CN108715665A - 一种高性能pc/abs合金塑料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高性能PC/ABS合金塑料，由以下原料按重量份制备而成：PC树脂20‑40份；ABS树脂30‑50份；改性纳米掺锑二氧化锡粉末10‑20份；硅灰石20‑30份；氯化聚乙烯10‑15份；相容剂5‑10份；分散剂1‑5份；流动改性剂5‑10份；阻燃剂5‑15份。本发明制备的高性能PC/ABS合金塑料在其原有的优异性能基础上，具有更好的力学性能、导电性能、隔热性能和阻燃性能，减少残余应力，同时成本较低，原料来源广，适用于在汽车、电子、办公机床制造业广泛应用。

Description

一种高性能PC/ABS合金塑料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高性能PC/ABS合金塑料。
背景技术
ABS树脂是一种应用非常广泛的热塑性树脂，通常被认为是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，但实际上是一类复杂的聚合物共混体系，它由接枝共聚物(以聚丁二烯为主链，以苯乙烯、丙烯腈共聚物为支链)、苯乙烯与丙烯腈的无规共聚物以及未接枝的游离聚丁二烯3种主要成分构成。它不仅具有优良的力学性能，而且具有较好的耐化学药品性、尺寸稳定性、加工流动性以及价格低廉等优点。但是其耐热和耐候性差，冲击强度和拉伸强度相对较低且易燃因而也限制了在某些领域的应用。
聚碳酸酯(PC)是一种性能优异的工程塑料，具有冲击强度高、抗蠕变性能和尺寸稳定性好、耐热、透明、吸水率低、无毒、介电性能优良等优点，在各工业部门尤其是在电子电气、汽车工业、医疗器械、建筑和照明用具等领域用途广泛。但PC的熔体黏度大，因而有加工成型困难、易应力开裂、对缺口敏感、易老化和耐磨性差等缺点。
以ABS和PC为主要原料的共混物是一种重要的工程塑料合金，兼有ABS和PC的优点，即具有良好的成型流动性能和较高的热变形温度及稳定性。它与PC相比降低了熔体黏度，改善了加工性能，提高了低温冲击强度并降低了厚度敏感性及价格；与ABS相比，提高了热变形温度且改善了其力学性能，能更好地应用于汽车、电子、办公机床制造业等。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种高性能PC/ABS合金塑料及其制备和应用，其目的在于，提供一种高性能PC/ABS合金塑料，通过添加无机材料硅灰石，大大增强了合金塑料的力学性能，通过添加改性纳米无机填料，能够有效提高PC/ABS合金塑料的导电性能和隔热性能。
本发明提供一种一种高性能PC/ABS合金塑料，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂20-40份；
ABS树脂30-50份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末10-20份；
硅灰石20-30份；
氯化聚乙烯10-15份；
相容剂5-10份；
分散剂1-5份；
流动改性剂5-10份；
阻燃剂5-15份；
所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、EAA、EEA、EVA、CPE、SEBS、ST-4、ST-8、ST-9、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯中的一种或几种；
所述分散剂选自石蜡、硬脂酰胺/高级醇、液体石蜡/硬脂酸、液体石蜡/硬脂酸钙、微晶石蜡/硬脂酸、微晶石蜡/硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或几种；
所述流动改性剂选自固体石蜡、石油提取物、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸、乙烯-丙烯酸共聚物、MS2、EMI-100、热致型高分子液晶共混物、6-羟基-2-萘酸与对羟基苯甲酸的共聚物中的一种或几种；
所述阻燃剂为无机阻燃剂，选自氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、三氧化二锑、高岭土、硅藻土、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、水滑石、水镁石中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂25-35份；
ABS树脂35-45份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末12-18份；
硅灰石22-27份；
氯化聚乙烯12-14份；
相容剂7-9份；
分散剂2-4份；
流动改性剂7-9份；
阻燃剂7-12份。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂30份；
ABS树脂40份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末15份；
硅灰石25份；
氯化聚乙烯13份；
相容剂8份；
分散剂3份；
流动改性剂8份；
阻燃剂10份。
作为本发明进一步的改进，硅灰石为高温变体硅灰石，化学式为CaSiO3。
作为本发明进一步的改进，改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流5-7小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，80-100℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
作为本发明进一步的改进，表面改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或几种；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型偶联剂，结构通式为：RO-Ti(OX-R-Y)3；所述铝酸酯偶联剂选自SG-Al821、DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF、防沉降性铝酸酯ASA中的一种或几种。
本发明进一步保护一种上述一种高性能PC/ABS合金塑料的制备方法，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，80-100℃烘干3-5小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干4-6小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
作为本发明进一步的改进，热压条件为温度200℃，压力15MPa。
作为本发明进一步的改进，双螺杆挤出机的温度设定为机筒一：100℃，机筒二：120℃，机筒三：150℃，机筒四：170℃，机筒五：190℃，机筒六：220℃，机筒七：250℃，机筒八：270℃，熔体温度：270℃。
本发明进一步保护一种上述一种高性能PC/ABS合金塑料在汽车、电子、办公机床制造业的应用。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明通过添加无机材料硅灰石，大大增强了合金塑料的力学性能，其拉伸强度、断裂伸长率均优于现有PC/ABS合金塑料，且因为硅灰石价格低廉，添加成本低；
2.本发明通过添加改性纳米无机填料——纳米掺锑二氧化锡，一种N型半导体材料，使得PC/ABS合金塑料具有良好的导电性能和隔热性能，与传统的抗静电材料相比，具有明显优势，将纳米掺锑二氧化锡表面改性，使得其分散性更好，在制粒过程中不发生或减少纳米团聚的现象；
3.本发明添加无机阻燃剂，不仅成本低廉，且与无卤阻燃剂相比，燃烧时不会产生有毒卤化氢气体，环保节约；
4.本发明通过添加氯化聚乙烯和流动改性剂，减少塑料的残余应力，避免可能出现的应力开裂、表面缺陷、翘曲等现象；
综上，本发明通过添加改性剂，使得PC/ABS合金塑料在其原有的优异性能基础上，具有更好的力学性能、导电性能、隔热性能和阻燃性能，减少残余应力，同时成本较低，原料来源广，适用于在汽车、电子、办公机床制造业广泛应用。
附图说明
图1为高性能PC/ABS合金塑料的制备工艺图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
实施例1高性能PC/ABS合金塑料的制备
原料组成：
PC树脂20份；
ABS树脂30份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末10份；
硅灰石20份；
氯化聚乙烯10份；
间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯5份；
硬脂酰胺/高级醇1份；
乙烯-丙烯酸共聚物5份；
高岭土2份、硅藻土3份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入钛酸酯偶联剂，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流5小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，80℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
高性能PC/ABS合金塑料的制备，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，80℃烘干3小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干4小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
实施例2高性能PC/ABS合金塑料的制备
原料组成：
PC树脂40份；
ABS树脂50份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末20份；
硅灰石30份；
氯化聚乙烯15份；
EEA 5份、EVA 5份；
液体石蜡/硬脂酸钙5份；
石油提取物10份；
水镁石15份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂DL-411，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流7小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，100℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
高性能PC/ABS合金塑料的制备，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，100℃烘干5小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干6小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
实施例3高性能PC/ABS合金塑料的制备
原料组成：
PC树脂25份；
ABS树脂35份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末12份；
硅灰石22份；
氯化聚乙烯12份；
PE-g-ST 7份；
微晶石蜡/硬脂酸钙2份；
6-羟基-2-萘酸与对羟基苯甲酸的共聚物7份；
赤磷7份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂KH560，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流6小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，90℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
高性能PC/ABS合金塑料的制备，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，90℃烘干4小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干5小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
实施例4高性能PC/ABS合金塑料的制备
原料组成：
PC树脂35份；
ABS树脂45份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末18份；
硅灰石27份；
氯化聚乙烯14份；
PE-g-MAH 9份；
硬脂酸锌2份、硬脂酸钙2份；
EMI-100 9份；
磷酸一铵6份、磷酸二铵6份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂SG-Al821，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流6小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，90℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
高性能PC/ABS合金塑料的制备，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，90℃烘干4小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干5小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
实施例5高性能PC/ABS合金塑料的制备
原料组成：
PC树脂30份；
ABS树脂40份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末15份；
硅灰石25份；
氯化聚乙烯13份；
CPE 4份、SEBS 4份；
聚乙二醇400 3份；
硬脂酸镁8份；
三氧化二锑10份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂DL171，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流6小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，95℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
高性能PC/ABS合金塑料的制备，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，85℃烘干4小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干5小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
对照例1按照专利ZL 201610315524.9“一种耐黄变PC/ABS合金”配方制备
一种耐黄变PC/ABS合金，按重量份数计：脂肪族聚碳酸酯58份；ABS树脂24份；PS-g-PMMA2份；紫外吸收剂0.5份；磷酸三苯基酯3.5份；钛白粉8份；邻苯二甲酸酯1.5份；抗静电剂0.5份；着色剂1份。
将各组分材料加入到双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机混炼后挤出造粒。
对照例2按照专利ZL 201110455393.1“耐热防拉丝PC/ABS合金”方法制备
原料组成：ABS 35.5％，增韧剂3％，主抗氧剂0.1％,辅助抗氧剂0.2％，内润滑剂0.3％，外润滑剂0.4％，防拉丝助剂0.3％，填充成核剂0.1％；
将PC树脂、ABS树脂与各种助剂混合均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器，经双螺杆挤出机混炼后挤出造粒。该双螺杆挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：240℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃、250℃、250℃、250℃，模头：260℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装，制得PC/ABS合金粒料。粒料在鼓风干燥箱，110℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样条。
测试例1性能测试
由上表可知，本发明制备的高性能PC/ABS合金塑料具有较强的力学性能(拉伸强度58-63MPa、弯曲强度86-89MPa)、较好的抗冲击强度，同时电导率明显高于对照例，具有好的导电性，可以用于抗静电材料的制备，同时阻燃性能优越(V-0级)。综上，本发明制备的高性能PC/ABS合金塑料的综合性能好，优于对照例，具有广泛的应用前景，可用于应用于内饰件、仪表板、仪表板周围部件、防冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、装饰板、空调系统配件、汽车车轮罩、反光镜外壳、尾灯罩、挡泥板等的制备。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂20-40份；
ABS树脂30-50份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末10-20份；
硅灰石20-30份；
氯化聚乙烯10-15份；
相容剂5-10份；
分散剂1-5份；
流动改性剂5-10份；
阻燃剂5-15份；
所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH、EAA、EEA、EVA、CPE、SEBS、ST-4、ST-8、ST-9、间-异丙烯基-2，2-二甲基苯酰异氰酸酯中的一种或几种；
所述分散剂选自石蜡、硬脂酰胺/高级醇、液体石蜡/硬脂酸、液体石蜡/硬脂酸钙、微晶石蜡/硬脂酸、微晶石蜡/硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铜、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或几种；
所述流动改性剂选自固体石蜡、石油提取物、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸、乙烯-丙烯酸共聚物、MS2、EMI-100、热致型高分子液晶共混物、6-羟基-2-萘酸与对羟基苯甲酸的共聚物中的一种或几种；
所述阻燃剂为无机阻燃剂，选自氢氧化铝、氢氧化镁、赤磷、多聚磷酸铵、硼酸锌、三氧化二锑、高岭土、硅藻土、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、水滑石、水镁石中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂25-35份；
ABS树脂35-45份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末12-18份；
硅灰石22-27份；
氯化聚乙烯12-14份；
相容剂7-9份；
分散剂2-4份；
流动改性剂7-9份；
阻燃剂7-12份。
3.根据权利要求1所述一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：
PC树脂30份；
ABS树脂40份；
改性纳米掺锑二氧化锡粉末15份；
硅灰石25份；
氯化聚乙烯13份；
相容剂8份；
分散剂3份；
流动改性剂8份；
阻燃剂10份。
4.根据权利要求1所述一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，所述硅灰石为高温变体硅灰石，化学式为CaSiO3。
5.根据权利要求1所述一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，所述改性纳米掺锑二氧化锡粉末由以下方法制备而成：在反应釜加入除水乙腈，通入氮气保护，边搅拌边加入表面改性剂，继续加入纳米掺锑二氧化锡粉末，加热回流5-7小时，离心分离，用无水乙醇洗涤2-3次，80-100℃下真空干燥，制成改性纳米掺锑二氧化锡粉末。
6.根据权利要求5所述一种高性能PC/ABS合金塑料，其特征在于，所述表面改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中的一种或几种；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型偶联剂，结构通式为：RO-Ti(OX-R-Y)3；所述铝酸酯偶联剂选自SG-Al821、DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF、防沉降性铝酸酯ASA中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述一种高性能PC/ABS合金塑料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤制备：
步骤一、原料的预处理：将改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入烘箱，80-100℃烘干3-5小时；将PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯在120℃烘干4-6小时；
步骤二、挤出造粒：将烘干后的PC树脂、ABS树脂、氯化聚乙烯、改性纳米掺锑二氧化锡粉末、硅灰石放入高速搅拌机中，混料，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得。
步骤三、压条：将全部原料按一定比例加入哈克转矩流变仪中熔融共混8分钟，转速60r/min，温度220℃，共混物于80℃干燥10小时后，采用热压法制备样条，即得。
8.根据权利要求7所述一种高性能PC/ABS合金塑料的制备方法，其特征在于，所述热压条件为温度200℃，压力15MPa。
9.根据权利要求7所述一种高性能PC/ABS合金塑料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度设定为机筒一：100℃，机筒二：120℃，机筒三：150℃，机筒四：170℃，机筒五：190℃，机筒六：220℃，机筒七：250℃，机筒八：270℃，熔体温度：270℃。
10.根据权利要求1-6任一权利要求所述一种高性能PC/ABS合金塑料在汽车、电子、办公机床制造业的应用。
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