热性高的要求，在高温使用条件下容易发生变形；而且对于大尺寸电子产品如大尺寸电视也无法满足高力学性能的要求。
公开号CN 101747616A，发明名称为一种改性聚苯醚材料，其由如下重量份原料组成：聚苯醚60-90份；高抗冲聚苯乙烯5.6-8.4份；阻燃剂9-13.6份；增韧剂4.8-7.2份；抗氧剂0.4-0.6份；光稳定剂0.16-0.24份；色粉0.48-0.72份。其适用于一些小的器件要求，可用于太阳能接线盒，但其成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种高光阻燃的聚苯醚合金材料，可以满足欧盟提出的烛火试验标准要求，以及电视前框高光免喷的外观效果要求。
本发明的另一目的是提供该聚苯醚合金材料在制备散热量大的电子部件中的应用。
为了实现本发明目的，本发明提供一种高光阻燃的聚苯醚合金材料，其由如下重量百分含量的组分组成：
其中，优选的为：
所述聚苯醚树脂在240℃，5kg下的熔融指数＞20g/10min，优选为20-40g/10min。其可以使产品具有较高的模量和抗蠕变性，其含量需控制在30-60％，优选为35-52％，如果含量过高，则不利于熔融加工性的改善，PPE本身的粘度较高，流动性较差；如果含量过低，也不能获得高的模量和抗蠕变性。
所述高抗冲聚苯乙烯在200℃，5kg下的熔融指数＞6g/10min，优选为6-15g/10min。其可改善合金材料的加工性，能够提高合金材料的流动性，使其粘度降低，加工工艺性能变好。其含量可控制在20-40％，优选为30-40％，含量太低，不足以使加工流动性得到充分的改善，太高又会降低整体合金的模量和刚性。
对于本发明的合金材料来说，聚苯醚树脂以及HIPS的性能指标优选采用如下：
| 名称 | 拉伸强度 | 伸长率 | 缺口冲击强度 | 热变形温度 |
| 测试方法 | ASTM D638 | ASTM D638 | ASTM D256 | ASTM D648 |
| 聚苯醚 | ＞85MPa | ＞30％ | ＞60J/m | ＞150℃ |
| HIPS | ＞25MPa | ＞40％ | ＞100J/m | ＞75℃ |
所述阻燃剂为磷系阻燃剂，具体包括双酚A双-二苯基磷酸酯(BDP)、双酚A-二(二甲基)磷酸脂、磷酸三甲苯酯或间苯二酚双磷酸脂。其可使合金材料具备阻燃功能，由于本身PPE添加HIPS不能达到V0级阻燃效果，必须再添加一定比例的阻燃剂才能达到。同时为了提高最终制品的阻燃抗滴落性，所述阻燃剂包含磷系阻燃剂和阻燃抗滴落剂的复配，二者配合使用达到最佳阻燃效果及抗滴落性，阻燃抗滴落剂与磷系阻燃剂的重量比为1∶(15-50)，所述阻燃抗滴落剂可采用MM-5935EF、TF-1645、PA5933、PA5935或TF-1600等。
所述抗氧剂为N-苯基马来酰亚胺(单马)或亚磷酸正丁酯。由于PPE的加工温度比HIPS要高出很多，如果按照PPE的温度要求来制备合金材料，那么HIPS会受热分解，导致合金料性能下降，因此需要添加抗氧剂来改善HIPS的耐热分解特性，使其制备过程中不至于受热分解。
所述润滑剂为滑石粉、环丁烯对苯二甲酸酯(CBT)或重质碳酸钙。其可以提高产品的润滑性，成型性，防止粘模。加入量太少不足以得到整体改善，太多会影响注塑件的表面质量，比如发白等外观缺陷。
本发明高光阻燃的聚苯醚合金材料可采用将各组分按比例混合，并加入到挤出机中，熔融挤出造粒而成。其中多采用双螺杆挤出机，挤出温度控制在220-280℃，螺杆转速控制在300-400转/分钟。
本发明高光阻燃的聚苯醚合金材料适应于一些散热量大的电子部件，可用于制备加工电视机前壳、机顶盒外壳，投影仪外壳等。
经各项性能测试，本发明高光阻燃的聚苯醚合金材料可满足欧盟提出的烛火试验标准要求，以及电视产品的整机性能要求和外观效果。具体性能指标如下：
1)阻燃性能：UL94 V0(判定依据：样条厚度为2.5mm)；
2)拉伸强度：≥45MPa(ASTM D638，测试条件50mm/min)；
3)弯曲强度：≥75MPa(ASTM D790，测试条件2mm/min)；
4)缺口冲击强度：≥82J/m (ASTM D256，1/8英寸)。
本发明高光阻燃的聚苯醚合金材料具有以下优点：
1)与传统的PC+ABS高光阻燃合金料相比，本发明的聚苯醚合金料节约了成本，约比PC+ABS价格低约16％，即合计每吨可以节约近6000元；以42寸电视前框为例，单件约产生7元的成本效益；
2)由于PPE合金料的密度也相对较低(PPE约为112g/cm3，PC+ABS约为1.20g/cm3)，既减轻了产品重量，又更大程度的较少了材料用量，进一步节省了成本；
3)本发明选择将聚苯醚与高抗冲聚苯乙烯作为合金材料的基础树脂，二者进行配伍，因聚苯醚和HIPS有很好的相容性，因此混合后在保证合金材料的高力学性能的同时，也提高了加工流动性能，同时降低了材料成本，并且选择与其相配伍的阻燃剂、抗氧剂和润滑剂，使合金材料各组分合理配比，达成协同作用，各项性能优良，保证可满足欧盟提出的烛火试验标准要求，使合金材料具备阻燃性能(UL94 V0级)和良好的注塑成型性能，以及电视产品的整机性能使用要求和高光泽度的外观效果。
因此，本发明的高光阻燃的聚苯醚合金材料可以完全替代目前业内通用的传统PC+ABS合金材料，在各项性能均可以满足电视产品壳体要求的前提下，大幅度降低用料成本。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
原料：PPE 49.5kg、HIPS 33.2kg、BDP 15kg、MM-5935EF(美国3M公司)0.5kg、N-苯基马来酰亚胺(单马)0.8kg、滑石粉1.0kg。
本发明实施例中所使用的原料均为市售原料。其中，PPE在240℃，5kg下的熔融指数30g/10min，拉伸强度120MPa，伸长率35％，冲击强度67J/m，热变形温度190℃。
HIPS在200℃，5kg下的熔融指数12g/10min，拉伸强度28MPa，伸长率55％，冲击强度105J/m，热变形温度78℃。
制备工艺：将上述原料投入到双螺杆挤出机中，使用挤出机在270℃，螺杆转速350转/分钟下进行挤出造粒，制得高分子合金样品1。
将高分子合金在90℃烘料3小时，添加入注塑机的加料斗内，设定注塑机各段温度为喷嘴280℃、计量段270℃、压缩段260℃、进料塑化段250℃对塑料进行塑化和熔融后注塑得到样壳1。
实施例2
原料：PPE 59.5kg、HIPS 28.2kg、BDP 10kg、MM-5935EF 0.5kg、N-苯基马来酰亚胺(单马)0.8kg、滑石粉1.0kg。
PPE在240℃，5kg下的熔融指数35g/10min，拉伸强度90MPa，伸长率40％，冲击强度63J/m，热变形温度160℃。
HIPS在200℃，5kg下的熔融指数10g/10min，拉伸强度28MPa，伸长率50％，冲击强度115J/m，热变形温度78℃。
制备工艺：与实施例1相同，制得样品2和样壳2。
实施例3
原料：PPE 39.5kg、HIPS 48.2kg、BDP 10kg、MM-5935EF 0.5kg、N-苯基马来酰亚胺(单马)0.8kg、滑石粉1.0kg。
制备工艺：与实施例1相同，制得样品3和样壳3。
实施例4
原料：PPE 39.5kg、HIPS 38.2kg、BDP 20kg、MM-5935EF 0.5kg，N-苯基马来酰亚胺(单马)0.8kg、滑石粉1.0kg。
制备工艺：与实施例1相同，制得样品4和样壳4。
实施例5
原料：PPE 34.9kg、HIPS 40kg、BDP 24kg、MM-5935EF 0.5kg，N-苯基马来酰亚胺(单马)0.5kg、CBT 0.1kg。
制备工艺：与实施例1相同，制得样品5和样壳5。
实施例6
原料：PPE 55.5kg、HIPS39.7kg、BDP 5kg、TF-1645(美国3M公司)0.3kg，亚磷酸正丁酯1.0kg、重钙碳酸钙0.5kg。
制备工艺：与实施例1相同，制得样品6和样壳6。
实验例1
本实验例采用分别对样品1-6进行性能测试，具体性能测试结果如下：
| 阻燃性能 | 拉伸强度 | 弯曲强度 | 缺口冲击强度 | |
| 样品1 | UL94 V0 | 55MPa | 90MPa | 100J/m |
| 样品2 | UL94 V0 | 68MPa | 98MPa | 84J/m |
| 样品3 | UL94 V2 | 46MPa | 78MPa | 115J/m |
| 样品4 | UL94 V0 | 45MPa | 75MPa | 82J/m |
| 样品5 | UL94 V0 | 48MPa | 77MPa | 90J/m |
| 样品6 | UL94 V2 | 62MPa | 89MPa | 83J/m |
同时，将样壳1-6经注塑成电视机前壳，经应用实验，结果统计如下：
结论：
从外观和阻燃性能等方面综合考虑，实施例1-6均可以使用，其中实施例1的合金材料性能最佳。
本发明的高光阻燃的聚苯醚合金材料可满足欧盟提出的烛火试验标准要求，具备了阻燃性能(UL94 V0级)和良好的注塑成型性能，以及电视产品的整机性能使用要求和高光泽度的外观效果，可以完全替代目前业内通用的传统PC+ABS合金材料，大幅度降低用料成本。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (1)
1.一种电视机前壳，其原料和制备方法如下：
原料：聚苯醚树脂PPE 49.5kg、聚苯乙烯HIPS 33.2kg、阻燃剂BDP15kg、阻燃抗滴落剂MM-5935EF 0.5kg、抗氧剂N-苯基马来酰亚胺0.8kg、润滑剂滑石粉1.0kg；
其中，所述聚苯醚树脂PPE在240℃，5kg下的熔融指数30g/10min，拉伸强度120MPa，伸长率35％，冲击强度67J/m，热变形温度190℃；
其中，所述聚苯乙烯HIPS在200℃，5kg下的熔融指数12g/10min，拉伸强度28MPa，伸长率55％，冲击强度105J/m，热变形温度78℃；
制备工艺：将所述原料投入到双螺杆挤出机中，使用挤出机在270℃，螺杆转速350转/分钟下进行挤出造粒，制得高分子合金样品；
将所述高分子合金样品在90℃烘料3小时，添加入注塑机的加料斗内，设定注塑机各段温度为喷嘴280℃、计量段270℃、压缩段260℃、进料塑化段250℃，对塑料进行塑化和熔融后注塑得到电视机前壳。
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