CN104017343A - 一种磷酸酯阻燃pc/abs合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子合金材料技术领域，涉及一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金及其制备方法。该合金材料由包含以下重量份的组分制成：55~75份PC树脂、25~45份ABS树脂、2~10份相容剂、2~10份增韧剂、10~20份阻燃剂、2~10份无机填料、0.1~0.5份抗氧剂、0.2~1.0份润滑剂和0.2~1.0份抗滴落剂。本发明中使用了相容剂、增韧剂和无机填料，提高了PC树脂和ABS树脂间的界面粘结力和PC/ABS合金的力学性能。另外，在PC/ABS合金中添加纳米二氧化硅等无机填料，可以有效地起到协同阻燃作用，而配方中的抗滴落剂可以有效地抑制合金材料在燃烧时的熔融物滴落，提高材料的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子合金材料技术领域，涉及一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金及其制备方法。
背景技术
自1963年由美国Borg Warner公司开发成功PC/ABS合金以来，迅速风靡世界。2003年世界合金总产量超过70万吨。近5年，PC/ABS合金的产量每年都以10%左右的速度增长，增长速度在塑料领域中排在前列，已经成为世界上销售量最大的商业化聚合物合金，广泛地应用于汽车工业、家用电器和办公设备等领域。为了满足应用领域中防火安全要求，PC/ABS合金必须兼具有良好的阻燃性。
目前，应用PC/ABS合金的阻燃剂主要有溴系阻燃剂、含磷阻燃剂、硅系阻燃剂及其它无机阻燃剂，其中溴系阻燃剂对合金阻燃效率高，但受热分解后放出腐蚀性的溴化氢气体，对环境造成污染；硅系阻燃剂对合金的阻燃还在研究中；其它无机填料对合金的阻燃效率低。而磷系阻燃剂不仅对合金能有效阻燃，而且能改善合金的加工流动性。但是，磷系阻燃剂的加入，会使PC/ABS合金的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量等力学性能严重损失。
因此，本发明使用了相容剂，一方面提高PC树脂和ABS树脂分子结构间的相容性，从而增强两种聚合物的界面粘结力，另一方面相容剂分子中基团与共混高聚物基团反应，形成化学键结合，以提高界面粘结力。同时，增韧剂和无机填料的加入，可以很好地提高阻燃PC/ABS合金材料的力学性能。另外，无机填料的加入，可以有效地起到协同阻燃作用，而配方中的抗滴落剂聚四氟乙烯可以有效地抑制合金材料在燃烧时的熔融物滴落，提高材料的阻燃性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金及其制备方法。
本发明通过在PC/ABS合金材料中加入相容剂，可以有效地提高PC树脂和ABS树脂间的界面粘结力，增韧剂和无机填料的加入，能够提高合金材料的力学性能，另外，在PC/ABS合金材料中使用抗滴落剂和纳米二氧化硅等，能够起到协同阻燃的作用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金，由包含以下重量份的组分制成：
PC树脂 55~75份，
ABS树脂 25~45份，
相容剂 2~10份，
增韧剂 2~10份，
阻燃剂 10~20份，
无机填料 2~10份，
抗氧剂 0.1~0.5份，
润滑剂 0.2~1.0份，
抗滴落剂 0.2~1.0份。
所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯，ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
所述的相容剂选自马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS-g-MAH）、马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）或马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）。
所述的增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）。
所述的阻燃剂选自磷酸三苯酯（TPP）、双酚A-双（二苯基磷酸酯）（BDP）和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）（RDP）中的一种或两种。
所述的无机填料选自4A分子筛、纳米蒙脱土或纳米二氧化硅。
所述的抗氧剂选自四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯（抗氧剂168）或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）。
所述的润滑剂选自液体石蜡、TAF（改性乙撑双脂肪酸酰胺，苏州兴泰国光化学助剂有限公司）或RH-313C（季戊四醇硬脂酸酯，东莞市健行塑胶制品有限公司）中的一种。
所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯。
一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）将干燥的55~75份PC树脂、25~45份ABS树脂与2~10份相容剂、2~10份增韧剂、10~20份阻燃剂、2~10份无机填料、0.1~0.5份抗氧剂、0.2~1.0份润滑剂和0.2~1.0份抗滴落剂混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒；
（3）将上述粒料干燥，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能。
所述的步骤（1）中PC树脂的干燥条件为：100~120℃烘箱中干燥6~10h；
所述的步骤（1）中ABS树脂的干燥条件为：80~100℃烘箱中干燥4~8h；
所述的步骤（1）中混合的装置为高速混合机，混合时间为3~7min；
所述的步骤（2）双螺杆挤出机中熔融挤出温度为220~260℃；
所述的步骤（3）中粒料干燥条件为：100~120℃烘箱中干燥6~10h，注塑机制备标准样条的温度为240~260℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
（1）在PC/ABS合金中添加磷酸酯阻燃剂后，会使合金的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量等力学性能严重损失，本发明中使用了相容剂、增韧剂和无机填料，提高了PC树脂和ABS树脂间的界面粘结力和PC/ABS合金的力学性能。
（2）在PC/ABS合金中添加纳米二氧化硅等无机填料，可以有效地起到协同阻燃作用，而配方中的抗滴落剂聚四氟乙烯可以有效地抑制合金材料在燃烧时的熔融物滴落，提高材料的阻燃性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中，所得产品的拉伸性能按照标准ASTM-D638测试，弯曲性能按照标准ASTM-D790测试，缺口冲击性能按照标准ASTM-D256测试，阻燃性能按照标准UL94（1.6mm）垂直燃烧标准测试。
实施例1
（1）将PC树脂在100℃烘箱中干燥10h、ABS树脂在80℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂55份、ABS树脂45份，与10份相容剂PE-g-MAH、2份增韧剂EVA、20份阻燃剂RDP、2份无机填料4A分子筛、0.1份抗氧剂1010、0.2份润滑剂液体石蜡和0.2份抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合3min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在100℃烘箱中干燥6h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例2
（1）将PC树脂在110℃烘箱中干燥8h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥6h，然后取干燥过的PC树脂60份、ABS树脂40份，与8份相容剂PP-g-MAH、4份增韧剂E-MA-GMA、17份阻燃剂TPP、4份无机填料纳米二氧化硅、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂TAF和0.4份抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合4min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例3
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在100℃烘箱中干燥4h，然后取干燥过的PC树脂65份、ABS树脂35份，与6份相容剂ABS-g-MAH、6份增韧剂E-MA-GMA、15份阻燃剂（其中RDP和TPP的重量份之比为1:1）、6份无机填料纳米二氧化硅、0.3份抗氧剂1010、0.6份润滑剂RH-313C和0.6份抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合5min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在120℃烘箱中干燥6h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例4
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在80℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂70份、ABS树脂30份，与4份相容剂ABS-g-MAH、8份增韧剂MBS、12份阻燃剂（其中BDP和TPP的重量份之比为2:1）、8份无机填料纳米蒙脱土、0.4份抗氧剂1076、0.8份润滑剂RH-313C和0.8抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合6min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例5
（1）将PC树脂在110℃烘箱中干燥8h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥6h，然后取干燥过的PC树脂75份、ABS树脂25份，与2份相容剂ABS-g-MAH、10份增韧剂MBS、10份阻燃剂BDP、10份无机填料纳米蒙脱土、0.5份抗氧剂1076、1.0份润滑剂TAF和1.0份抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合7min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在100℃烘箱中干燥10h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例6
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂70份、ABS树脂30份，与4份相容剂ABS-g-MAH、8份增韧剂MBS、10份阻燃剂RDP、6份无机填料纳米二氧化硅、0.4份抗氧剂1076、1.0份润滑剂TAF和0.8抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合5min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例7
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂70份、ABS树脂30份，与4份相容剂ABS-g-MAH、8份增韧剂MBS、10份阻燃剂RDP、4份无机填料纳米二氧化硅、0.4份抗氧剂1076、1.0份润滑剂TAF和0.8抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合5min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
实施例8
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂70份、ABS树脂30份，与4份相容剂ABS-g-MAH、8份增韧剂MBS、10份阻燃剂RDP、2份无机填料纳米二氧化硅、0.4份抗氧剂1076、1.0份润滑剂TAF和0.8抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合5min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
对比实施例
（1）将PC树脂在120℃烘箱中干燥6h、ABS树脂在90℃烘箱中干燥8h，然后取干燥过的PC树脂70份、ABS树脂30份，与4份相容剂ABS-g-MAH、8份增韧剂MBS、10份阻燃剂RDP、0.4份抗氧剂1076、1.0份润滑剂TAF和0.8抗滴落剂聚四氟乙烯在高速混合机中混合5min，混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒，挤出机各段温度为：一区220℃，二区245℃，三区260℃，四区260℃，五区255℃，机头温度为250℃；
（3）将上述粒料在110℃烘箱中干燥8h，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能，详见表1，其中注塑机各段温度为：第一段240℃、第二段260℃、第三段255℃。
表1磷酸酯阻燃PC/ABS合金的性能
从表1中实施例1~8和对比实施例可以看出，在PC/ABS合金中加入一定量的无机填料，可以有效地起到协同阻燃效果，而且还能提高合金材料的力学性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例，做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
PC树脂 55~75份，
ABS树脂 25~45份，
相容剂 2~10份，
增韧剂 2~10份，
阻燃剂 10~20份，
无机填料 2~10份，
抗氧剂 0.1~0.5份，
润滑剂 0.2~1.0份，
抗滴落剂 0.2~1.0份。
2.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的PC树脂为双酚A型聚碳酸酯，所述的ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的相容剂选自马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝聚丙烯；
或所述的增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
4.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的阻燃剂选自磷酸三苯酯、双酚A-双（二苯基磷酸酯）和间苯二酚双（二苯基磷酸酯）中的一种或两种；
或所述的无机填料选自4A分子筛、纳米蒙脱土或纳米二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三［2,4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯或β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。
6.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的润滑剂选自液体石蜡、改性乙撑双脂肪酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。
7.根据权利要求1所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金，其特征在于：所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯。
8.一种权利要求1-7中任一所述的磷酸酯阻燃PC/ABS合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将干燥的55~75份PC树脂、25~45份ABS树脂与2~10份相容剂、2~10份增韧剂、10~20份阻燃剂、2~10份无机填料、0.1~0.5份抗氧剂、0.2~1.0份润滑剂和0.2~1.0份抗滴落剂混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合料经双螺杆挤出机喂料口，送入挤出机螺杆，熔融挤出、造粒；
（3）将上述粒料干燥，经过注塑机制备标准样条，测其物理性能。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中PC树脂的干燥条件为：100~120℃烘箱中干燥6~10h；
或所述的步骤（1）中ABS树脂的干燥条件为：80~100℃烘箱中干燥4~8h；
或所述的步骤（1）中混合的装置为高速混合机，混合时间为3~7min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（2）双螺杆挤出机中熔融挤出温度为220~260℃；
或所述的步骤（3）中粒料干燥条件为：100~120℃烘箱中干燥6~10h，注塑机制备标准样条的温度为240~260℃。
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