CN112646341A

CN112646341A - 无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度pc/asa合金的制备工艺

Info

Publication number: CN112646341A
Application number: CN202011364315.6A
Authority: CN
Inventors: 郭继光; 贺炅皓
Original assignee: Otsuka Material Science And Technology Shanghai Co ltd; Zhangjiagang Otsuka Chemical Co ltd
Current assignee: Otsuka Material Science And Technology Shanghai Co ltd; Zhangjiagang Otsuka Chemical Co ltd
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2021-04-13

Abstract

本申请公开了一种无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，依次包括如下步骤：S1按质量份数准备如下原料：PC树脂75～90份、ASA树脂10～25份、相容剂1～5份、微胶囊化处理的磷腈阻燃剂5～10份、抗静电剂3～5份、钛酸钾纤维5～10份、聚四氟乙烯3～5份、紫外吸收剂0～0.5份、加工助剂0.5～2份；S2将上述原料在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，进行熔融混合挤出造粒，所述回转式混合机回转速度为60～120rpm，混合时间为5～10min，所述双螺杆挤出机吐出量为100～200Kg/h，转速为200～400rpm，机筒各段温度为210±20℃，机头温度为225±10℃，真空段抽出压力为‑0.08±0.02MPa。本发明得到了高强度、高耐磨、抗静电、无卤阻燃PC/ASA合金材料及其制备方法。

Description

无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺

技术领域

本发明涉及工程塑料复合材领域，特别涉及一种无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺。

背景技术

聚碳酸酯(PC)具有良好的力学性能，较宽的使用温度范围。但是PC也存在不足之处，如熔体粘度大，加工成型困难，制品易翘曲；缺口敏感性大，易产生应力开裂等。这些问题使得PC的应用受到一定的限制。ABS塑料，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚的高分子材料，在PC改性中有着广泛的使用，ABS的加入能够改善PC的成型加工性能，应力开裂。但由于ABS中含有不饱和双键导致ABS树脂耐热性、耐候性较差。相比ABS，ASA结构中不含不饱和双键，因此有着更好的耐候性和耐高温性以及抗冲击性，具有更广阔的发展前景。

PC合金汽车工业、电子电气等行业中已有广泛应用，同时对于材料的阻燃性有一定的要求。PC中常用的阻燃剂包括卤系阻燃剂，如四溴双酚A(TBBPA)、十溴二苯醚(DBOPO)和聚二溴苯醚(PDBPO)等。卤系阻燃剂能够有效的提高合金的阻燃性，但是在燃烧时会产生大量腐蚀性气体，造成二次伤害。无机阻燃剂，如氢氧化铝和氢氧化镁等，无机阻燃剂阻燃效率较低，添加量较高，对于合金力学性能有不利影响。PC电绝缘性较好，静电易累积，限制了PC的应用。因此，本发明目的在于制备一种具有优良性能的PC/ASA合金材料，该合金材料具有优异的力学强度、耐磨性、耐候性、优良成型加工性、阻燃性以及抗静电性。

在阻燃改性方面，绿色环保的无卤阻燃已成为业界的需求，此外阻燃剂熔点一般较低，生产加工存在问题，以及加入后对于材料强度等方面的不利影响也急需解决。目前对于PC/ASA阻燃材料已有了较多研究，但行业对于一款综合性能优良的PC/ASA合金材料依然有着迫切的需求。

CN108912642A涉及一种抗静电、低烟、无卤阻燃PC/ABS合金材料及其制备工艺，其中ABS耐热性、耐候性较差，材料难以满足在严苛的户外条件下使用的要求。

CN106147193A涉及一种耐候型的无卤阻燃PC/ASA合金及其制备方法，其中阻燃剂采用了磷系阻燃剂，阻燃效率较低，且对于材料的抗静电性，耐磨性等方面没有涉及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本申请实施例公开了一种无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，依次包括如下步骤：

S1按质量份数准备如下原料：PC树脂75～90份、ASA树脂10～25份、相容剂1～5份、微胶囊化处理的磷腈阻燃剂5～10份、抗静电剂3～5份、钛酸钾纤维5～10份、聚四氟乙烯3～5份、紫外吸收剂0～0.5份、加工助剂0.5～2份；

S2将上述原料在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，进行熔融混合挤出造粒，所述回转式混合机回转速度为60～120rpm，混合时间为5～10min，所述双螺杆挤出机吐出量为100～200Kg/h，转速为200～400rpm，机筒各段温度为210±20℃，机头温度为225±10℃，真空段抽出压力为-0.08±0.02MPa。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述PC树脂密度为1.15～1.25g/cm³，熔融指数为5～25g/10min(300℃1.2kg)，所述ASA树脂密度为1.00～1.10g/cm³，熔融指数为10～30g/10min(220℃10kg)，所述PC树脂和ASA树脂的质量份数之和为100份。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述相容剂包括POE-g-MAH、HDPE-g-MAH和PP-g-MAH中的至少一种。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，微胶囊化处理的磷腈阻燃剂粒径为1-20微米。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述抗静电剂包括聚醚型、季铵盐型和磺酸盐型中的至少一种。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述聚四氟乙烯特征密度为2.1～2.3g/cm³，粒径为20～35微米。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述紫外吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类中的至少一种。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，所述加工助剂包括润滑剂以及抗氧剂，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种，所述抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸酯、硫代酯类中的至少一种。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，微胶囊化处理的磷腈阻燃剂的制备方法依次包括如下步骤：

a将磷腈阻燃剂溶于丙酮溶剂中；

b室温下将环氧树脂用乙醇和丙酮进行溶解，分散完全后与步骤a得到的溶液混合搅拌，待混合完全后，将温度逐渐升至50℃，并逐渐滴加环氧树脂的固化剂，继续搅拌并进行冷凝回流，反应持续5小时左右，将反应物抽滤，洗涤，干燥，即得到微胶囊化的磷腈阻燃剂。

优选的，在上述无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺中，步骤a中，磷腈阻燃剂与丙酮的质量份数比为1:5。

本发明提供了一种高强度、高耐磨、抗静电、无卤阻燃PC/ASA合金材料及其制备方法。通过将PC与ASA合金化的方法，提高PC的加工性，改善PC成型加工和应力开裂的缺点。采用经过微胶囊化的磷腈阻燃剂对合金进行无卤改性。该阻燃剂经微胶囊处理后适用于高温加工，具有不迁移低挥发、阻燃效率高、对材料力学性能及耐热性影响小的特点。制备的PC/ASA合金，能够拓宽PC在汽车工业及电子电气行业中的应用，具有高强度、高耐磨、耐候性、抗静电以及无卤阻燃等性能，能够在室外苛刻环境下使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中微胶囊化处理的磷腈阻燃剂的SEM照片。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将1份磷腈阻燃剂按质量份数均溶于5份丙酮中；将环氧树脂室温下用乙醇和丙酮进行溶解，待分散完全后将两溶液均匀混合。将反应釜温度逐渐升至50℃，并逐渐滴加环氧树脂固化剂，反应釜内持续搅拌并进行冷凝回流，温度保持在50±5℃，反应时间控制在5小时。将反应物抽滤，用水持续洗涤，再经过真空干燥箱80℃下干燥12小时，得到微胶囊化磷腈阻燃剂，见图1。

将90份PC树脂、10份ASA树脂、1份POE-g-MAH、5份微胶囊化磷腈阻燃剂、5份聚醚酰胺亚胺、10份钛酸钾纤维、5份PTFE、0.2份2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、1份季戊四醇硬脂酸酯及0.5份亚磷酸酯在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，经螺杆式送料器进行熔融混合挤出造粒。使用的回转式混合机，回转速度60rpm，混合时间10min。双螺杆挤出机吐出量150Kg/h，转速250rpm，机筒各段温度210℃，机头温度225℃，真空段抽出压力-0.1MPa。

实施例2

将1份磷腈阻燃剂按质量份数均溶于5份丙酮中；将环氧树脂室温下用乙醇和丙酮进行溶解，待分散完全后将两溶液均匀混合。将反应釜温度逐渐升至50℃，并逐渐滴加环氧树脂固化剂，反应釜内持续搅拌并进行冷凝回流，温度保持在50±5℃，反应时间控制在5小时。将反应物抽滤，用水持续洗涤，再经过真空干燥箱80℃下干燥12小时，得到微胶囊化磷腈阻燃剂。

将90份PC树脂、10份ASA树脂、1份POE-g-MAH、10份微胶囊化磷腈阻燃剂、5份聚醚酰胺亚胺、10份钛酸钾纤维、5份PTFE、0.2份2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、1份季戊四醇硬脂酸酯及0.5份亚磷酸酯在回转式混合机混合后，从双螺杆挤出机主下料口投入，经螺杆式送料器进行熔融混合挤出造粒。使用的回转式混合机，回转速度60rpm，混合时间10min。双螺杆挤出机吐出量150Kg/h，转速250rpm，机筒各段温度210℃，机头温度225℃，真空段抽出压力-0.1MPa

将实施例1、2与典型对比例(PC/15％磷系阻燃剂)得到的产品进行对比，结果如下：

项目	实施例1	实施例2	对比例
				拉伸强度MPa	70	60	50
断裂伸长率％	90	80	55
				弯曲强度MPa	95	85	75
缺口冲击强度J/m	650	610	142
				动摩擦系数	0.15	0.15	0.45
比磨耗*10<sup>-1</sup>mm<sup>3</sup>/N.km	0.050	0.052	0.847
				UL94阻燃性能	1.6mm V-0	0.8mm V-0	1.6mm V-0
表面电阻	3.0×10<sup>9</sup>	2.5×10<sup>9</sup>	5.0×10<sup>13</sup>

本发明制备的复合材性能如上表，力学性能，抗静电性，摩擦性能以及阻燃效率都超过了典型对比例。

本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims

1.一种无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，依次包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述PC树脂密度为1.15～1.25g/cm³，熔融指数为5～25g/10min,所述ASA树脂密度为1.00～1.10g/cm³，熔融指数为10～30g/10min，所述PC树脂和ASA树脂的质量份数之和为100份。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述相容剂包括POE-g-MAH、HDPE-g-MAH和PP-g-MAH中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，微胶囊化处理的磷腈阻燃剂粒径为1-20微米。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述抗静电剂包括聚醚型、季铵盐型和磺酸盐型中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述聚四氟乙烯特征密度为2.1～2.3g/cm³，粒径为20～35微米。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述紫外吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，所述加工助剂包括润滑剂以及抗氧剂，所述润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种，所述抗氧剂包括受阻酚、亚磷酸酯、硫代酯类中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，微胶囊化处理的磷腈阻燃剂的制备方法依次包括如下步骤：

a将磷腈阻燃剂溶于丙酮溶剂中；

10.根据权利要求9所述的无卤阻燃、抗静电、高耐磨、高强度PC/ASA合金的制备工艺，其特征在于，步骤a中，磷腈阻燃剂与丙酮的质量份数比为1:5。