CN109438953A - 环保型导热阻燃pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型导热阻燃PC/ABS合金材料及其制备方法，本发明的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料的原料为PC树脂、ABS树脂、相容剂、增强填料、偶联剂、聚酯类增塑剂、导热剂、高胶粉、阻燃剂和协效阻燃剂，制得的合金材料具有良好的导热性能、耐热性能和阻燃性能，同时因选用无卤阻燃剂，材料环保无污染。

Description

环保型导热阻燃PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料及其制备方法，尤其涉及一种环保型导热阻燃PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金材料兼具PC树脂和ABS树脂的优点，它既有PC树脂的耐热性、尺寸稳定性和力学性能，又有ABS树脂易于成型加工的优良特点，因此在机械工业、汽车工业、电子电器工业、仪器仪表工业和建筑工业等领域有着广泛的应用。
为了拓宽PC/ABS合金材料的应用范围，在很多应用场景下，经常需要对其进行阻燃或导热方面的改性，例如中国发明CN108410150A公布的一种阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法，着重介绍了增强PC/ABS复合材料阻燃性能的方法，又例如CN108129819A公布的一种导热性能优良的PC/ABS组合物及其制备方法，着重介绍了增强PC/ABS复合材料导热性能的方法，但在一些工业及生活使用场景下，要求树脂材料在阻燃的同时，又能够很好的将热量传导出去，即要求有更好的导热性，例如智能马桶坐垫圈、汽车加热座椅之类的器件，为提升使用感受而人工加热恒温，但是在防火灾、阻燃性方面又有严格要求的材料或器件，都需要PC/ABS复合材料兼具优良导热和阻燃特性，此类材料在目前的公开资料还未有过报道。
发明内容
本发明的目的是为解决目前PC/ABS合金材料不能兼具优良导热和阻燃特性的技术问题。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，包括如下组分：
进一步地，所述相容剂为ABS-g-MAH、SAN-g-MAH和SAN-g-GMA中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述增强填料为滑石粉、炭黑、二氧化硅和碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述偶联剂为钛酸酯、环氧基硅烷、氨基硅烷、甲氧基硅烷和乙烯基硅烷中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述导热剂为氮化铝，优选微米级氮化铝。
进一步地，所述增塑剂为聚己二酸丙二醇酯、邻苯二甲酸酯和环氧大豆油中的一种或两种以上的混合物。
进一步地，所述阻燃剂为三氧化二锑和二苯基砜磺酸钾中的一种或两种的混合物。
进一步地，所述协效阻燃剂为聚硅氧烷。
第二方面，本发明提供一种环保型导热阻燃PC/ABS合金材料的制备方法，采用第一方面中的组分及各组分对应的质量份，包括如下步骤：
(1)将PC树脂在90℃下经过3小时的干燥处理，将ABS树脂在80℃下经过3小时的干燥处理，将增强填料在80-100℃下经过2-4小时的干燥处理；
(2)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中，环氧树脂与异丙醇甲醚的质量比为1：2，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时，得到经表面处理的氮化铝作为导热剂；
(3)将干燥好的增强填料和偶联剂机械搅拌混合10-30min，搅拌速率2000-5000rpm；
(4)将PC树脂、ABS树脂、相容剂、增强填料、增塑剂、阻燃剂、偶联剂、导热剂、高胶粉和协效阻燃剂搅拌混合10-30min,搅拌速率100-300rpm；
(5)将步骤(4)中的混合料投入到双螺杆挤出机的主喂料口，将干燥好的导热剂投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，控制挤出温度和主机转速挤出造粒，干燥得到环保型导热阻燃PC/ABS合金材料。
进一步地，步骤(5)中所述挤出温度为220-260℃，所述主机转速为300-500rpm。
本发明的复合材料具有优异的导热性、阻燃性、耐热性；复合材料流动性好，易于成型，适用于注塑、挤出等工艺；复合材料环保无污染，不选用卤素阻燃剂，其它助剂也都选用环保型；复合材料制备工艺简单，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1中PC/ABS合金材料的SEM图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明，本发明的应用并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通都将落入本发明的保护范围。
实施例1
(1)将原料按如下质量份配置：PC树脂40份，ABS树脂30份，ABS-g-MAH相容剂5份，滑石(粒径180nm，密度2.75g/cm3)5份，偶联剂(钛酸酯)1份，氮化铝10份，三氧化二锑5份，聚硅氧烷2份，增塑剂(聚己二酸丙二醇酯)2份。
(2)将PC树脂在90℃下干燥3小时，ABS树脂在80℃下干燥3小时，滑石粉在80℃下干燥3小时。
(3)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1：2)，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时。
(4)将干燥好的滑石粉与钛酸酯机械搅拌10min,搅拌速率3000rpm。
(5)将步骤(4)中的混合料和PC树脂、ABS树脂、ABS-g-MAH、三氧化二锑、聚硅氧烷、聚己二酸丙二醇酯机械搅拌10min,搅拌速率100rpm
(6)将步骤(5)中的混合料投入到双螺杆主喂料口，将干燥好的氮化铝投入到双螺杆挤出机的侧喂料口。加工工艺如下：
双螺杆挤出机分为八个区域其中区域一～三温度为220℃，区域四～六温度为240℃，区域七～八的温度为250℃；挤出模口温度为260℃；螺杆转速为300rpm；混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为2分钟。
(7)将步骤(6)所得的产物进行拉条、切粒、干燥等后处理，即得PC/ABS合金材料。
实施例2
(1)将原料按如下质量份配置：PC树脂30份，ABS树脂30份，SAN-g-MAH相容剂5份，二氧化硅10份，偶联剂(甲氧基硅烷)1份，氮化铝15份，二苯基砜磺酸钾5份，聚硅氧烷2份，增塑剂(聚己二酸丙二醇酯)2份。
(2)将PC树脂在90℃下干燥3小时，ABS树脂在80℃下干燥3小时。
(3)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1：2)，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时。
(4)将二氧化硅与甲氧基硅烷机械搅拌10min,搅拌速率3000rpm。
(5)将步骤(4)中的混合料和PC树脂、ABS树脂、SAN-g-MAH、二苯基砜磺酸钾、聚硅氧烷、聚己二酸丙二醇酯机械搅拌10min,搅拌速率100rpm
(6)将步骤(5)中的混合料投入到双螺杆主喂料口，将干燥好的氮化铝投入到双螺杆挤出机的侧喂料口。加工工艺如下：
双螺杆挤出机分为八个区域其中区域一～三温度为220℃，区域四～六温度为240℃，区域七～八的温度为250℃；挤出模口温度为260℃；螺杆转速为300rpm；混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为2分钟。
(7)将步骤(6)所得的产物进行拉条、切粒、干燥等后处理，即得PC/ABS合金材料。
实施例3
(1)将原料按如下质量份配置：PC树脂30份，ABS树脂30份，SAN-g-GMA相容剂5份，高胶粉5份，碳酸钙10份，偶联剂(钛酸酯)1份，氮化铝10份，三氧化二锑5份，聚硅氧烷2份，增塑剂(环氧大豆油)2份。
(2)将PC树脂在90℃下干燥3小时，ABS树脂在80℃下干燥3小时，碳酸钙在80℃下干燥3小时。
(3)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1：2)，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时。
(4)将干燥好的滑石粉与钛酸酯机械搅拌10min,搅拌速率3000rpm。
(5)将步骤(4)中的混合料和PC树脂、ABS树脂、SAN-g-GMA、高胶粉、三氧化二锑、聚硅氧烷、环氧大豆油机械搅拌10min,搅拌速率100rpm
(6)将步骤(5)中的混合料投入到双螺杆主喂料口，将干燥好的氮化铝投入到双螺杆挤出机的侧喂料口。加工工艺如下：
双螺杆挤出机分为八个区域其中区域一～三温度为220℃，区域四～六温度为240℃，区域七～八的温度为250℃；挤出模口温度为260℃；螺杆转速为300rpm；混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为2分钟。
(7)将步骤(6)所得的产物进行拉条、切粒、干燥等后处理，即得PC/ABS合金材料。
实施例4
(1)将原料按如下质量份配置：PC树脂40份，ABS树脂40份，SAN-g-MAH相容剂5份，偶联剂(钛酸酯)1份，氮化铝10份，二苯基砜磺酸钾5份，聚硅氧烷2份，增塑剂(聚己二酸丙二醇酯)2份。
(2)将PC树脂在90℃下干燥3小时，ABS树脂在80℃下干燥3小时。
(3)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中(环氧树脂：异丙醇甲醚质量比＝1：2)，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时。
(4)将PC树脂、ABS树脂、SAN-g-MAH、钛酸酯、二苯基砜磺酸钾、聚硅氧烷、聚己二酸丙二醇酯机械搅拌10min,搅拌速率100rpm
(5)将步骤(4)中的混合料投入到双螺杆主喂料口，将干燥好的氮化铝投入到双螺杆挤出机的侧喂料口。加工工艺如下：
双螺杆挤出机分为八个区域其中区域一～三温度为220℃，区域四～六温度为240℃，区域七～八的温度为250℃；挤出模口温度为260℃；螺杆转速为300rpm；混合物料在双螺杆挤出机中的停留时间为2分钟。
(6)将步骤(6)所得的产物进行拉条、切粒、干燥等后处理，即得PC/ABS合金材料。
对上述实施例制得的PC/ABS合金材料样品进行分析，结果如下：
1.如图1所示，PC和ABS两相相容性好，无明显相分离现象。
2.对PC/ABS合金材料进行十组样品测试实验，并与纯PC和纯ABS进行了对比，所得阻燃、导热性能实验结果如下：
由实验结果可知，本发明所提供的合金材料显著提高了阻燃性和导热性，同时在加工过程中，观察发现PC/ABS合金材料的可加工性没有明显变化，熔体流动性好，易于成型，可直接应用于常规的注塑、挤出等高分子加工工艺。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述相容剂为ABS-g-MAH、SAN-g-MAH和SAN-g-GMA中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述增强填料为滑石粉、炭黑、二氧化硅和碳酸钙中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯、环氧基硅烷、氨基硅烷、甲氧基硅烷和乙烯基硅烷中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述导热剂为氮化铝，优选微米级氮化铝。
6.根据权利要求1所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述增塑剂为聚己二酸丙二醇酯、邻苯二甲酸酯和环氧大豆油中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑和二苯基砜磺酸钾中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的环保型导热阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于，所述协效阻燃剂为聚硅氧烷。
9.环保型导热阻燃PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1中的组分及各组分对应的质量份，包括如下步骤：
(1)将PC树脂在90℃下经过3小时的干燥处理，将ABS树脂在80℃下经过3小时的干燥处理，将增强填料在80-100℃下经过2-4小时的干燥处理；
(2)将氮化铝在100℃下干燥3小时，加入到环氧树脂-异丙醇甲醚溶液中，环氧树脂与异丙醇甲醚的质量比为1：2，在50℃下超声振荡分散5小时，过滤，用酒精洗涤后，50℃下真空干燥5小时，得到经表面处理的氮化铝作为导热剂；
(3)将干燥好的增强填料和偶联剂机械搅拌混合10-30min，搅拌速率2000-5000rpm；
(4)将PC树脂、ABS树脂、相容剂、增强填料、增塑剂、阻燃剂、偶联剂、导热剂、高胶粉和协效阻燃剂搅拌混合10-30min,搅拌速率100-300rpm；
(5)将步骤(4)中的混合料投入到双螺杆挤出机的主喂料口，将干燥好的导热剂投入到双螺杆挤出机的侧喂料口，控制挤出温度和主机转速挤出造粒，干燥得到环保型导热阻燃PC/ABS合金材料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述挤出温度为220-260℃，所述主机转速为300-500rpm。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190308

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