CN111484722A - 一种高抗冲阻燃增强pc/abs合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料及其制备方法。该PC/ABS合金材料的质量份数组成如下：聚碳酸酯42.8～68.9份；ABS：20～30份；玻璃纤维填充物10～20份；偶联剂：0.3～0.8份；增韧剂：3.0～7.0份；阻燃剂：0.2～1.0份；抗滴落剂：0.1～0.5份；抗氧剂0.4～1.0份；润滑剂0.2～1.0份。本发明的优势在所制备的玻璃纤维增强PC/ABS合金材料具有高抗冲、高阻燃的特性，符合电子电器行业材料的要求，即能提高零部件的机械强度，也可以达到高抗冲、高阻燃的效果，与传统的玻璃纤维增强聚碳酸酯相比，可以达到更为理想的刚韧平衡，而且制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。

Description

一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯由于具有优良的力学性能、尺寸稳定性、透明性、耐候性等特性，在汽车行业、电子电气、办公设备等领域内得到了普遍的应用，但其也存在着如成型加工性能差、容易应力开裂以及缺口敏感性差等缺陷，玻璃纤维具有拉伸强度高、吸收冲击能力大、弹性系数、耐热性好、价格便宜等优点，常被当作增强相来制备聚合物、橡胶等复合材料，单一的聚碳酸酯树脂很难满足各种各样的要求，为了得到机械性能优异的聚碳酸酯材料，用玻璃纤维对其进行改性，使其拉伸强度、弯曲模量等力学性能得到明显提高，还可以改善其尺寸稳定性、耐热性、耐摩擦性等性能，使其在机械、仪器仪表、电子电器等领域广泛应用。
玻璃纤维增强聚碳酸酯问题主要在于：玻璃纤维填充改性聚碳酸酯提高了材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、耐磨性，降低吸水性、蠕变和成型收缩率等性能，但却因为聚碳酸酯冲击性能对玻璃纤维填充物比较敏感，使其抗冲击能力明显下降，限制了玻璃纤维PC/ABS合金材料的应用范围；聚碳酸酯本身虽具有一定的阻燃性，氧指数为21份~24份，阻燃性能达UL94 V-2级，但玻璃纤维的加入会降低聚碳酸酯的阻燃性，因此要达到更高的阻燃等级，满足各个领域，尤其是电子电器领域对聚碳酸酯材料的要求，必须对聚碳酸酯进行阻燃改性。
综上所述，有必要开发出一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料。
发明内容
本发明克服现有技术中的不足，提供一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料。该材料具有高抗冲、高阻燃、高强度的特性，符合电子电器领域材料的要求，与传统的聚碳酸酯相比，可以达到更为理想的刚韧平衡，而且制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。本发明采用的技术方案如下：
其原料按质量分数计，详细配方如下：
聚碳酸酯72.8～88.9份
ABS：20～30份
玻璃纤维填充物10～20份
偶联剂：0.3～0.8份
增韧剂：3.0～7.0份
阻燃剂：0.2～1.0份
抗氧剂：0.4～1.0份
润滑剂：0.2～1.0份。
1、所述的聚碳酸酯至少为一种聚碳酸酯组成。聚碳酸酯的熔融指数为10-30g/10min（300℃，1.2Kg）。
2、所述的玻璃纤维填充物是有碱玻纤、无碱玻纤、高强度玻纤、耐化学玻纤中至少一种。
3、所述的偶联剂是由硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中至少一种组成。
4、所述的增韧剂是由丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）中至少一种组成。
5、所述的阻燃剂是由有机磷系、硅系、磺酸盐系和PTFE中至少一种组成。
6、所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成。
7、所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚碳酸酯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。
8、所述制备过程：：将聚碳酸酯、ABS、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经偶联剂处理过后的玻璃纤维则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高抗冲、高阻燃、玻璃纤维增强PC/ABS合金材料，加工温度250～280℃，转速220-260r/min、主喂料频率18-25Hz。
9、本发明的有益效果是：
（1）本发明所制备的PC/ABS合金材料具有优良的力学性能、尺寸稳定性，耐气候性，优异的抗冲击性能，以及良好的阻燃性能，与传统材料相比，阻燃性能更好，刚韧更为平衡，解决了玻璃纤维增强聚碳酸酯抗冲击性能差，阻燃能力低的问题，
（2）制备工艺简单、成本较低，易于进行大规模工业化生产。
具体实施方式
一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料由以下质量份数组成：
聚碳酸酯72.8～88.9份
玻璃纤维填充物10～20份
偶联剂：0.3～0.8份
增韧剂：3.0～7.0份
阻燃剂：0.2～1.0份
抗氧剂：0.4～1.0份
润滑剂：0.2～1.0份。
1、优选的，所述的聚碳酸酯至少为一种聚碳酸酯组成。聚碳酸酯的熔融指数为10-30g/10min（300℃，1.2Kg）。
2、优选的，所述的玻璃纤维填充物是有碱玻纤、无碱玻纤、高强度玻纤、耐化学玻纤中至少一种，进一步优选为重庆国际复合材料有限公司的短切玻璃纤维（ECS307）。
3、优选的，所述的偶联剂是由硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中至少一种组成。进一步优选为硅烷偶联剂（KH550）。
4、优选的，所述的增韧剂是由丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）中至少一种组成。进一步优选为美国杜邦公司的EMA（1125AC）。
5、优选的，阻燃剂是由有机磷系、硅系、磺酸盐系和PTFE中至少一种组成。进一步优选为东莞市三威化工有限公司的磺酸盐系阻燃剂SW-202。
6、优选的，所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚碳酸酯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。
7、优选的，所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成。进一步优选为巴斯夫的1010与168。
8、优选的，所述制备过程：：将聚碳酸酯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经偶联剂处理过后的玻璃纤维则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高抗冲、高阻燃、玻璃纤维增强PC/ABS合金材料，加工温度250～280℃，转速220-260r/min、主喂料频率18-25Hz。
以下通过具体的实施例本本发明的内容作进一步的说明。
实施例和对比例的配方组成见表1
表1实施例和对比例的配方组成（质量百分比）
原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
聚碳酸酯 63.1 58.1 52.8 54.7 49.7 58.9
ABS 20 20 20 30 30 30
玻璃纤维 10 15 20 10 10 10
偶联剂 0.5 0.5 0.5 0.3 0.8 0.5
增韧剂 5.0 5.0 5.0 3.0 7.0 0
阻燃剂 0.5 0.5 0.5 0.2 1.0 0
抗氧剂 0.4 0.4 0.4 0.8 1.0 0.4
润滑剂 0.5 0.5 0.8 1.0 0.5 0.2
表1中所使用的润滑剂为IAF，玻璃纤维为无碱短玻纤，直径为13μm，长度3mm，阻燃剂为磺酸盐系阻燃剂SW-202和抗滴落剂PTFE配比为1：1，所使用的抗氧剂为1010和168配比为1:1。
将上述原料按照所述配比称量后，加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，玻璃纤维则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高阻燃、高抗冲、高强度PC/ABS合金材料，加工温度250～280℃。
将加工后得到的复合材料通过表2所示的测试标准进行检测，表3为相应实施例和对比例的测试结果。
检测项目 单位 测试标准
拉伸强度 MPa ISO527-2
弯曲强度 MPa ISO 178
弯曲模量 MPa ISO 178
熔指 g/10min ISO 1133
简支梁梁无缺口冲击强度 KJ/m<sup>2</sup> ISO 179
简支梁梁缺口冲击强度 KJ/m<sup>2</sup> ISO 179
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
拉伸强度 72.5 82.8 92.3 78.5 68.5 79.5
弯曲强度 115.4 135.9 152.3 123.5 96.5 123.4
弯曲模量 3900 4513 5500 4010 3650 4210
熔指 8.9 7.5 10.2 9.3 7.6 10.5
简支梁无缺口冲击强度 95.8 73.5 65.5 86.5 99.3 67.7
简支梁缺口冲击强度 20.4 19.5 15.4 16.7 17.8 13.2
UL 94阻燃等级 V-0 V-0 V-0 V-1 V-0 V-2
通过表3可见，随着增韧剂含量的增加，体系材料的抗冲击能力逐渐提升，但添加量超过5份，该复合材料的抗冲击性能提升不明显，这是由于EMA类弹性体增韧剂含有可以吸收冲击能量的乙烯基，其以球形分散在聚碳酸酯基体中，当材料受到冲击时，其作为应力集中体产生形变吸收能量，同时引发银纹和剪切带的形成，另一方面限制银纹扩展为裂纹，所以随着EMA含量的增加，作为应力集中体的颗粒逐渐增多，吸收的冲击能量越来越多，提高了整个体系的冲击强度，但超过5份时，基体的弹性体超过了其增韧饱和度，所以材料的冲击强度不再增加；实施例1-5较对比例1，无论从冲击强度和阻燃性能都有一定的提升，且当阻燃剂达到0.5份时，体系材料的阻燃等级均可达到V-0。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：是由以下质量份数的原料组成：
聚碳酸酯72.8～88.9份
ABS：20～30份
玻璃纤维填充物10～20份
偶联剂：0.3～0.8份
增韧剂：3.0～7.0份
阻燃剂：0.2～1.0份
抗氧剂：0.4～1.0份
润滑剂：0.2～1.0份。
2.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料复合材料，其特征在于：聚碳酸酯的熔指为10-30g/10min（300℃，1.2Kg）。
3.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维填充物是有碱玻纤、无碱玻纤、高强度玻纤、耐化学玻纤中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的偶联剂是由硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中至少一种组成。
5.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的增韧剂是由丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）中至少一种组成。
6.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的阻燃剂是由有机磷系、硅系、磺酸盐系和PTFE中至少一种组成。
7.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂是由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按1:1的比例复配组成。
8.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的润滑剂是聚乙烯蜡、聚碳酸酯蜡、硬脂酸钙、EBS和TAF中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于：所述的ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的一种。
10.权利要求1～9中任意一项所述的一种高抗冲阻燃增强PC/ABS合金材料，其特征在于，包括以下制备过程：将聚碳酸酯、增韧剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃剂按比例加入高速搅拌机混合均匀后，从主喂料加入双螺杆挤出机，经偶联剂处理过后的玻璃纤维则从侧位料加入，经熔融混合挤出、拉条水冷切粒后得到高抗冲、高阻燃、玻璃纤维增强PC/ABS合金材料，加工温度250～280℃，转速220-260r/min、主喂料频率18-25Hz。
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