CN110452517B - Pc-abs共混材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PC‑ABS共混材料及其制备方法。所述共混材料由包括以下重量百分比的原料制备而成：聚碳酸酯20‑80％、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯接枝共聚物5‑60％、复配阻燃剂1‑10％、相容剂2‑11％、增韧剂2‑10％、抗氧剂0.3‑1％；所述复配阻燃剂由重量比为1：(1‑2)：(2‑3)的纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂复配而成。上述PC‑ABS共混材料，其具有优异的机械性能，还能满足新国标阻燃要求材料，环保性好。

Description

PC-ABS共混材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别是涉及PC-ABS共混材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC具有高耐热、较高的透明度、优异的机械性能以及良好的阻燃性等诸多优点被广泛应用于汽车材料以及其它行业，但它也具有明显的缺点，例如：对缺口敏感性较高，比较容易出现应力开裂现象，并且粘度较大不利于加工。
为了更好的利用它的优点并且有效的改善其缺点，人们发现通过与其它树脂进行共混改性制备合金材料能够比较容易做到。例如，制备出PC/ABS合金就能有效的改善其对缺口敏感以及粘度较大的缺点，PC/ABS合金具有粘度低、易于加工、韧性好被广泛应用于汽车以及其它行业。
随着新版营运车国标内饰阻燃要求JT/T1095-2016的颁发，对于普通营运车的内饰材料的阻燃要求到了一个新台阶，对比老版，阻燃要求增加了对烟密度和氧指数的要求，如下表所示。另外，当出现火情时，大量的有毒气体是产生二次伤害的原因，降低总碳含量也尤为重要。同时，随着环保意识的增强，乘用车车内空气质量也是人们关注的焦点，特别是与驾驶者近距离接触的内饰材料，散发要求也会越来越高。
Figure BDA0002212992810000011
Figure BDA0002212992810000021
综上，有必要综合提高PC/ABS材料的各方面性能，例如：高性能、环保性和阻燃性，使其满足未来汽车内饰的高要求。
发明内容
基于此，本发明提供一种PC-ABS共混材料，其具有优异的机械性能，还能满足满足氧指数≥24、烟密度等级SDR≤70，同时，低散发，满足新国标阻燃要求，环保性好。
具体技术方案为：
一种PC-ABS共混材料，由包括以下重量百分比的原料制备而成：
Figure BDA0002212992810000022
所述复配阻燃剂由重量比为1：(1-2)：(2-3)的纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂复配而成。
与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在PC-ABS共混材料中加入了由纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂复配的阻燃剂，发挥出优异的阻燃效果，制得的PC-ABS共混材料具有良好的机械性能，满足氧指数≥24、烟密度等级SDR≤70，低散发的优点，可以满足新版营运车国标内饰阻燃要求，可应用于制造汽车仪表板、空调面板等汽车内饰件。其中，纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂的比例，对PC-ABS共混材料的阻燃性能具有重要的影响，是PC-ABS共混材料能够满足新版营运车国标内饰阻燃要求的关键。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的PC-ABS共混材料及其制备方法作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种PC-ABS共混材料，由包括以下重量百分比的原料制备而成：
Figure BDA0002212992810000031
所述复配阻燃剂由重量比为1：(1-2)：(2-3)的纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂复配而成。
优选地，所述PC-ABS共混材料由包括以下重量百分比的原料制备而成：
Figure BDA0002212992810000041
其中，复配阻燃剂中各组分的比例对PC-ABS共混材料的阻燃性能具有重要的影响，是PC-ABS共混材料能够满足新版营运车国标内饰阻燃要求的关键，进一步优选地，所述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂的重量比为1：1.5：2.5。
可以理解地，上述有机磷阻燃剂由聚磷酸铵APP和双酚A-双(二苯基磷酸酯)BDP混合造粒而成，其中，所述聚磷酸铵与所述双酚A-双(二苯基磷酸酯)的重量比为1:1。
聚磷酸铵APP和双酚A-双(二苯基磷酸酯)BDP均为磷系无卤阻燃剂，将两者混合造粒，更有利于其发挥阻燃性能。
纳米氢氧化镁的粒径优选为25nm-50nm，更有利于与其他阻燃成分具有更好的相容性。
上述PC-ABS共混材料中，聚碳酸酯PC优选为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000-30000g/mol。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物ABS可选自连续本体法和乳聚橡胶及接枝-本体SAN掺混法合成的树脂。优选为连续本体法合成的树脂。
相容剂优选为苯乙烯-N-苯基马来酸亚胺-马来酸酐共聚物SMI。
增韧剂优选为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS。
抗氧剂优选为受阻胺类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物。
其中，受阻胺类抗氧剂包括但不限于抗氧剂1010，磷酸酯类抗氧剂包括但不限于619F。
以下结合具体实施例对本发明的PC-ABS共混材料做进一步的说明，可以理解地，若无特殊说明，以下具体实施方式所涉及的所有原料均可通过普通市售的途径购买得到。
其中，聚碳酸酯PC，重均分子量为27000-30000的双酚A型芳香族聚碳酸酯，购自韩国三星石化公司。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物ABS，中石化上海高桥分公司。
实施例1
(1)复配阻燃剂的制备
称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 50份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000061
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
对比例1
(1)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000062
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS和抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
对比例2
(1)称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 33份、
无水硼酸锌 50份、
有机磷阻燃剂 17份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000071
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
对比例3
(1)称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 60份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 10份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000081
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
对比例4
(1)称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 70份、
有机磷阻燃剂 10份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000091
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
实施例2
(1)复配阻燃剂的制备
称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 50份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000101
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
实施例3
(1)复配阻燃剂的制备
称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 50份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000111
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
实施例4
(1)复配阻燃剂的制备
称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 50份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000121
Figure BDA0002212992810000131
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
实施例5
(1)复配阻燃剂的制备
称取以下重量份的原料：
纳米氢氧化镁 20份、
无水硼酸锌 30份、
有机磷阻燃剂 50份。
其中有机磷阻燃剂由重量比为1:1的聚磷酸铵和双酚A-双(二苯基磷酸酯)混合造粒而成。
将上述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂。
(2)PC-ABS共混材料的制备
称取以下重量百分比的原料：
Figure BDA0002212992810000132
Figure BDA0002212992810000141
将干燥后的PC、ABS、SMI、MBS、复配阻燃剂、抗氧剂混合，加入到双螺杆挤出机(螺杆直径35mm，长径比L/D＝36)的主机筒中，主机筒分九段控制温度(从加料口至机头出口)为200℃、230℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、235℃、230℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到产品。
性能测试
将实施例1-5、对比例1-4的产品分别在鼓风烘箱中于95℃干燥5小时后，用塑料注射成型机注塑成标准样条和标准光板(150*100*3.2mm)，注塑温度240℃。注塑好的样条和光板立即放入玻璃干燥器中在室温放置至少24小时后进行性能测试，测试结果见表1和表2。
产品性能测试方法：
Charpy缺口冲击强度：按ISO 179-1方法，试样规格：80*10*4mm。
极限氧指数LOI：按GB/T2406.2标准测试，4毫米厚度的试样。
烟密度等级SDR：按GB/T 8627标准测试，25×25×3.2毫米的试样，丙烷气体，燃气压力276千帕。
总碳VOC测试：按VDA277：测试值≤50μgC/g为合格。
表1
Figure BDA0002212992810000142
Figure BDA0002212992810000151
表2
Figure BDA0002212992810000152
从实施例1-5和对比例1-4的产品制备方法和测试性能结果上看，可得出以下结论：
(1)实施例1和对比例2-4的区别仅在于复配阻燃剂中各组分的重量比不同，但是所制得的PC-ABS共混材料性能差异较大，对比例2-4制得的产品不仅机械性能较差，而且，其烟密度等级也均＞70，总碳含量高，不满足新版营运车国标内饰的阻燃要求。说明复配阻燃剂的各个组分比例关系对PC-ABS共混材料的阻燃性能和机械性能均有重要影响。
(2)实施例1-5的复配阻燃剂成分是相同的，区别仅在于共混材料中加入的PC、ABS和复配阻燃剂的用量略有不同。从表2中可以看出，实施例1-5所制得的PC-ABS共混材料均具有理想的缺口冲击强度，极限氧指数和烟密度等级也能满足新国标的要求，总碳含量均小于50μgC/g，且均在25μgC/g以下。说明本发明制得的PC-ABS共混材料能够实现优异的机械性能，并满足严苛的新国标环保要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种PC-ABS共混材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：
聚碳酸酯 20-80%、
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物 5-60%、
复配阻燃剂 1-10%、
相容剂 2-11%、
增韧剂 2-10%、
抗氧剂 0.3-1%；
所述复配阻燃剂由重量比为1：1.5：2.5的纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂复配而成；
所述有机磷阻燃剂由聚磷酸铵和双酚A-双（二苯基磷酸酯）混合造粒而成，所述聚磷酸铵与所述双酚A-双（二苯基磷酸酯）的重量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：
聚碳酸酯 55-80%、
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物 7-25%、
复配阻燃剂 2-10%、
相容剂 3-8%、
增韧剂 3-8%、
抗氧剂 0.3-0.8%。
3.根据权利要求1所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，所述纳米氢氧化镁的粒径为25nm-50nm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000-30000g/mol。
5.根据权利要求1-3任一项所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-N-苯基马来酸亚胺-马来酸酐共聚物。
6.根据权利要求1-3任一项所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
7.根据权利要求1-3任一项所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物。
8.根据权利要求1-3任一项所述的PC-ABS共混材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制备而成：
聚碳酸酯 75%、
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物 9.5%、
复配阻燃剂 5%、
相容剂 5%、
增韧剂 5%、
抗氧剂 0.5%。
9.一种权利要求1-8任一项所述的PC-ABS共混材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述纳米氢氧化镁、无水硼酸锌和有机磷阻燃剂混合搅拌，得复配阻燃剂；
将所述聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、复配阻燃剂、相容剂、增韧剂和抗氧剂混合，挤出造粒。
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