CN109486156B - 一种阻燃挤出级pc/abs复合材料 - Google Patents

一种阻燃挤出级pc/abs复合材料 Download PDF

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Abstract

一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料，由按照重量份数计算的下述组分组成：PC树脂42‑74份、ABS树脂10‑32份、相容增韧剂5‑8份、填充剂5‑8份、阻燃剂6‑10份、抗滴落剂0.1‑0.3份。其中，所述PC树脂由双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成；所述ABS为本体聚合法生产的树脂；所述相容剂增韧剂为马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸酯；所述阻燃剂为液体磷酸酯或固体磷酸酯；所述抗滴落剂为大分子量的聚四氟乙烯(PTFE)所述的填充剂为高岭土。本发明主要用于汽车挤出板材中。

Description

一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，特别涉及一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料及其制备方法，主要用于汽车板材，符合营运客车内饰材料阻燃特性1095标准。
背景技术
从2016年起，营运客车内饰件材料需要满足1095标准，特别是PC/ABS合金，其中最重要的两个指标：1、材料的烟密度小于75；2、材料的氧指数大于22％。
一般而言，大公司如沙伯基础公司、科思创公司都有相对应的材料，如沙伯基础公司的CY6414，此材料的PC含量极高，对于原生产线是挤出ABS板材的生产线，电机功率不能匹配挤出PC含量高PC/ABS。对于挤出生产线原本是挤出PC板材的生产线，CY6414则能顺利使用。沙伯基础公司还有含有填料的PC/ABS合金CM6220，填料是硅灰石，而硅灰石不但影响合金的缺口冲击强度，而且世界卫生组织国际癌症研究机构于2017年10月27日公布的致癌物清单初步整理参考，硅灰石在3类致癌物清单中，因此此款材料也不能应用于汽车内饰件中。科思创公司在中国申请了专利号为CN102725341B的专利，文中详述了所用PC、ABS树脂类型，阻燃剂用磷酸酯，填充剂用滑石粉、硅灰石等，增韧剂用甲基丙烯酸酯类聚合物。
基于现有技术中存在的技术问题，本申请避开了沙伯公司PC含量过高，导致挤出板材后加工过程中难以吸塑成型、难以切片的缺陷，同时，避开了科思创公司的材料易于切片，但是材料韧性有待提高的缺陷。本申请所用的PC树脂为国产浙铁大风公司产，ABS树脂为本体聚合树脂，辽宁盘锦化工产，选择本体聚合ABS是因为在聚合过程中残留的催化剂少，气味较低。阻燃剂选择国产的磷酸酯，增韧剂则用马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸聚合物(国产)。填充剂则选择了国产的高岭土。高岭土的主要成分是组成为46.54％的SiO2、39.5％的Al2O3和13.96％的H2O，因为含有结晶水，可以降低材料的烟密度。抗滴落剂则选用了广东熵能公司产的聚四氟乙烯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料，其具有优异的相容性、高韧性和优良的挤出加工特性，生产工艺简单可控，生产操作方便。
为了实现上述，本发明提出以下技术方案：一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料，按照重量份数计，包括下列组份及其重量份数：
Figure GDA0002785305430000021
作为进一步的优选，所述PC树脂由双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成，其融指为10g/10min(300℃，1.2KG)。
作为进一步的优选，所述ABS树脂本体聚合法合成的哑光级，牌号为275。
作为进一步的优选，所述增韧相容剂为马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸酯(205H-G-MAH)。
作为进一步的优选，所述阻燃剂为磷酸酯BDP。
作为进一步的优选，所述填充剂为高岭土。
本申请进一步提供如上所述的阻燃挤出级PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取PC树脂、ABS树脂、增韧相容剂、填充剂、阻燃剂和抗滴落剂，并把上述组分在中速混合器中混合3-7分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组分经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，其中，双螺杆挤出机的加工温度为210-260℃，混合料在螺杆中输送时间为10-30秒。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：
(1)本申请采用增韧相容剂对PC/ABS进行改性处理，所述增韧相容剂让两种不相容PC、ABS树脂能够很好地相容，使得制成品不起皮和分层。
(2)本申请由于添加了填充剂和阻燃剂，因此需要大量的增韧剂才能使材料有优良的韧性，但在复配增韧相容剂的条件下，可使复合材料具有优异的韧性。
(3)205H是含有有机硅的甲基丙烯酸酯，将其和马来酸酐进行接枝，使其具有更高的活性，增韧效果大大增强，而添加填充剂和抗滴落剂都有助于调高材料的氧指数，降低材料的烟密度；含有结晶水的高岭土，可以降低材料的烟密度。
(4)本申请不添加润滑剂，因为润滑剂是小分子物质，连续挤出时容易在挤出机口模产生积垢。因此，本发明的制备生产工艺简单可控，生产易操作，具有较高的经济价值和社会价值。
具体实施方式
本发明所述的阻燃挤出级PC/ABS复合材料，由按照重量份数计算的下述组分组成：
Figure GDA0002785305430000031
上述组份均为市售商品，本领域技术人员均可通过市售商品获得，如PC树脂为浙铁大风化工有限公司生产01-10；ABS树脂为辽宁盘锦化工产275；阻燃剂为浙江万盛股份有限公司产BDP；填充剂为安徽泽成新型材料科技有限公司产的高岭土，粒度为4000目，抗滴落剂选择广东熵能公司产的聚四氟乙烯。
本申请所述的增韧相容剂可以采用本技术领域现有技术中常规使用的增韧相容剂，但存在PC/ABS复合材料韧性不足的缺陷。为克服这一技术问题，本申请提供一种更加优选的具体实施方式，本申请的增韧相容剂采用马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸酯(205H)(简称205H-g-MAH)，马来酸酐接枝率为0.8-1.2％，包括如下步骤：
步骤1：含有机硅的甲基丙烯酸酯(205H)选择有机硅增韧剂，按照重量百分比99％：0.8％：0.2％的比例称取有机硅增韧剂、马来酸酐和引发剂。
在本步骤，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，由上海晨鸟化工有限公司科技有限公司生产(分析纯级)；所述有机硅增韧剂由东莞铨盛产的有机硅增韧剂,马来酸酐为上海国药有限公司生产(分析纯级)。
步骤2：将有机硅增韧剂、马来酸酐、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)在中速搅拌机搅拌3分钟，然后将其加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应20秒(在螺杆中的停留时间为20秒)，双螺杆挤出机的5段挤出温度为230℃、230℃、220℃、220℃、220℃。
步骤3：经冷却、出料制得增韧相容剂。
本申请继续提供一种所述的阻燃挤出级PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取PC树脂42-75份、ABS原粉14-35份、增韧相容剂5-10份、填充剂5-10份、阻燃剂6-10份、抗滴落剂0.1-0.3份。
步骤2：把上述组分在中速混合器中混合3-7分钟。
步骤3：然后将步骤2混好的各组分经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；其中，双螺杆挤出机的加工温度为210-260℃，混合料在螺杆中输送时间为10-30秒。
在优选具体实施方式中，双螺杆挤出机加工温度可设置为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，混合料在螺杆中输送时间为10-30秒。
实施例1
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为50份、ABS为30.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为3份、阻燃剂BDP为10份、4000目高岭土为6份、抗滴落剂为0.1份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
实施例2
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为55份、ABS为25.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为3份、阻燃剂BDP为10份、4000目高岭土为6份、抗滴落剂为0.2份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
实施例3
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为60份、ABS为20.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为3份、阻燃剂BDP为10份、4000目高岭土为6份、抗滴落剂为0.2份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒钟。
实施例4
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为65份、ABS为15.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为3份、阻燃剂BDP为10份、4000目高岭土为6份、抗滴落剂为0.2份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
实施例5
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为70份、ABS为11.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为3份、阻燃剂BDP为8份、4000目高岭土为6份、抗滴落剂为0.2份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
实施例6
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为58份、ABS为23.8份、增韧相容剂205H-g-MAH为2份、阻燃剂BDP为8份、4000目高岭土为8份、抗滴落剂为0.3份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
实施例7
按照重量份数计，本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料由以下重量份数的原料组成：PC为63份、ABS为18.7份、增韧相容剂205H-g-MAH为2份、阻燃剂BDP为8份、4000目高岭土为8份、抗滴落剂为0.3份。
本实施例的阻燃挤出级PC/ABS复合材料按照以下的方法步骤进行制备：
步骤1：将上述各组份在中速搅拌机中混合5分钟；
步骤2：然后将步骤1混好的各组份经过熔融温度为210-260℃的双螺杆挤出机挤出、造粒。
在本步骤，双螺杆挤出机各区段温度设定为：双螺杆挤出机一区温度为210℃，二区温度为210℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区240℃，九区240℃，十区260℃，停留时间为20秒。
性能评价方式及实行标准
将上述7个实施例完成造粒的PC/ABS复合材料粒子在80-90℃的鼓风烘箱中干燥2-3小时，再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在70-100℃之间。
1、材料氧指数按GB/T2406-1993标准进行检验。
试样条尺寸(mm)：80-100(长)×(10±0.5)(端部宽度)×(4±0.25)(厚度)。
2、缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。
试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm。
3、烟密度测试按照GB/T 8323.2-2008燃烧性能标准进行检验。
试样条尺寸(mm)：(75±2)×(75±2)×(1)。
实施例1-7制得的PC/ABS复合材料性能表
Figure GDA0002785305430000061
Figure GDA0002785305430000071
在本申请中PC树脂、ABS树脂、205H-g-MAH、填充剂高领土的使用是不定量应用。
随着PC树脂用量的增加，材料的热变型温度显著升高，同时氧指数升高，但是有一个显著的缺陷是伴随着挤出机的挤出温度显著提高，挤出板材的硬度相应提高，切片难度加大，吸塑成型温度升高。究其原因在于，由于PC含量高导致材料的熔点升高，而加工性能变差。因而现有技术中不选择高PC含量的配方的原因就在此。
上述实验数据表明，本申请采用马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸酯作为增韧相容剂对PC/ABS复合材料进行改性处理，由于增韧相容剂具有很高的活性，使得PC、ABS树脂可以很好地相容，增韧效果大大增强，赋予了复合材料优异的韧性，从而解决了因添加了填充剂和阻燃剂、抗滴落剂调高材料的氧指数，降低材料的烟密度时带来的材料韧性大幅度下降，进而难以挤出加工成型的问题，
此外，特别需要指出的是，本发明中的配方体系中省略了润滑剂，因此，本申请在实现PC/ABS复合材料具有高的加工性能和优异韧性的同时，使得本申请在连续挤出时不会在挤出机口模产生积垢，也使得生产工艺简单可控，生产易操作。

Claims (1)

1.一种阻燃挤出级PC/ABS复合材料，其特征在于：按照重量份数计，所述PC/ABS复合材料由下列组份及其重量份数组成：
PC树脂 42-74份；
ABS树脂 10-32份；
增韧相容剂 5-8份；
填充剂 5-8份；
阻燃剂 6-10 份；
抗滴落剂 0.1-0.3份；
所述PC树脂由双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成；
所述ABS为本体聚合法生产的树脂；
所述填充剂为高岭土；
所述阻燃剂为液体磷酸酯或固体磷酸酯；
所述抗滴落剂为聚四氟乙烯；
所述增韧相容剂为马来酸酐接枝含有机硅的甲基丙烯酸酯；其中，马来酸酐接枝率为0.8-1.2%，并通过以下方法制备而成：
步骤1：按照重量百分比99%：0.8%：0.2%的比例称取含有机硅的甲基丙烯酸酯、马来酸酐和引发剂；所述含有机硅的甲基丙烯酸酯为有机硅增韧剂，所述引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤2：将上述各组份在中速搅拌机搅拌混合3分钟；
步骤3：将步骤2的混合料加入到双螺杆挤出机中进行熔融接枝反应20秒，双螺杆挤出机的五段挤出温度分别为230℃、230℃、220℃、220℃、220℃；
步骤4：经冷却、出料制得所述增韧相容剂。
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