CN108148391B - 一种抗紫外无卤阻燃pc/abs合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法,该抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金由以下质量份的原料组成:聚碳酸酯:30~55份;ABS树脂:20~45份;无卤阻燃剂:10~15份;增韧剂:3~8份;相容剂:2~5份;光稳定剂:0.3~2份;纳米金属氧化物:0.5~5份;抗氧剂:0.3~1份;润滑剂:0.3~0.5份。其制备方法如下:1)将各原料加入高速搅拌机混合均匀;2)将步骤1)的物料加入双螺杆挤出机,挤出、过水拉条、切粒、干燥。本发明的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金具有优异的抗紫外性能、抗老化性能和阻燃性能,综合性能优异,冲击强度高,制备工艺简单,易于进行大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法,属于阻燃复合材料技术领域。
背景技术
PC/ABS材料是一种综合性能优良的高分子合金材料,其综合了聚碳酸酯的硬度、力学强度、高热变形温度和ABS良好的加工性能、成型性能。PC/ABS合金是近年来使用非常广泛的一种合金材料,这种材料很好地解决了PC材料存在的熔体强度过高、制品容易应力开裂的问题,同时又提高了ABS的硬度、冲击强度和热变形温度。然而,PC/ABS合金的抗紫外光老化性能差,严重限制了其在户外领域的使用,特别是在汽车外饰材料方面的应用。PC的含量对PC/ABS合金的冲击性能影响很大,增加PC用量可以提高PC/ABS合金的冲击强度,但是也会导致成本增加,因此,很多研发人员采用增韧剂来提高合金的冲击强度。另外,ABS的存在使得材料容易燃烧,目前市面上大部分阻燃PC/ABS的合金材料采用的都是溴-锑阻燃体系,含溴化合物在燃烧时会产生有毒气体HBr,会造成环境污染,已经被许多国家禁止使用,无卤阻燃PC/ABS成为了近几年的研究热点。
由于ABS中的丁二烯含有碳-碳双键,因此,目前大多数要求抗紫外光照的场合大多都采用耐候性较好的ASA。例如:CN 101759984A公开了一种低光泽、抗紫外PC/ASA组合物,CN 101759982A公开了一种抗静电、抗紫外PC/ASA材料组合物,两者都是通过添加苯并三唑类光稳定剂来改善材料的抗紫外性能,但单独添加苯并三唑类光稳定剂的效果有限,材料在长期紫外照射下仍然会老化严重。
CN 101168614A公开了一种阻燃抗紫外型PC/ABS组合物,该组合物主要添加苯并三唑类紫外光吸收剂和受阻胺类光稳定剂,并添加金红石钛白粉作光屏蔽剂,达到抗紫外光照性能,但受阻胺类紫外线吸收剂具有弱碱性,在高温高湿的加工过程中容易引起PC分解,导致材料的各项性能变差。
因此,有必要开发一种抗紫外、无卤、阻燃性能优异、力学性能优异的PC/ABS合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,由以下质量份的原料组成:
聚碳酸酯:30~55份;
ABS树脂:20~45份;
无卤阻燃剂:10~15份;
增韧剂:3~8份;
相容剂:2~5份;
光稳定剂:0.3~2份;
纳米金属氧化物:0.5~5份;
抗氧剂:0.3~1份;
润滑剂:0.3~0.5份。
所述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量为20000~40000g/mol。
所述的ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物,其中丁二烯的质量百分含量为5%~20%,丁二烯的粒径为0.5~2.0μm。
所述的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂。
所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物、ABS高胶粉中的至少一种。
所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物中的至少一种。
所述的光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂中的至少一种。
所述的纳米金属氧化物为纳米氧化钛和纳米氧化铈的复配物。
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的复配物。
所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硅酮母粒、硬脂酸锌中的至少一种。
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和一部分的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,150~245℃挤出,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
本发明的有益效果是:本发明的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金具有优异的抗紫外性能、抗老化性能和阻燃性能,综合性能优异,冲击强度高,制备工艺简单,易于进行大规模工业化生产。
1)本发明通过光稳定剂和纳米金属氧化物并用来提高PC/ABS合金的抗紫外性能,当PC/ABS合金暴露在紫外光中,有机光稳定剂和纳米金属氧化物会同时起作用,吸收和屏蔽大部分辐射能,对基体材料起到很好的保护作用;
2)本发明所采用的抗氧剂为耐抽提的长效抗氧剂,并通过分步添加,尽可能将抗氧剂保留在最终的PC/ABS合金产品中,起到淬灭自由基的作用,可以进一步抑制材料光老化。
具体实施方式
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,由以下质量份的原料组成:
聚碳酸酯:30~55份;
ABS树脂:20~45份;
无卤阻燃剂:10~15份;
增韧剂:3~8份;
相容剂:2~5份;
光稳定剂:0.3~2份;
纳米金属氧化物:0.5~5份;
抗氧剂:0.3~1份;
润滑剂:0.3~0.5份。
优选的,所述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量为20000~40000g/mol。
优选的,所述的ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物,其中丁二烯的质量百分含量为5%~20%,丁二烯的粒径为0.5~2.0μm。
优选的,所述的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂。
进一步优选的,所述的无卤阻燃剂为磷酸酯阻燃剂。
再进一步优选的,所述的无卤阻燃剂为1,3-亚苯基磷酸四(2,6-二甲基苯基)酯、双酚A-双(二苯基磷酸酯)中的至少一种。
优选的,所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物、ABS高胶粉中的至少一种。
优选的,所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物中的至少一种。
优选的,所述的光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂中的至少一种。
优选地,所述的苯并三唑类光稳定剂为UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-320、UV-234、UV-P中的至少一种。
优选地,所述的二苯甲酮类光稳定剂为UV-531、UV-9、UV-284中的至少一种。
优选的,所述的纳米金属氧化物为纳米氧化钛和纳米氧化铈的复配物。
优选的,所述的纳米氧化钛的晶型为金红石型,纳米氧化铈的平均粒径为20~70nm。
优选的,所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的复配物。
进一步优选的,所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1:1组成的复配物。
优选的,所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硅酮母粒、硬脂酸锌中的至少一种。
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法,包括以下步骤:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和一部分的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,150~245℃挤出,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表1一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 43 |
ABS树脂DG417 | 32 |
阻燃剂PX-200 | 15 |
增韧剂M711 | 5 |
相容剂KT-3 | 3 |
光稳定剂UV-P | 0.6 |
纳米二氧化钛 | 0.5 |
纳米氧化铈 | 0.2 |
复合抗氧剂(1076+168) | 0.4 |
润滑剂MB50-002 | 0.3 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例2:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表2一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 44 |
ABS树脂DG417 | 35 |
阻燃剂PX-200 | 12 |
增韧剂M711 | 3 |
相容剂KT-3 | 3 |
光稳定剂UV-P | 1.5 |
纳米二氧化钛 | 0.5 |
纳米氧化铈 | 0.2 |
复合抗氧剂(1076+168) | 0.4 |
润滑剂MB50-002 | 0.4 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例3:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表3一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 43 |
ABS树脂DG417 | 32 |
阻燃剂PX-200 | 12 |
增韧剂M711 | 5 |
相容剂KT-3 | 3.3 |
光稳定剂UV-P | 1.5 |
纳米二氧化钛 | 2 |
纳米氧化铈 | 0.5 |
复合抗氧剂(1076+168) | 0.4 |
润滑剂MB50-002 | 0.3 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例4:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表4一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例5:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表5一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 43 |
ABS树脂DG417 | 32 |
阻燃剂PX-200 | 14 |
增韧剂M711 | 5 |
相容剂KT-3 | 3.3 |
光稳定剂UV-P | 0.6 |
纳米二氧化钛 | 0.5 |
纳米氧化铈 | 0.2 |
复合抗氧剂(1076+168) | 1 |
润滑剂MB50-002 | 0.4 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例6:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表6一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 55 |
ABS树脂DG417 | 20 |
阻燃剂PX-200 | 13 |
增韧剂M711 | 5 |
相容剂KT-3 | 3 |
光稳定剂UV-P | 1 |
纳米二氧化钛 | 1.5 |
纳米氧化铈 | 0.5 |
复合抗氧剂(1076+168) | 0.5 |
润滑剂MB50-002 | 0.5 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
实施例7:
一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表7一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的原料组成表
原料 | 质量份 |
聚碳酸酯PC02-10 | 30 |
ABS树脂DG417 | 45 |
阻燃剂PX-200 | 10 |
增韧剂M711 | 8 |
相容剂KT-3 | 3 |
光稳定剂UV-P | 1 |
纳米二氧化钛 | 1 |
纳米氧化铈 | 1 |
复合抗氧剂(1076+168) | 0.5 |
润滑剂MB50-002 | 0.5 |
上述抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
对比例:
一种普通PC/ABS合金,其原料组成如下表所示:
表8一种普通PC/ABS合金的原料组成表
上述普通PC/ABS合金的制备方法如下:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、润滑剂和1/2的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,调节双螺杆挤出机各区的温度分别为150℃、200℃、245℃、245℃、245℃、245℃、235℃、235℃、235℃和240℃,过水拉条,切粒,干燥,得到普通PC/ABS合金。
注:实施例1~7和对比例所选用的原料的信息如下:
聚碳酸酯:宁波浙铁大风化工,型号PC02-10;
ABS树脂:天津大沽化工,型号DG-417;
无卤阻燃剂:日本大八化学,型号PX-200;
增韧剂:日本钟渊,型号M711;
相容剂:沈阳科通塑胶有限公司,型号KT-3;
光稳定剂:德国巴斯夫,型号UV-P;
纳米二氧化钛:北京德科岛金科技有限公司;
纳米氧化铈:上海金元稀土有限公司;
抗氧剂:巴斯夫,型号Irganox 1076、Irganox 168;
润滑剂:道康宁,型号MB50-002硅酮母粒。
测试例:
对实施例1~7和对比例制备的PC/ABS合金进行性能测试,测试结果如下表所示:
表9实施例1~7和对比例的PC/ABS合金的性能测试数据
注:各项性能指标的测试标准或方法如下:
拉伸强度:GB/T 1040;
弯曲模量:GB/T 9341;
弯曲强度:GB/T 9341;
缺口冲击强度:GB/T 1843;
燃烧性能:UL94;
氙灯老化:测试条件为420nm波长,0.08W/m2辐照强度,照射1000小时;
自然老化:将试样在自然光照射下老化30天。
由表9可知:本发明的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金经氙灯老化1000小时的色差小于5,经自然光老化30天的色差小于3,阻燃性能均达到了UL94V0级,缺口冲击强度最高可达61kJ/m2,综合力学性能优异。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:由以下质量份的原料组成:
聚碳酸酯:30~55份;
ABS树脂:20~45份;
无卤阻燃剂:10~15份;
增韧剂:3~8份;
相容剂:2~5份;
光稳定剂:0.3~2份;
纳米金属氧化物:0.5~5份;
抗氧剂:0.3~1份;
润滑剂:0.3~0.5份;
所述的光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂;
所述的纳米金属氧化物为纳米氧化钛和纳米氧化铈的复配物;
所述的ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物,其中丁二烯的质量百分含量为5%~20%,丁二烯的粒径为0.5~2.0μm;
所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的复配物。
2.根据权利要求1所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:所述的聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量为20000~40000g/mol。
3.根据权利要求1所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:所述的无卤阻燃剂为磷系阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:所述的增韧剂为苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯三元共聚物、ABS高胶粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐、苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐三元共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金,其特征在于:所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硅酮母粒、硬脂酸锌中的至少一种。
7.权利要求1~6中任意一项所述的抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将聚碳酸酯、ABS树脂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、光稳定剂、纳米金属氧化物、润滑剂和一部分的抗氧剂加入高速搅拌机混合均匀;
2)将步骤1)的物料从主进料口加入双螺杆挤出机,将剩余的抗氧剂从侧进料口加入双螺杆挤出机,150~245℃挤出,过水拉条,切粒,干燥,得到抗紫外无卤阻燃PC/ABS合金。
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