CN107236272B - 一种薄壁抗静电无卤阻燃pc/abs组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物及其制备方法，所述的抗静电PC/ABS组合物，包括以下重量份的组份：PC树脂50~70份，ABS树脂8~12份，增韧剂1~3份，阻燃剂10~14份，抗静电母粒10~20份，其他助剂0.4~1份。本发明采用自制的高效抗静电母粒，抗静电剂和导电炭黑的捏合，聚己内酰胺作为载体，制备的抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，具有永久抗静电效果，高流动性，高韧性和薄壁阻燃性，且加工流程简单，能够用于注塑各种抗静电薄壁化阻燃产品。
Description
技术领域
本发明属于PC/ABS合金材料技术领域，具体涉及一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金材料是一种性能优良的组合物，有着良好的物理性能，高韧性和流动性、高绝缘性，被广泛应用于家电、电子电器、电动工具及其他行业。但因为其阻燃性差，高绝缘性，通常采用添加改性剂的方法改善阻燃性和电绝缘性。抗静电的效果，一般可以通过两种途径实现，一种是产品表面进行特殊处理，另一种是通过添加导电或抗静电剂，在材料表面形成导电通路，有利于电荷的迁移，从而实现消除静电。目前家电、电子电器行业，产品的减薄处理，对于材料的机械性能和防火性也提出了高要求。但现有技术中，基本是针对常规产品，抗静电效果和阻燃性、薄壁化难以实现统一，满足综合性能要求。
专利CN201510818034.6中采用多壁碳纳米管和超支化聚酯季铵盐接枝，聚碳酸酯作为载体制备的抗静电母粒，添加在PC/ABS组合中，流动性低，无法满足薄壁材料的成型加工，且制备工艺复杂。专利CN201610899010.2中采用单一抗静电剂(聚醚酯酰胺、硬脂酸甘油酯和共聚酯酰胺)，制备的无卤阻燃PC/ABS组合物，抗静电效果只能做到109，且薄壁1.5mmV0阻燃，未能实现高流动性。本发明就是克服以上问题，通过特殊螺杆组合和制备方法自制抗静电母粒，通过添加高效和相容性较好的抗静电母粒，制备的PC/ABS组合物具有永久性抗静电性能，高流动性和超薄阻燃性，综合性能优异，且加工和制备流程简单，能够满足市场薄壁化产品的使用要求。
发明内容
本发明的目的，就是为了克服现有技术存在的缺陷，提供了一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物及其制备方法。
本发明是通过以下方案实现的；
本发明的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物包括以下组份及重量份数：
PC树脂 50～70份
ABS树脂 8～12份
增韧剂 1～3份
阻燃剂 10～14份
抗静电母粒 10～20份
其他助剂 0.4～1份
所述的PC树脂选择熔融温度在220～230℃，熔体流动速率在30～40g/10min之间，低粘聚碳酸酯中的一种或两种以上的混合物。
所述的ABS树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯接枝物的一种或两种以上的混合物，优选本体聚合法ABS，丁二烯橡胶含量在20～30％wt。
所述的增韧剂选自MBS或含有机硅的核壳结构抗冲改性剂，选择其中一种或两种以上的混合物，橡胶粒径在30um。
所述的阻燃剂为含磷阻燃剂，包括磷酸三苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸三(2,4,6-三甲基苯基)酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、磷酸三(2,6-二叔丁基苯基)酯、间苯二酚双(磷酸二苯基)酯、对苯二酚双(磷酸二苯基)酯、双酚A-双(磷酸二苯基)酯、间苯二酚(2,6-二叔丁基苯基)磷酸酯和对苯二酚双(2，6-二甲基苯基)磷酸酯中至少一种，优选双酚A-双(磷酸二苯基)酯(BDP)，磷含量为90％wt。
所述的抗静电母粒为聚己内酰胺(50～60份)作为载体，聚醚酯酰胺(20～30份)和导电炭黑(10～20份)捏合，通过单螺杆挤出机造粒。所用的聚己内酰胺，粘度1.1-1.4，聚醚酯酰胺为聚醚酯和己内酰胺共聚物，导电炭黑，包括普通导电炭黑和超导炭黑，粒径在10～20um。该抗静电母粒解决了有机抗静电剂(聚醚酯酰胺)和导电炭黑的配合使用，提高了炭黑的分散性。同时，聚己内酰胺作为载体，可以和树脂很好相容，在树脂基体中形成纤维状导电通路，导电炭黑可以沿纤维状通过，提高组合物的抗静电性能。
所述的其他助剂包含抗氧剂、润滑剂和抗滴落剂，抗氧剂为主抗受阻酚和辅抗亚磷酸酯，质量比例为1:2，润滑剂为硬脂酸酰胺，抗滴落剂为含氟聚合物。
本发明还提供了一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：将PC树脂50～70份，ABS树脂8～12份，增韧剂1～3份，阻燃剂10～14份，抗静电剂10～20份，其他助剂0.4～1份，高速混合机混合，经双螺杆挤出机挤出、水冷、风干、造粒。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效益：
(1)本发明自制抗静电母粒，从微观分子结构和抗静电效果的综合考虑，采用特定螺杆组合的单螺杆挤出机，制备高效且相容性较好的抗静电母粒；
(2)本发明选用高效抗静电母粒，制备的薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，不仅可以满足组合物的高效抗静电性，同时组合物的流动性非常好，韧性好，薄壁阻燃性能好，可满足薄壁产品的实际使用要求；
(3)本发明的抗静电母粒制备流程简单，抗静电性能极好。同时，薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，加工流程简单，综合性能优异，流动性和薄壁阻燃性好，可满足实际生产需求。
具体实施方式
下面结合本发明实施例，对本发明作进一步说明：
本发明实施例和对比例所使用的材料如下：
PC树脂，牌号：PC 1301EP-30，厂家：韩国LG化学
ABS树脂，牌号：ABS 8391，厂家：中国高桥石化
增韧剂，牌号：S-2001和MBS 2690，厂家：日本三菱和美国罗门哈斯；
阻燃剂，牌号:WSFR BDP，厂家：浙江万盛；
抗静电母粒，自制；
主抗氧剂，牌号：1076，厂家：利安隆；
辅助抗氧剂，牌号：168，厂家：利安隆；
润滑剂，牌号：PETS，厂家：法基；
抗滴落剂，牌号：B449，厂家：Sabic；
抗静电母粒，包括以下组份及重量份数：
聚己内酰胺 50～60份；
聚醚酯酰胺 20～30份；
导电炭黑 10～20份；
抗氧剂 0.4～1份；
抗静电母粒的制备方法：将聚醚酯酰胺和导电炭黑，恒温鼓风干燥箱85℃，干燥2h，然后按照1:1的质量比例，混合3min，置于捏合机中捏合。将捏合好的混合物和聚己内酰胺、抗氧剂，按照比例混合，经单螺杆挤出机挤出造粒，挤出机温度210～230℃，转速控制在300-400rpm，此抗静电母粒采用弱剪切，强输送和捏合方式的螺杆排列组合。
实施例1-5
按照表1的配比，将PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、抗静电母粒、其他助剂，按照重量份数，加入高速混合机混合5min，加入双螺杆挤出机料斗，经挤出机挤出、水冷、风干和造粒。挤出机温度控制在220-240℃，螺杆转速为300-500rpm，螺杆长径比为40:1。
制备的组合物粒子，采用恒温鼓风干燥箱；90℃，2h，注塑机注塑ASTM样条和15mm*15mm色板，用于做阻燃性、抗静电和悬臂梁缺口冲击强度测试。
对比例1
按照表1的配比，将PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、其他助剂，按照重量份数，加入高速混合机混合5min，加入双螺杆挤出机料斗，经挤出机挤出、水冷、风干和造粒。挤出机温度控制在220-240℃，螺杆转速为300-500rpm，螺杆长径比为40:1。
对比例2
按照表1的配比，将PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、有机抗静电剂(聚醚酯酰胺)、其他助剂，按照重量份数，加入高速混合机混合5min，加入双螺杆挤出机料斗，经挤出机挤出、水冷、风干和造粒。挤出机温度控制在220-240℃，螺杆转速为300-500rpm，螺杆长径比为40:1。
对比例3
按照表1的配比，将PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、导电炭黑、其他助剂，按照重量份数，加入高速混合机混合5min，加入双螺杆挤出机料斗，经挤出机挤出、水冷、风干和造粒。挤出机温度控制在220-240℃，螺杆转速为300-500rpm，螺杆长径比为40:1。
对比例4和对比例5
按照表1的配比，将PC树脂、ABS树脂、增韧剂、阻燃剂、抗静电母粒、其他助剂，按照重量份数，加入高速混合机混合5min，加入双螺杆挤出机料斗，经挤出机挤出、水冷、风干和造粒。挤出机温度控制在220-240℃，螺杆转速为300-500rpm，螺杆长径比为40:1。
各项性能的测试方法
(1)悬臂梁缺口冲击强度测试
采用注塑机，制备ASTM缺口冲击样条，样条厚度3.2mm，宽度，长度，摆锤重量2.75J，在23℃条件下，按照ASTM D256测试悬臂梁缺口冲击强度，结果以J/m记录表示；
(2)熔体质量流动速率测试
按照GB/T，取5克料粒，温度260℃，负荷2.16kg，熔融挤出测试熔体质量流动速率，结果以g/10min记录表示；
(3)阻燃性能测试
采用注塑机，制备0.8-1.2mm厚度样条，按照UL94垂直燃烧测试标准，准备5根样条，测试燃烧时间和余灼时间，结果以V-0，V-1，V-2，HB表示；
(4)抗静电性测试：表面电阻率
准备长*宽为15mm*15mm的方板，使用表面电阻率测试仪，选择仪器电压10V或100V，将电阻率仪的电极置于色板表面，用手按压，读取表面电阻率的数据，结果以ohm/sq表示，抗静电效果良好的数据为108～1010ohm/sq。
表1 实施例1～5和对比例1～5重量份数和性能测试
从表1可以看出，对比例1、2、3和实施例1，未添加抗静电母粒的组合物，绝缘性高，抗静电效果差，流动性低，阻燃性差。添加有机抗静电剂(聚醚酯酰胺)，组合物的表面电阻率只有1011，阻燃性较差。添加导电炭黑，组合物的韧性最差，流动性低，不能满足薄壁阻燃产品的要求。对比例4和对比例5，ABS树脂和PC树脂，阻燃剂BDP的比例调整，组合物的表面电阻、冲击强度和阻燃性效果较差。从实施例1～5，可以看出：自制抗静电母粒的加入，PC/ABS组合物的流动性，抗静电性，薄壁阻燃性好，综合性能优异，能够全面满足薄壁化抗静电阻燃产品的加工和使用要求。在本发明比例范围内制备的组合物，会有更加优异的综合性能。本发明所制备的薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物可以广泛应用于家电、电子电工类的产品中，比如POS机、平板电脑等领域。
Claims (9)
1.一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，包括以下组份及其重量份数：
PC树脂50~70份，
ABS树脂8~12份，
增韧剂 1~3份，
阻燃剂10~14份，
抗静电母粒10~20份，
其他助剂 0.4~1份；
所述的抗静电母粒，包含以下重量份数的组分：聚己内酰胺50~60份，聚醚酯酰胺20~30份，炭黑10~20份，加工助剂0.3~1份。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于：所述的PC树脂选择熔融温度在220~230℃，熔体流动速率在30~50g/10min之间，低粘聚碳酸酯中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于：所述的ABS树脂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-乙烯丙烯弹性体-苯乙烯接枝共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯接枝物的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于：所述的增韧剂为MBS或含有机硅的核壳结构抗冲改性剂，选择其中一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于：所述的阻燃剂为含磷阻燃剂，包括磷酸三苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸三（2,4,6-三甲基苯基）酯、磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、磷酸三（2,6-二叔丁基苯基）酯、间苯二酚双（磷酸二苯基）酯、对苯二酚双（磷酸二苯基）酯、双酚A-双（磷酸二苯基）酯、间苯二酚（2,6-二叔丁基苯基）磷酸酯和对苯二酚双（2，6-二甲基苯基）磷酸酯中至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物，其特征在于：所述的其他助剂，包括抗氧剂、润滑剂和抗滴落剂，抗氧剂为主抗受阻酚和辅助亚磷酸酯复配，按照1:2质量比例，润滑剂为硬脂酸酰胺，抗滴落剂为含氟聚合物。
7.制备权利要求1至6任一项所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：将PC树脂50~70份，ABS树脂8~12份，增韧剂1~3份，阻燃剂10~14份，抗静电母粒10~20份，其他助剂0.4~1份，高速混合机混合，经双螺杆挤出机挤出、水冷、风干、造粒。
8.根据权利要求7所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，所述抗静电母粒的制备方法包括以下步骤：按照重量组份比，先将聚醚酯酰胺和炭黑、加工助剂通过捏合机捏合，然后和聚己内酰胺混合，经过弱剪切、强输送和捏合方式组合的单螺杆挤出机造粒。
9.根据权利要求7所述的一种薄壁抗静电无卤阻燃PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆长径比：40:1，挤出机温度：220-240℃，螺杆转速：300~500rpm。
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