CN107254136A - 一种电表壳体用pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：ABS树脂60‑80份、PC树脂15‑30份、改性纤维粉15‑30份、戊二醛5‑10份、聚乙烯醇10‑15份、氧化铝3‑8份、复合阻燃剂5‑8份、润滑剂3‑8份、增强填料10‑15份、相容剂2‑5份、助剂3‑5份；其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维；本发明还公开了一种电表壳体用PC/ABS合金材料的制备方法。本发明具有很好的机械性能，阻燃性能良好，同时具有很好的防潮性能，满足了实际的使用要求，提高了壳体材料的安全系数。

Description

一种电表壳体用PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及PC/ABS合金材料技术领域，尤其涉及一种电表壳体用PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
随着我国人均居民用电量持续增加，加上智能电网的全面建设和农村电网改造升级等促进因素，智能电表外壳塑胶材料的需求量也迅速增长。国家电网公司要求智能电表外壳应具有阻燃、密封、防尘、防潮、防水功能，并具有一定的强度，上紧螺丝后不变形，要求使用绝缘、阻燃、防光老化的环保材料。目前智能电表外壳塑胶材料以PC材料为主，PC材料具有优异的抗老化性、耐腐蚀性以及足够优异的力学性能等优势，但是该类材料售价非常之高，不适用于我国智能电表行业的迅速发展；低端市场又被各种品质参差不齐的二次回收改性料所充斥，这类材料的力学性能与电性能在使用过程中会快速损耗，因而存在相当严重的安全隐患。
ABS树脂是一种强度髙、初性好、易于加工成型且性价比高的高分子材料，ABS和PC熔融共混得到的ABS/PC共混物具有易加工、低温韧性好、优良的耐冲击性和良好的耐热性，便于加工。但是ABS/PC材料作为电表壳体材料，需提高其阻燃、防潮、绝缘性能，以满足实际使用要求。
发明内容
本发明提出了一种电表壳体用PC/ABS合金材料及其制备方法，保证了电表壳体材料良好的力学性能，同时提高了阻燃和防潮性能。
本发明提出的一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂60-80份、PC树脂15-30份、改性纤维粉15-30份、戊二醛5-10份、聚乙烯醇10-15份、氧化铝3-8份、复合阻燃剂5-8份、润滑剂3-8份、增强填料10-15份、相容剂2-5份、助剂3-5份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维。
在具体实施例中，ABS树脂在原料中的重量份可以为62、65、68、70、72、75、77；PC树脂在原料中的重量份可以为16、18、20、22、25、28；改性纤维粉在原料中的重量份可以为16、18、20、23、25、27、29；戊二醛在原料中的重量份可以为6、7、8、9；聚乙烯醇在原料中的重量份可以为11、12、13、14；氧化铝在原料中的重量份可以为4、5、6、7；复合阻燃剂在原料中的重量份可以为5.5、6、6.5、7、7.5；润滑剂在原料中的重量份可以为4、5、6、7；增强填料在原料中的重量份可以为11、12、13、14；相容剂在原料中的重量份可以为3、4、4.5；助剂在原料中的重量份可以为3.5、4、4.5。
优选地，改性纤维粉中，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为1-3：1。
优选地，改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、2-3份尿素，加入200-300份蒸馏水搅拌溶解，在35-40℃条件下静置2-3天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵1-2天，在60-70℃干燥得到改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和5-10份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉。
优选地，改性纤维粉的制备过程中，改性植物纤维的含水量为3-5wt％。
优选地，改性纤维粉的制备过程中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物。
优选地，藻类抑制剂中黄连根茎浸提液和链霉素的重量比为10：4-5。
优选地，复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物。
优选地，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为1-3：8-10。
优选地，增强填料为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硅藻土中的一种或两种以上混合物。
优选地，相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝ABS、乙稀-甲基丙烯酸共聚物中的一种或两种以上混合物。
优选地，助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、抗氧剂中的一种或两种以上混合物。
一种电表壳体用PC/ABS合金材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为190-205℃。
本发明中ABS树脂和PC树脂配合加入，使制品具有良好的韧性、优良的耐冲击性和耐候性，便于加工；以改性植物纤维和改性矿物纤维配合作为纤维组分，植物纤维经改性后，纤维素、木质素以及半纤维素间的氢键被打开，提高了植物纤维在体系中的增强作用；另一方面，改进过程中菌液选择性地去除了半纤维素和果胶等成分，提高了纤维素的纯度，降低了纤维素的极性，提高了纤维与基体的相容性；改性矿物纤维中添加藻类抑制剂，避免了壳体表面藻类的生长，配合改性植物纤维从内部和外部双重作用，大幅提高了壳体的防潮和绝缘性能；复合阻燃剂中聚苯基甲基硅氧烷具有良好阻燃性能，配合介孔材料催化聚苯基甲基硅氧烷的阻燃机理，促进酯交换反应进行生成更致密的炭层，同时介孔材料聚集在炭层表面对生成的炭层起到了稳定作用，促进成碳进步提高阻燃效果；配合矿物纤维的层状结构，在燃烧时促使炭层在其表面沉积，起到阻隔气体扩散与热量传递的作用，进一步提高材料的阻燃性；改性植物纤维中添加藻类抑制剂，大幅降低了材料表面的潮湿度，有效避免了藻类的生产繁殖，进一步改善了仪表材料的防水防潮性能；戊二醛和聚乙烯醇协同作用，与树脂组分具有很好的相容性，交联形成三维网络结构，很大程度提高了制品的密度和防潮性能；氧化铝配合改性纤维粉，使材料的强度和韧性得以改善，同时氧化铝和增强填料配合作用，进一步提高了材料的机械性能。本发明原料组分配伍科学合理，制备工艺简单易控，节约了资本，便于规模化生长。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂60份、PC树脂30份、改性纤维粉15份、戊二醛10份、聚乙烯醇10份、氧化铝8份、复合阻燃剂5份、润滑剂8份、增强填料10份、相容剂5份、助剂3份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维。
实施例2
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂80份、PC树脂15份、改性纤维粉30份、戊二醛5份、聚乙烯醇15份、氧化铝3份、复合阻燃剂8份、润滑剂3份、增强填料15份、相容剂2份、助剂5份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为1：1；
改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、2份尿素，加入200份蒸馏水搅拌溶解，在35℃条件下静置3天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵1天，在60℃干燥得到含水量为3wt％的改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和10份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉；
电表壳体用PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为190℃。
实施例3
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂70份、PC树脂20份、改性纤维粉22份、戊二醛7.5份、聚乙烯醇12份、氧化铝5份、复合阻燃剂6.5份、润滑剂5份、增强填料13份、相容剂4份、助剂4份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为3：1；复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物；增强填料为碳酸钙和滑石粉；相容剂为乙稀-甲基丙烯酸共聚物；助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂和抗氧剂；
改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、3份尿素，加入300份蒸馏水搅拌溶解，在40℃条件下静置2天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵2天，在70℃干燥得到含水量为3wt％的改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和5份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉；其中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物；
电表壳体用PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为205℃。
实施例4
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂70份、PC树脂20份、改性纤维粉22份、戊二醛7.5份、聚乙烯醇12份、氧化铝5份、复合阻燃剂6.5份、润滑剂5份、增强填料13份、相容剂4份、助剂4份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为2：1；复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为1：8；增强填料为硅灰石和硅藻土；相容剂为马来酸酐接枝ABS；助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂和抗氧剂；
改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、3份尿素，加入300份蒸馏水搅拌溶解，在40℃条件下静置2天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵2天，在70℃干燥得到含水量为3wt％的改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和5份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉；其中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物，藻类抑制剂中黄连根茎浸提液和链霉素的重量比为10：5；
电表壳体用PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为205℃。
实施例5
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂70份、PC树脂20份、改性纤维粉22份、戊二醛7.5份、聚乙烯醇12份、氧化铝5份、复合阻燃剂6.5份、润滑剂5份、增强填料13份、相容剂4份、助剂4份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为2：1；复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为2：9；增强填料为硅灰石和硅藻土；相容剂为马来酸酐接枝ABS；助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂和抗氧剂；
改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、3份尿素，加入300份蒸馏水搅拌溶解，在40℃条件下静置2天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵2天，在70℃干燥得到含水量为3wt％的改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和5份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉；其中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物，藻类抑制剂中黄连根茎浸提液和链霉素的重量比为10：4；
电表壳体用PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为205℃。
实施例6
一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂70份、PC树脂20份、改性纤维粉22份、戊二醛7.5份、聚乙烯醇12份、氧化铝5份、复合阻燃剂6.5份、润滑剂5份、增强填料13份、相容剂4份、助剂4份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为2：1；复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为3：10；增强填料为硅灰石和硅藻土；相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂和抗氧剂；
改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、2.5份尿素，加入250份蒸馏水搅拌溶解，在38℃条件下静置2天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵2天，在65℃干燥得到含水量为3wt％的改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和8份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉；其中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物，藻类抑制剂中黄连根茎浸提液和链霉素的重量比为10：4.5；
电表壳体用PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为205℃。
对照例
一种PC/ABS合金材料，其原料按重量份包括：
ABS树脂70份、PC树脂20份、戊二醛7.5份、聚乙烯醇12份、氧化铝5份、复合阻燃剂6.5份、润滑剂5份、增强填料13份、相容剂4份、助剂4份；
其中，复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为3：10；增强填料为硅灰石和硅藻土；相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂和抗氧剂；
PC/ABS合金材料由如下步骤制得：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为205℃。
将实施例4和5制得电表壳体用PC/ABS合金材料与对照例制得的PC/ABS合金材料进行性能测试，测试结果如下所示：
参数 实施例4 实施例5 对照例
拉伸强度/MPa 146 138 124
弯曲模量/Mpa 6745 6849 6549
膜收缩/％ 0.34 0.29 0.45
UL-94阻燃性 V0(1.6) V0(1.6) V0(1.6)
极限氧指数(％) 30.6 30.2 29.5
渗水量/(g/m2) 12 9 35
从测试数据可以看出本发明具有很好的机械性能，阻燃性能良好，同时具有很好的防潮性能，满足了实际的使用要求，提高了壳体材料的安全系数。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，其原料按重量份包括：
ABS树脂60-80份、PC树脂15-30份、改性纤维粉15-30份、戊二醛5-10份、聚乙烯醇10-15份、氧化铝3-8份、复合阻燃剂5-8份、润滑剂3-8份、增强填料10-15份、相容剂2-5份、助剂3-5份；
其中，改性纤维粉包括改性植物纤维和改性矿物纤维。
2.根据权利要求1所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，改性纤维粉中，改性植物纤维和改性矿物纤维的重量比为1-3：1。
3.根据权利要求1或2所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，改性纤维粉的制备过程包括：1)按重量份称取100份植物纤维、2-3份尿素，加入200-300份蒸馏水搅拌溶解，在35-40℃条件下静置2-3天得到混合物料，向混合物料中加入EM菌液，搅拌均匀，发酵1-2天，在60-70℃干燥得到改性植物纤维；2)按重量份将100份矿物纤维和5-10份藻类抑制剂混合均匀得到改性矿物纤维，加入改性植物纤维混合均匀得到改性纤维粉。
4.根据权利要求3所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，改性纤维粉的制备过程中，改性植物纤维的含水量为3-5wt％。
5.根据权利要求3所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，改性纤维粉的制备过程中，藻类抑制剂为黄连根茎浸提液和链霉素的混合物；优选地，藻类抑制剂中黄连根茎浸提液和链霉素的重量比为10：4-5。
6.根据权利要求1或2所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，复合阻燃剂为硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷复配物；优选地，硅基介孔材料和聚苯基甲基硅氧烷的重量比为1-3：8-10。
7.根据权利要求1或2所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，增强填料为碳酸钙、滑石粉、硅灰石、硅藻土中的一种或两种以上混合物。
8.根据权利要求1或2所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物、马来酸酐接枝ABS、乙稀-甲基丙烯酸共聚物中的一种或两种以上混合物。
9.根据权利要求1或2所述的电表壳体用PC/ABS合金材料，其特征在于，助剂包括光稳定剂、热稳定剂、脱模剂、抗氧剂中的一种或两种以上混合物。
10.一种根据权利要求1-8所述的电表壳体用PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将ABS树脂、PC树脂、戊二醛、聚乙烯醇、复合阻燃剂、相容剂、助剂混合均匀得到预混料；
S2、向预混料中加入改性纤维粉、氧化铝、润滑剂、增强填料混合均匀，进行混炼塑化，热压注塑定型，冷却后得到电表壳体用PC/ABS合金材料；其中，混炼温度为190-205℃。
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