CN111087782A - 一种阻燃pcabs组合物 - Google Patents

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陈勇文
李继龙
王培涛
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Abstract

本发明提供了一种阻燃PCABS组合物，该材料包括如下质量百分比的原料配方：50％‑80％的聚碳酸酯(PC)、5％‑16％的丙烯腈(A)‑丁二烯(B)‑苯乙烯(S)的三元共聚物(ABS)、5％‑10％的增韧剂、1％‑5％的协效阻燃剂、0.1％‑2％的协效增韧剂、3％‑15％的阻燃剂、0.1％‑2％的抗滴落剂。该阻燃PCABS组合物，通过YBL‑ABS的挤出生产，可以有效避免材料性能的下降；协效阻燃剂和磷腈阻燃剂的加入，提高阻燃性能的同时，保证材料的韧性不受影响，同时刚性有所提升，避免高温高湿下降解材料物理性能和阻燃性能下降；协效增韧剂，能中和材料中碱性物质，避免其在高温下造成PC的降解；加工方式简单，易于实现工业化，可广泛用于汽车，冰箱，电视机，新能源等行业。

Description

一种阻燃PCABS组合物
技术领域
本发明涉及高分子改性技术领域，尤其是涉及一种阻燃PCABS组合物及其制备方法。
背景技术
PC是一种具有优良物理机械性能的热塑性工程塑料，其透明性和阻燃性优良，具有广阔的应用领域；但由于聚碳酸酯分子链刚性大，熔体粘度高，易产生应力开裂，抗溶剂性差，高温下遇水易分解等缺点，在一定程度上限制了其使用范围。一般通过改性技术，选择合适的ABS种类能降低材料的内应力，并提高材料的韧性；添加冲击改善剂来改善材料的韧性，并提高PC相和ABS的相容性；协效阻燃剂的加入来提高材料的阻燃性能和刚性；但由于ABS和冲击改善剂在合成时，会引入分散剂或其他助剂，制成阻燃PC/ABS组合物后，由于PC分子结构的特点，这些小分子对材料性能是不利的，特别对于材料的水煮后性能的保持率的影响非常大。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种阻燃PCABS组合物，通过ABS材料的选择，结合YBL-ABS的生产，同时选择耐水解性能更优异的磷腈类阻燃剂，保证了材料在水煮后物理性能和阻燃性能的保持，拓展了其的应用范围。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种阻燃PCABS组合物，包括如下质量百分比的原料配方：50％-80％的聚碳酸酯(PC)、5％-16％的丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物(ABS)、5％-10％的增韧剂、1％-5％的协效阻燃剂、0.1％-2％的协效增韧剂、3％-15％的阻燃剂、0.1％-2％的抗滴落剂。
进一步地，所述聚碳酸酯的数均分子量为20000-40000。
优选的，所述聚碳酸酯的数均分子量为30000-40000。
进一步地，所述ABS的制备方法为乳液法或本体法。
优选的，所述ABS的制备方法为本体法。
进一步地，所述增韧剂为辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、核壳结构的硅系增韧剂中的一种或几种，所述核壳结构的硅系增韧剂中，核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯。
优选的，所述增韧剂为核为核为有机硅/丙烯酸、壳为甲基丙烯酸甲酯的核壳结构的硅系增韧剂。
进一步地，所述含磷无卤阻燃剂为烷氧基环三磷腈阻燃剂和苯氧基环三磷腈阻燃剂中的一种或两种。
优选的，所述含磷无卤阻燃剂为磷腈类阻燃剂，所述磷腈类阻燃剂为聚烷氧基磷腈阻燃剂、聚芳氧基磷腈阻燃剂和含环三聚磷腈聚合物中的一种或几种。
优选的，所述含磷无卤阻燃剂为六苯氧基环三磷腈。
进一步地，所述协效增韧剂为氧化聚乙烯润滑剂、聚乙烯-丙烯酸共聚物润滑剂、聚乙烯润滑剂中的一种或几种，酸值为20-120。
优选的，所述协效增韧剂的酸值为40-110。
进一步地，所述协效阻燃剂为滑石粉、高岭土、硅灰石、云母、埃洛石、蛭石中的一种或几种的混合物。
一种权利要求1～9任一项所述的阻燃PCABS组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量百分比称取ABS，增韧剂，抗滴落剂，协效增韧剂放入高混机中，高混机的温度为20℃-50℃，混合时间为1-5min，混合均匀，得到预混料；
2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210℃，二区温度190-240℃，三区温度190-250℃，四区温度190-260℃，五区温度190-260℃，六区温度190-260℃，七区温度190-260℃，八区温度190-260℃，九区温度190-260℃，十区温度190-260℃，十一区温度190-280℃，主机转速250-600转/分钟，制得YBL-ABS塑料颗粒；
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1；
在双螺杆挤出机的螺筒第三段和第五段分别注入浓度为95％以上的氮气，同时在螺筒的第七段和第十段设置双真空设备；
3)将制得的YBL-ABS在80℃下烘干6小时后，和阻燃剂、协效阻燃剂、PC共混,在螺杆长径比为40:1的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到阻燃PC/ABS组合物，生产完的粒料需在80℃烘干6小时以上再使用。
相对于现有技术，本发明所述的阻燃PCABS组合物及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明所述的一种阻燃PCABS组合物，通过YBL-ABS的挤出生产，配合高浓度氮气的使用，能有效降低ABS，增韧剂和协效阻燃剂中小分子物质，挤出得到YBL-ABS，更能保证各组分物质的均匀分散；通过预处理可以有效避免改性和注塑过程中这些小分子引起PC的降解，造成性能的下降，同时能有效避免后续成型过程中的小分子物质析出等问题。
(2)本发明所述的一种阻燃PCABS组合物，由于协效阻燃剂的加入，能有效提高阻燃性能的同时，保证材料的韧性不受影响，同时刚性有所提升。
(3)本发明所述的一种阻燃PCABS组合物，选用湿热稳定性更优的磷腈阻燃剂，避免了磷酸酯类阻燃剂B在高温高湿下的降解，从而导致材料物理性能和阻燃性能的下降。
(4)本发明所述的一种阻燃PCABS组合物，选用的协效增韧剂，具有一定酸性，这样能在一定程度上中和材料中碱性物质，从而避免其在高温下造成PC的降解。
(5)本发明所述的一种阻燃PCABS组合物，涉及的材料，加工方式简单易得，易于实现工业化，材料可广泛用于汽车，冰箱，电视机，新能源等行业。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1-3
一种阻燃PCABS组合物,其原料配方如表1所示，制备方法为：
1)将ABS、增韧剂、协效增韧剂、抗滴落剂按表1所示重量百分比放入高速混合器中混合3分钟，高混机的温度为35℃，混合均匀，得到预混料；
2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，所述熔融挤出的条件为：一区温度200℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，十一区温度240℃，主机转速400转/分钟，挤出制得YBL-ABS塑料颗粒；
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1；
在双螺杆挤出机的螺筒第三段和第五段分别注入浓度为95％以上的氮气，同时在螺筒的第七段和第十段设置双真空设备；
3)将制得的YBL-ABS在80℃下烘干6小时后，按表1所示重量百分比和阻燃剂、协效阻燃剂、PC共混,在螺杆长径比为40:1的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到阻燃PC/ABS组合物。
对比例1-5、对比例7
按如表1所示质量百分比称取各组分，制备方法为：
1)将ABS、增韧剂、协效增韧剂、抗滴落剂按表1所示重量百分比放入高速混合器中混合3分钟，高混机的温度为35℃，混合均匀，得到预混料；
2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，所述熔融挤出的条件为：一区温度200℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，十一区温度240℃，主机转速400转/分钟，挤出制得YBL-ABS塑料颗粒；
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1；
在双螺杆挤出机的螺筒第三段和第五段分别注入浓度为95％以上的氮气，同时在螺筒的第七段和第十段设置双真空设备；
3)将制得的YBL-ABS在80℃下烘干6小时后，和阻燃剂、协效阻燃剂、PC共混，在螺杆长径比为40:1的双螺杆挤出机中挤出造粒。
对比例6
按如表1所示质量百分比称取各组分，制备方法为：
1)将ABS、增韧剂、协效增韧剂、抗滴落剂、阻燃剂、协效阻燃剂、PC按表1所示重量百分比放入高速混合器中混合3分钟，高混机的温度为35℃，混合均匀，得到混合料；
2)将混合料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，所述熔融挤出的条件为：一区温度200℃，二区温度200℃，三区温度210℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，十区温度220℃，十一区温度240℃，主机转速400转/分钟，在螺杆长径比为48:1的双螺杆挤出机中挤出造粒；
在双螺杆挤出机的螺筒第三段和第五段分别注入浓度为95％以上的氮气，同时在螺筒的第七段和第十段设置双真空设备。
原料的型号和生产厂家
原料 型号 厂家
聚碳酸酯 1300-10NP 韩国LG
ABS ABS 8434 高桥石化
增韧剂 S-2001 日本三菱丽阳
阻燃剂A FP-110(六苯氧基环三磷腈) 日本伏见制药
阻燃剂B PhireGuard BDP 江苏雅克
协效阻燃剂 AH-1250N6 龙胜华美
协效增韧剂 A-C 395A 霍尼韦尔
抗滴落剂(聚四氟乙烯) AD541 常州振氟
测试例
将实施例和对比例得到的粒料注塑成相应试样进行测试，各性能的测试标准或方法为：
拉伸强度：测试标准ISO 527，在Zwick电子万能试验机上测试；
弯曲强度：测试标准ISO 178，在Zwick电子万能试验机上测试；
悬臂梁缺口冲击：测试标准ISO 180，在Zwick电子万能试验机上测试；
阻燃等级：测试标准UL94。
测试结果见表1和表2。
表1实施例1-3和对比例1-7的具体配比(重量份)及其测试性能结果
Figure BDA0002300959730000061
Figure BDA0002300959730000071
实施例1至对比例5以及对比例7为先制备YBL-ABS后，再和配方中其他组分制备阻燃PCABS组合物，对比例6是一步法制备的阻燃PCABS组合物，具体性能如上表。
由对比例5、对比例7和对比例6可以看出，经高温水煮后，对比例5和对比例7的缺口冲击强度高于对比例6的缺口冲击强度，一步法制备的阻燃PCABS组合物，高温水煮后的材料强度明显较低；
由实施例1-3和对比例2可以看出，实施例1-3所得材料的刚性、韧性以及阻燃性能均高于对比例2所得材料，协效阻燃剂的加入，能有效提高阻燃性能的同时，保证材料的韧性不受影响，同时刚性有所提升；
由实施例1-3和对比例5、对比例7可以看出，实施例1-3所得材料经高温水煮后物理性能和阻燃性能未发生明显变化，对比例5和对比例7的材料物理性能和阻燃性能均有明显下降，相较于磷酸酯类阻燃剂B，添加磷腈阻燃剂，可以避免材料在高温高湿条件下，材料物理性能和阻燃性能的下降；
由实施例1-3和对比例1可以看出，经高温水煮后，实施例1-3的缺口冲击强度高于对比例1的缺口冲击强度，添加协效增韧剂的材料强度明显高于未添加协效增韧剂的材料强度；
由实施例1-3和对比例3可以看出，对比例3的阻燃性能明显弱于实施例1-3，阻燃剂的添加量需要控制在合理的范围内，超出特定的比例后，阻燃性能会受到较大影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃PCABS组合物，其特征在于：包括如下质量百分比的原料配方：50％-80％的聚碳酸酯(PC)、5％-16％的丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物(ABS)、5％-10％的增韧剂、1％-5％的协效阻燃剂、0.1％-2％的协效增韧剂、3％-15％的阻燃剂、0.1％-2％的抗滴落剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的数均分子量为20000-40000。
3.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述ABS的制备方法为乳液法或本体法。
4.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述增韧剂为辛烯-乙烯共聚物接枝马来酸酐POE-MAH、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS、核壳结构的硅系增韧剂中的一种或几种，所述核壳结构的硅系增韧剂中，核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述含磷无卤阻燃剂为磷腈类阻燃剂，所述磷腈类阻燃剂为聚烷氧基磷腈阻燃剂、聚芳氧基磷腈阻燃剂和含环三聚磷腈聚合物中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述含磷无卤阻燃剂为烷氧基环三磷腈阻燃剂和苯氧基环三磷腈阻燃剂中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述协效增韧剂为氧化聚乙烯润滑剂、聚乙烯-丙烯酸共聚物润滑剂、聚乙烯润滑剂中的一种或几种，酸值为20-120。
8.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述协效阻燃剂为滑石粉、高岭土、硅灰石、云母、埃洛石、蛭石中的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的阻燃PCABS组合物，其特征在于：所述聚碳酸酯的数均分子量为30000-40000，所述ABS的制备方法为本体法，所述增韧剂为核为核为有机硅/丙烯酸、壳为甲基丙烯酸甲酯的核壳结构的硅系增韧剂，所述含磷无卤阻燃剂为六苯氧基环三磷腈，所述协效增韧剂的酸值为40-110。
10.一种权利要求1～9任一项所述的阻燃PCABS组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按重量百分比称取ABS，增韧剂，协效增韧剂，抗滴落剂放入高混机中，高混机的温度为20℃-50℃，混合时间为1-5min，混合均匀，得到预混料；
2)将预混料从双螺杆挤出机的主喂料口投入，所述熔融挤出的条件为：一区温度180-210℃，二区温度190-240℃，三区温度190-250℃，四区温度190-260℃，五区温度190-260℃，六区温度190-260℃，七区温度190-260℃，八区温度190-260℃，九区温度190-260℃，十区温度190-260℃，十一区温度190-280℃，主机转速250-600转/分钟，制得YBL-ABS塑料颗粒；
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1；
在双螺杆挤出机的螺筒第三段和第五段分别注入浓度为95％以上的氮气，同时在螺筒的第七段和第十段设置双真空设备；
3)将制得的YBL-ABS在80℃下烘干6小时后，和阻燃剂，协效阻燃剂，PC共混,在螺杆长径比为40:1的双螺杆挤出机中挤出造粒，得到阻燃PC/ABS组合物。
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