CN104448750A - 一种抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料的制备及其工艺 - Google Patents

一种抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料的制备及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，该合金材料按重量份数计由如下组分组成：PC（聚碳酸酯）55~75份；ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物）25~45份；阻燃剂5~20份；协效剂2.5~10份；抗静电剂0.5~2份；增容剂1~5份；偶联剂0.5~1份；分散剂0.5~1份；抗氧剂0.5~1份。本发明得到了良好的阻燃效果（UL94V-0，），保证了其较好的力学性能、耐候性能、抗静电性能。尤其是使得合金材料的表面电阻率达到106-1016Ω，性质稳定，并且长期抗静电性能良好。本发明所具备的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料具有抗静电、低成本、高力学性能及稳定的阻燃性，并且生产工艺简单，可广泛应用于工业化生产。

Description

一种抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料的制备及其工艺
技术领域
本发明属于功能性塑料合金材料领域，涉及一种抗静电、无卤阻燃剂等改性PC/ABS合金材料，并制备出抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS。
背景技术
PC/ABS合金是最早实现工业化生产的一种聚碳酸酯改性产品，是一种重要的工程塑料合金。PC/ABS合金兼具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，另一方面还可以降低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，同时可以降低制品的内应力，提高耐低温冲击性能。PC/ABS合金材料已在汽车工业上得到广泛的应用，是汽车最适宜的内装材料，特别是用作仪表板支架、盖板、通风口、托架、散热器格栅、转向柱保护套的原材料。目前PC/ABS在计算机、通讯工具、办公设备等行业也有了广泛的应用。
PC/ABS共混合金的阻燃化是近几年PC/ABS开发的一个热点。PC本身具有一定的阻燃性（极限氧指数LOI=25），但与ABS（极限氧指数LOI=18.5）共混后，阻燃性能下降。为了满足PC/ABS合金在电子、电器开关、电器等领域的应用，必须添加阻燃剂。常见的阻燃PC/ABS材料有卤系阻燃剂（如四溴双酚A、溴化环氧齐聚物、十溴联苯醚等）与氧化锑组成的协效系统。赋予PC/ABS很高的阻燃性，但其存在生烟量大、产生有毒的腐蚀性气体，妨碍救护及人员疏散，导致二次灾害发生。目前，以采用磷阻燃剂、氮磷阻燃剂、硅系阻燃剂的无卤阻燃PC/ABS合金材料研究报道较多。但是由于其添加量较高，严重恶化了材料的各种力学性能及加工流动性，导致加工窗口变的更窄，这类产品在一些薄壁制品及大制件领域的应用受到一定程度的限制。并且，PC/ABS本身的高绝缘、易积聚静电（表面电阻率为4×1020Ω）极大地限制了其应用。因此，发展一种抗静电、低烟、无卤阻燃ABS成为今后发展的方向。
发明内容
本发明制备的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料是改进PC/ABS绝缘体、易积聚静电、易燃性、环保性能差的不足与阻燃剂的加入所导致的力学性能差的问题。使其更适合在家电、装饰材料、机械、电子领域的应用，按重量分数计本发明的配方是：
PC                                55~75份；
  ABS                               25~45份；
 阻燃剂                              5~20份；
 协效剂                              2.5~10份；
 抗静电剂                             0.5~2份；
 增容剂                                 1~5份；
偶联剂                                0.5~1份；
分散剂                                0.5~1份；
抗氧剂                                0.5~1份；
本发明所述的无机阻燃剂经过了超细化、高纯化、表面活性化及热稳定化处理。超细化处理增加了粒子的表面积，可使粒子表面的水蒸汽压上升，有利于阻燃性提高，同时，超细无机刚性粒子可增强高聚物与无机界面的相互作用，可更均匀地分散在基体树脂中，对高分子材料具有增韧增强效果；高纯化处理提高了阻燃剂中有效成分的含量，减少了阻燃剂在合金材料中的使用量；表面活性处理改善无极阻燃剂在体系的分散性，并提高了其综合性能；热稳定化提高了阻燃剂的热稳定性，使其在PC/ABS这种熔体温度较高的合金材料中性能更稳定。
本发明所述的增容剂为LLDPE-g-MAH，该增容剂的基体是LLDPE，通过LLDPE-g-MAH分子长链的物理缠结和酸酐官能团对PC和ABS的亲和作用，把PC和ABS紧密地连接在一起，提高二者的相容性，达到提高合金材料冲击强度、拉伸强度的目的。
本发明采用的具体工艺路线如下：
步骤一、按配比的质量份数称取各组分；
步骤二、按称量后的PC、ABS、阻燃剂、协效剂、抗静电剂、增容剂、偶联剂、分散剂以及抗氧剂放入高速混合机中，在常温下搅拌10~20min；
步骤三、将步骤二混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化；其中，料筒温度设置为：后段230~250℃，中段220~240℃，前段210~230℃，螺杆长径比为35~40，螺杆转速350~500r/min。
制备样件的注塑条件：注塑温度220~260℃，注塑压力30~50Mpa，注塑速度30~60mm/s。
各实施例性能均按以下标准进行测试，具体标准如下：
简支梁无缺口冲击               ISO179
简支梁缺口冲击                 ISO179
拉伸强度                       ISO527
弯曲强度                       ISO178
弯曲模量                       ISO178
烟密度                         GB8323
水平垂直燃烧仪              ANSI/UL94
表面电阻率                    IEC60093
具体实施方式
实施例一
称取PC 60KG，ABS 25KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例二
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂1: 8KG，抗静电剂a：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例三
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂2: 8KG，抗静电剂a：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例四
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂3: 8KG，抗静电剂a：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例五
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂4: 8KG，抗静电剂a：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例六
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂3: 8KG，抗静电剂b：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例七
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂3: 8KG，抗静电剂c：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
实施例八
称取PC 60KG，ABS 25KG，阻燃剂3: 8KG，抗静电剂d：1KG，协效剂：3KG，增容剂：1KG，偶联剂：0.5KG，分散剂：0.5KG，抑制剂：0.5KG，抗氧剂：0.5KG，将其在高速混合机中混合20min。混合好的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为35，机头240℃，螺杆转速400r/min。
将实施例一至八的PC/ABS样品，注塑成标准试样，测试其力学性能；根据实施例一至五测试其阻燃性能；根据实施例一、三、实施例六至八比较其抗静电性能。见表1。
表1：实施例一、二、三、四、五、六、七、八性能测试结果。

Claims (10)

1.一种抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于以重量份数计，有如下重量份数的组分组成：
 PC                                   55~75份；
 ABS                                 25~45份；
 阻燃剂                                5~20份；
 协效剂                               2.5~10份；
 抗静电剂                              0.5~2份；
 增容剂                                 1~5份；
偶联剂                                0.5~1份；
分散剂                                0.5~1份；
抗氧剂                                0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的PC为聚碳酸酯；ABS为含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚的混合物，其中，丙烯腈占15~35%，丁二烯占5~30%，苯乙烯占40~60%。
3.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的阻燃剂为环保无卤的无机矿物阻燃剂，并兼具抑烟效果，该阻燃剂为纳米级粉末状的氢氧化镁、碳酸镁、三氧化钼、氢氧化铝、碱性草酸铝中的一种或几种的复配体系。
4.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的协效剂为不含卤素的对阻燃剂具有协效作用的有机物或无机物，具体为红磷、双酚A（二（甲苯基）磷酸酯）、间苯二酚双（二（邻甲氧羰基苯基）磷酸酯）中的一种或几种的复配体系。
5.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的抗静电剂为烷基磺酸盐和乙氧化烷胺中的一种的复配体系。
6.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的增容剂为胺基SAN（胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物）和LLDPE-g-MAH（马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯）中的一种的复配体系。
7.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的偶联剂为钛酸酯类偶联剂，具体为异丙基三（十二烷基苯磺酰基）钛酸酯或异丙基三（磷酸二辛酯）钛酸酯中一种的复配体系。
8.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的分散剂为TAF（乙撑双脂肪酸酰胺）、EBS（乙烯基双硬脂酰胺）或褐煤蜡中的一种或几种的复配体系。
9.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[甲基-β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯、亚磷酸三[2,4-二叔丁基苯酯]、硫代二丙酸二（十八酯）和1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中的一种或几种的复配体系。
10.根据权利要求1所述的抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于：（1）选择共混分散型螺杆组合，使合金和阻燃剂均达到最佳分散效果，料筒温度为：后段230~250℃，中段220~240℃，前段210~230℃，螺杆长径比为35~40，螺杆转速350~500r/min；（2）将   PC、ABS、阻燃剂、协效剂、抗静电剂、增容剂、偶联剂，分散剂及其抗氧剂按配比称重后经高速混合机混合均匀，再将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却干燥、造粒、均化，既得权利要求书所述材料。
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