CN107663366A - 碳纳米管增强无卤阻燃pc/abs复合材料及其成型品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料及其成型品。所述复合材料包括PC树脂、ABS树脂、阻燃剂及表面处理后的碳纳米管。所述成型品为经所述复合材料成型后产生的产品。本发明的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，通过在复合材料中添加表面处理后的碳纳米管，该表面处理后的碳纳米管分散性良好，由此得到力学性能优异的复合材料。

Description

碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料及其成型品
【技术领域】
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料及其成型品。
【背景技术】
PC/ABS复合材料在机械零件仪表、汽车、电子电气、仪表仪器、照明器材、国防军工等领域有着广泛的应用。
碳纳米管因同时具有高模量、高强度与高韧性，因而加入到高分子材料中能够大幅提升材料的机械性能。然而，由于碳纳米管的比表面积大，在与聚合物共混时易团聚，使其优良性无法显现。例如，碳纳米管在与PC/ABS复合材料共混时易团聚，使得到材料的弯曲性能和缺口冲击性能不佳。
有鉴于此，实有必要开发一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，以解决上述碳钠米管在与PC/ABS复合材料共混时易团聚，使得到的PC/ABS复合材料力学性能不佳的问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，该复合材料通过添加表面处理过的碳纳米管，大幅提高了PC/ABS复合材料的力学性能。
为了达到上述目的，本发明的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，按重量份数表示包括：
其中，所述表面处理后的碳纳米管是经由碳纳米管、表面活性剂、水及与水互溶的有机溶剂组成的碳纳米管分散液蒸发或蒸馏去掉溶剂，之后烘干至无水得到。
可选地，所述碳纳米管的直径在2nm-50nm之间，长度在10μm-50μm之间。
可选地，所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯中的至少一种。
可选地，在环境温度为300℃，负荷重量为1.2kg的条件下，所述PC树脂的熔融指数为2-70g/10min。
可选地，所述PC树脂与ABS树脂的重量比在1-9中间。
可选地，所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括5-50重量份的增强材料。
可选地，所述增强材料为硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、玻璃微珠、蒙脱土中的至少一种。
可选地，所述阻燃剂为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物阻燃剂、磷酸三苯酯阻燃剂、苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾、2,4,5-三氯苯磺酸钠、聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷及其衍生物阻燃剂中的至少一种。
可选地，所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、脱模剂中的至少一种。
另外，本发明还提供一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS成型品，所述成型品为所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料成型后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，通过在复合材料中添加表面处理后的碳纳米管，该表面处理后的碳纳米管分散性良好，由此得到力学性能优异的复合材料，所述复合材料的弯曲强度及弯曲模量能够提升约30％，缺口冲击强度能够提升20％以上。
【具体实施方式】
本发明的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，按重量份数表示包括：
PC(聚碳酸酯)树脂50-90份，所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯中的至少一种，在环境温度为300℃，负荷重量为1.2kg的条件下，所述PC树脂的熔融指数为2-70g/10min。
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂10-50份，所述PC树脂与ABS树脂的重量比在1-9中间，在此范围内所述表面处理后的碳纳米管均能使PC/ABS复合材料的力学性能大幅提高。
阻燃剂0.3-10份，所述阻燃剂可为磷酸酯类阻燃剂，例如1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及其衍生物阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯(RDP)及其衍生物阻燃剂、磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；所述阻燃剂还可为磺酸盐系阻燃剂，例如苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；当然，所述阻燃剂还可为有机硅系阻燃剂，例如聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物阻燃剂中的至少一种。阻燃剂在添加量为8份时，能达到最佳的阻燃效果0.8mmV-0等级。
表面处理后的碳钠米管2×10-5-1×10-4份，所述表面处理后的碳纳米管是经由碳纳米管、表面活性剂、水及与水互溶的有机溶剂组成的碳纳米管分散液蒸发或蒸馏去掉溶剂，之后烘干至无水得到。更具体地，所述碳纳米管分散液在80℃的温度下加热搅拌10分钟，然后经过减压蒸馏、烘干等方法去除溶剂，即可得到表面处理过的碳纳米管。所述表面处理后的碳纳米管分散性良好，而且表面处理后的碳纳米管的直径在2nm-50nm之间，长度在10μm-50μm之间，能达到更好的分散效果。
其中，碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括增强材料5-50份，所述增强材料为硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、玻璃微珠、蒙脱土中的至少一种，通过添加无机填充材料能够降低成本，且还能起到填充、增强及改善材料性能的效果。
其中，在不影响本发明的效果范围内，为了得到其他功能性复合材料，所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、脱模剂中的至少一种。
为了对本发明的目的、功效及技术手段有进一步的了解，现结合具体实施例说明如下。
实施例1
将阻燃剂、抗氧剂及抗滴落剂按上述比例称重后放置于高速混合机中做高速混合，并取出备用；将搅拌后的粉体、表面处理后的碳纳米管、PC树脂及ABS树脂在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例1-1
将阻燃剂、抗氧剂及抗滴落剂按上述比例称重后放置于高速混合机中做高速混合，并取出备用；将搅拌后的粉体、PC树脂及ABS树脂在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例1-2
将阻燃剂、抗氧剂及抗滴落剂按上述比例称重后放置于高速混合机中做高速混合，并取出备用；将搅拌后的粉体、未表面处理的碳纳米管、PC树脂及ABS树脂在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
实施例2
将增强填料、阻燃剂、抗氧剂及抗滴落剂按上述比例称重后放置于高速混合机中做高速混合，并取出备用；将搅拌后的粉体、表面处理后的碳纳米管、PC树脂及ABS树脂在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例2
将增强填料、阻燃剂、抗氧剂及抗滴落剂按上述比例称重后放置于高速混合机中做高速混合，并取出备用；将搅拌后的粉体、PC树脂及ABS树脂在双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
以上各实施例及对比例熔融挤出造粒后，然后将各实施例及对比例中的粒子在注塑机上注塑成型GB标准测试样条，按照GB标准测试粒子的力学性能，具体为按照ISO527-1，-2测试拉伸强度及伸长率，按照ISO178测试弯曲强度及弯曲模量，按照ISO180测试缺口冲击强度，及按照UL94标准测试阻燃性能，测试结果如表1所示：
表1：实施例及对比例测试结果
测试项目 实施例1 对比例1-1 对比例1-2 实施例2 对比例2
拉伸强度(MPa) 49 43 43 55 49
伸长率(％) 55 46 45 57 45
弯曲强度(MPa) 100 73 76 135 98
弯曲模量(MPa) 3400 2600 2700 5700 4000
缺口冲击强度(KJ/m2) 13 10 10 11 8.5
阻燃性(1.0mm) V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
通过表1可以得知：将实施例1与对比例1-1、1-2作比较，将实施例2与对比例2作比较，实施例中通过添加表面处理后的碳纳米管，不仅拉伸强度及伸长率得到了提升，而且弯曲强度及弯曲模量能够提升约30％，缺口冲击强度能够提升约20％-30％，由此得到了力学性能优异的PC/ABS复合材料。
另外，本发明还提供一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS成型品，所述成型品为所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料成型后产生的产品。

Claims (10)

1.一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，按重量份数表示包括：
PC树脂 50-90份；
ABS树脂 10-50份；
阻燃剂 0.3-10份；
表面处理后的碳钠米管2×10-5-1×10-4份；
其中，所述表面处理后的碳纳米管是经由碳纳米管、表面活性剂、水及与水互溶的有机溶剂组成的碳纳米管分散液蒸发或蒸馏去掉溶剂，之后烘干至无水得到。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的直径在2nm-50nm之间，长度在10μm-50μm之间。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，在环境温度为300℃，负荷重量为1.2kg的条件下，所述PC树脂的熔融指数为2-70g/10min。
5.根据权利要求1或4所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述PC树脂与ABS树脂的重量比在1-9中间。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括5-50重量份的增强材料。
7.根据权利要求6所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述增强材料为硅灰石、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、玻璃微珠、蒙脱土中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物阻燃剂、磷酸三苯酯阻燃剂、苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾、2,4,5-三氯苯磺酸钠、聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷及其衍生物阻燃剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料还包括抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、脱模剂中的至少一种。
10.一种碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS成型品，其特征在于，所述成型品为权利要求1至9中任一项所述的碳纳米管增强无卤阻燃PC/ABS复合材料成型后产生的产品。
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