CN103497497A - 一种高阻燃聚碳酸酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

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徐东
乔志龙
徐永
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Abstract

本发明涉及一种高阻燃聚碳酸酯合金材料及其制备方法，该材料按重量百分比含量，由以下组分组成：PC 65～75%；ACS 15～20%；增韧剂5～7%；抗氧剂0.2～0.6%；其他助剂0.2～0.3%。本发明还涉及一种高阻燃聚碳酸酯合金材料的制备方法。在本发明中，通过添加与ABS相类似结构且带有阻燃性的ACS树脂，使合金材料得到更加优异的力学性能和阻燃效果。

Description

一种高阻燃聚碳酸酯合金材料及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高阻燃聚碳酸酯合金材料及其制备方法。 
[背景技术]
聚碳酸酯为一种透明、呈微黄色的坚韧固体，比重在1.20，透光率可达90%，无毒、无味、无臭，并具有高度的尺寸稳定性、均匀的模塑收缩率以及自熄性，在不加任何阻燃剂的情况下可达到UL94V1的阻燃效果，聚碳酸酯分子主链是由柔顺的碳酸酯链与刚性的苯环相连接，从而赋予了它许多优异的力学性能，其拉伸、弯曲、压缩强度都较高，且受温度影响小，尤其是它的冲击性能十分优异，优于一般工程塑料，被称之为防弹胶，同时它的抗蠕变性能也很好，可以在较高温度下承受较高的载荷，在其它性能方面，PC也表现突出，它有130-140的热变形温度，良好的电性能以及耐候性，由于聚碳酸酯性能上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。 
ACS是丙烯腈、氯化聚乙烯与苯乙烯的三元共聚物。ACS和ABS的结构相似，由丙烯腈和丁二烯橡胶组成，其保留了ABS作为工程塑料所具有的极佳的机械物理性能ACS具有成型收缩率小、尺寸稳定性好、阻燃性高的优点。同时ACS具有很好的耐候性，而且随氯化聚乙烯含量的增加，ACS的耐老化性也会提高。根据ACS中氯化聚乙烯的多少，通常把ACS树脂分为通用级与阻燃级，其中阻燃级的ACS氯化聚乙烯的含量在35%左右，它的冲击性能会低于通用级的ACS，但阻燃可以达到UL94-V0，是一种理想的阻燃材料。 
PC/ABS是一种应用广泛的高分子合金材料，它结合了PC与ABS的优异性能，现在已应用在各个领域，但由于ABS自身的耐老化性能差，不具有阻燃性，在阻燃方面的应用需要添加大量阻燃剂来达到阻燃效果，这无疑增加了材料加工的复杂性和成本。所以我们考虑用ACS来代替ABS，在综合两者优异性能后不用加任何阻燃剂就可以大幅提高它的阻燃性以及抗老化性能。美国材料试验学会制定的国际标准ASTMD5025是指材料样条通过10s垂直燃烧后自熄时间的长短，它是衡量非金属材料阻燃性能优劣的通用评判标准。我们采用将尺寸(mm)为试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)的样条垂直燃放10s，离火后燃烧持续时间以及是否有滴落现象的实验标准在燃烧箱中进行测试。 
本发明利用与ABS结构类似且性能更佳的ACS代替ABS，加入适量的其它助剂从而提高体系的阻燃性。 
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种高阻燃PC/ACS合金的制备方法。 
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高阻燃PC/ACS合金，按重量百分比由下列组分组成： 
Figure BDA0000385155770000021
其中，所述的PC为的聚碳酸酯如宁波台塑的PC，奇美的110等，所述的ACS为丙烯腈、氯化聚乙烯与苯乙烯的三元共聚物。所述的增韧剂MBS为韩国LG的EM500A。所述的抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯酯）辅抗氧剂的复配；所述的其他助剂包括加工助剂、润滑剂等。 
以上所述的高阻燃PC/ACS合金，按重量百分比可以由下列组分组成： 
Figure BDA0000385155770000031
一种权利要求1所述的高阻燃PC/ACS合金的制备方法的技术方案是，包括以下步骤： 
（1）按权力要求1所述的配比称取PC，ACS在真空干燥箱中80℃干燥2～4小时； 
（2）将（1）中的原料与配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
本发明采用MBS作增韧剂，可以提高材料的韧性和相容性。 
[具体实施方式]
以下结合实施例对本发明作详细的说明： 
在下列实施例的复合材料配方中，PC为的聚碳酸酯如宁波台塑的PC，奇美的110等等；所述的ACS为丙烯腈、氯化聚乙烯与苯乙烯的三元共聚物，如奇美的110，韩国三星的SC1100R等。所述的增韧剂MBS为韩国LG的EM500A。所述的抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯酯）辅抗氧剂的复配；所述的其他助剂包括加工助剂、润滑剂等。 
实施例1 
PC79.3%（重量百分比，下同）、ACS15%、增韧剂MBS5%、抗氧剂1010/1680.2/0.2%、其他助剂0.3%。 
制备方法：将原料PC与ACS在真空干燥箱中80℃干燥2～4小时；再将上述干燥原料与所给配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
实施例2 
PC74.3%（重量百分比，下同）、ACS20%、增韧剂MBS5%、抗氧剂1010/1680.2/0.2%、其他助剂0.3%。 
制备方法：将原料PC与ACS在真空干燥箱中80℃干燥2～4小时； 再将上述干燥原料与所给配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
实施例3 
PC69.3%（重量百分比，下同）、ACS25%、增韧剂MBS5%、抗氧剂1010/1680.2/0.2%、其他助剂0.3%。 
制备方法：将原料PC与ACS在真空干燥箱中80℃干燥2～4小时；再将上述干燥原料与所给配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
实施例4 
PC64.3%（重量百分比，下同）、ACS30%、增韧剂MBS5%、抗氧剂1010/1680.2/0.2%、其他助剂0.3%。 
制备方法：将原料PC与ACS在真空干燥箱中80℃干燥2～4小时；再将上述干燥原料与所给配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
[性能评价方式及实行标准] 
一、检测的方法、步骤、条件或标准 
将上述实施例1～4中完成造粒的粒子在80～100℃的鼓风烘箱中干燥4～6小时，再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在50～70℃之间。 
拉伸强度按GB/T1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）：170（长）×（20±0.2）（端部宽度）×(4±0.2)（厚度），拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按GB9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；缺口冲击强度按GB/T1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm；热变形温度按ASTMD648标准进行检验,样条尺寸（mm）为(128±2)×(13±0.2)×(6.4±0.2)的负载为1.85MPa。燃烧样条试样尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2) 
实施例1-4的原料重量百分比及制成的复合材料性能表 
Figure BDA0000385155770000061
Figure 2013104328881100002DEST_PATH_IMAGE001
从表中可以看出： 
由上表可以看出，PC含量在65%～70%，ACS含量在25%～30％范围内,增韧剂在5%范围内，阻燃级PC/ACS合金的阻燃性测试结果最好，随耐热ACS含量的增加，PC/ACS合金会丧失其最佳力学性能，综合成本和性能的考虑，ACS的最佳添加量为25%～30％。本发明通过选择合适含量的ACS，可得到机械性能俱佳的高阻燃PC/ACS合金，在ACS的最佳添加量为25%～30％范围内，可以满足阻燃测试UL94-V0的要求。而现有的PC/ABS在不加阻燃剂的情况下均达不到此性能。 
以上对本发明所提供的一种高阻燃PC/ACS合金及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施个例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (7)

1.一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于，其组成按重量配比为： 
Figure FDA0000385155760000011
2.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述PC树脂为110。 
3.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述ACS为丙烯腈、氯化聚乙烯与苯乙烯的三元共聚物。 
4.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述的增韧剂为EM500A。 
5.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯酯）辅抗氧剂的复配。 
6.根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料，其特征在于：所述其他助剂包括加工助剂、润滑剂等。 
7.一种根据权利要求1所述的一种高阻燃聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤： 
（1）按权利要求1所述的配比称取PC，ACS在真空干燥箱中80 ℃干燥2～4小时； 
（2）将（1）中的原料与配比的助剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度160-180℃，二区温度220-250℃，三区温度220-250℃，四区温度200-230℃，机头230-250℃，停留时间2～3min，压力为12-18MPa，螺杆转速130-150转/分钟。 
。 
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