CN114031920B - 一种免喷涂无卤阻燃pc/abs合金及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法和应用。所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，包括如下重量份的组分：PC70～85份，ABS 10～15份，无卤阻燃剂8～15份，润滑剂0.2～1份，抗氧剂0.2～1份，珠光颜料1～4份，色粉0.5～1.5份，所述珠光颜料的平均粒径为6～40μm，所述色粉的平均粒径为0.02～0.1μm。本发明开发了一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，通过特定粒径的珠光颜料与色粉进行复配，协同较小添加量的无卤阻燃剂，使得合金表面具有优异的金属效果，且阻燃等级为V0。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的，涉及一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有优良的力学性能和一定的阻燃性，其自带的阻燃性可达到V2级。但是聚碳酸酯(PC)材料也有其缺点，如加工性较差，通常PC是与与苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)共混成PC/ABS合金使用。
随着全球安全规范的持续推出，在工具外壳、开关、接插件等家用电器方面，要求使用的塑料材料具有良好的阻燃性能，阻燃性必须达到V0级。同时，出于美观的需求，PC/ABS合金注塑成型后还需要在表面喷涂金属漆成为金属外观效果，然而喷涂金属漆不仅生产工艺复杂、效率低、成本高，还会残留有毒有害物质，威胁人们的身体健康。近年来已有现有技术报道了免喷涂材料，通过在树脂基材中填充金属颜料、珠光颜料等特殊效果颜料以达到其特殊的金属质感和色彩。
由于传统的阻燃剂在燃烧时会释放一些易致癌的物质，很多国家及地区已经对部分含卤阻燃剂实行了禁令，要求使用无卤阻燃剂进行替代。然而无卤阻燃剂只有在较高的添加量下才能有良好的阻燃效果，但其加工性能较差，在树脂基体中易析出，且自身显色明显，以较高添加量加至免喷涂材料中会使得效果颜料无法显示出良好的金属光泽和金属效果。
已有现有技术公开了一种高光泽金属质感免喷涂、环保阻燃ABS材料，包括ABS树脂、ABS无卤阻燃母粒、PMMA树脂、金属粉、增韧剂等组分。但该ABS材料在某些实施例中阻燃等级仅达到V1，不满足实际产品的阻燃需求。
因此，需要开发出一种金属效果良好的免喷涂、无卤阻燃的PC/ABS合金。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的免喷涂金属效果差、阻燃效果差的缺陷，提供一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，通过珠光颜料与特定粒径的色粉进行复配，获得了兼具优异免喷涂金属效果和阻燃性能的PC/ABS合金。
本发明的另一目的在于提供上述PC/ABS合金的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述PC/ABS合金在制备工具外壳、开关、接插件中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，包括如下重量份的组分：
PC70～85份，
ABS 10～15份，
无卤阻燃剂8～15份，
润滑剂0.2～1份，
抗氧剂0.2～1份，
珠光颜料1～4份，
色粉0.5～1.5份，
所述珠光颜料的平均粒径为6～40μm，所述色粉的平均粒径为0.02～0.1μm。
珠光颜料可以依靠光线的折射、反射和透射使得材料表现出优异金属光泽效果，且金属光泽柔和、闪烁，能再现自然界珍珠、贝壳、珊瑚及金属所具有的绚丽色彩。
在本发明的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金中，珠光颜料的平均粒径为6～40μm，色粉的平均粒径为0.02～0.1μm。色粉颗粒均匀地分散在珠光颜料周围，通过协同作用使得免喷涂金属效果得到很好的呈现。如果珠光颜料粒径与色粉的粒径超出此范围，则会导致珠光颜料被色粉遮蔽，金属效果差，或PC/ABS合金表面颜色复杂、难以展现良好的免喷涂金属光泽。
同时，珠光颜料一般能够耐受600～800℃的高温，在材料中添加珠光颜料有助于其阻燃性能的提升，能够在无卤阻燃剂较小添加量的情况下获得V0等级的阻燃性能，进一步降低了无卤阻燃剂对于免喷涂金属效果的负面影响。
优选地，所述珠光颜料平均粒径为10～30μm，色粉的平均粒径为0.05～0.08μm。
优选地，所述色粉为黑色粉、蓝色粉、红色粉按照质量比1：(0.5～3)：(0.5～3)的混合物。
优选地，所述黑色粉为炭黑、苯胺黑或乙炔炭黑中的一种或几种，所述蓝色粉为酞菁蓝、群青蓝或钴蓝中的一种或几种，所述红色粉为萘环酮红35、铁红或蒽醌红中的一种或几种。
优选地，所述珠光颜料与色粉的质量比为(1～5)∶1。
更优选地，所述珠光颜料与色粉的质量比为(2～3)∶1。
优选地，所述无卤阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)(简称BDP)、氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或几种。
优选地，所述无卤阻燃剂的质量与珠光颜料和色粉的质量和之比为(3～5)∶1。
更优选地，所述无卤阻燃剂的质量与珠光颜料和色粉的质量和之比为(3.5～4.5)∶1。
优选地，所述PC在300℃、1.2kg负荷下的熔体流动速率为8～25g/10min。
优选地，所述ABS在230℃、2.16kg负荷下的熔体流动速率为9～27g/10min。
所述熔体流动速率的检测方法按照ISO 1133:2005。
优选地，所述PC与ABS的质量比为(7～8.5)：1。
当PC与ABS满足上述质量比时，本发明的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金具有更优的金属光泽、珠光效果。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡、多元醇酯或硬脂酸盐中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种。
可选地，所述抗氧剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂168。
本发明还保护上述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PC、润滑剂、抗氧剂和色粉混合，得到第一混合料；将ABS、珠光颜料混合，得到第二混合料；
S2.将第一混合料加至挤出机的主喂料口，将第二混合料加至挤出机的第五节螺筒喂料口，将无卤阻燃剂加至挤出机的第八节螺筒喂料口，经熔融混合，挤出造粒，得到所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆长径比为40～48:1。
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出工艺为：一区温度：120～200℃，二区温度：220～250℃，三区温度：220～250℃，四区温度：220～250℃，五区温度：220～250℃，六区温度：220～250℃，七区温度：220～250℃，八区温度：220～250℃，九区温度：220～250℃，十区温度：220～250℃，十一区温度：220～250℃，机头温度：220～250℃；主机转速：400～900rpm。
本发明还保护上述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金在制备工具外壳、开关、接插件中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明开发了一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，通过特定粒径的珠光颜料与色粉进行复配，协同较小添加量的无卤阻燃剂，使得合金表面具有优异的金属效果，且阻燃等级为V0。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；
本发明实施例及对比例中的使用的色粉，为黑色粉、蓝色粉、红色粉的混合物，其中：
色粉-1为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.05μm；
色粉-2为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.08μm；
色粉-3为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.1μm；
色粉-4为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.02μm；
色粉-5为黑色粉(苯胺黑)、蓝色粉(钴蓝)、红色粉(蒽醌红)按照质量比1：3：0.5混合物，平均粒径为0.05μm；
色粉-6为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.3μm；
色粉-7为黑色粉(炭黑)、蓝色粉(酞菁蓝)、红色粉(萘环酮红35)按照质量比1：2：2混合物，平均粒径为0.01μm。
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～19
实施例1～19分别提供一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，组分含量见表1，制备方法如下：
S1.按照表1将PC、润滑剂、抗氧剂和色粉混合，得到第一混合料；将ABS、珠光颜料混合，得到第二混合料；
S2.将第一混合料加至双螺杆挤出机的主喂料口，将第二混合料加至双螺杆挤出机的第五节螺筒喂料口，将无卤阻燃剂加至双螺杆挤出机的第八节螺筒喂料口，经熔融混合，挤出造粒，得到免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金；
其中挤出工艺为：一区温度：120～200℃，二区温度：220～250℃，三区温度：220～250℃，四区温度：220～250℃，五区温度：220～250℃，六区温度：220～250℃，七区温度：220～250℃，八区温度：220～250℃，九区温度：220～250℃，十区温度：220～250℃，十一区温度：220～250℃，机头温度：220～250℃；主机转速：400～900rpm；螺杆长径比为48:1。
表1实施例1～19的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的组分含量(重量份)
对比例1～8
对比例1～8分别提供一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，组分含量见表2，制备方法与实施例相同。
表2对比例1～8的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的组分含量(重量份)
性能测试
对上述实施例及对比例制得的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金进行性能测试，具体方法如下：
阻燃性：测试标准依据UL94，测试条件：温度23℃±2℃，相对湿度45％-55％；
免喷涂效果：将免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金注塑为制件，目视评价免喷涂效果，评价等级具体为：1级，制件表面无流痕、无熔接线等外观缺陷；2级，制件表面无流痕，有轻微熔接线但无其他外观缺陷；3级，制件表面有轻微流痕、有轻微熔接线但无其他外观缺陷；4级，制件表面有明显流痕或有明显熔接线但无其他外观缺陷；5级，制件表面有明显流痕和明显熔接线，同时有其他外观缺陷。
实施例及对比例的测试结果见表3和表4。
表3实施例1～19的测试结果
根据表3的测试结果，本发明各实施例制备的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金均具有良好的阻燃性，阻燃等级为V-0；免喷涂效果良好，部分实施例达到了1级免喷涂效果，即制件表面无流痕、无熔接线等外观缺陷。
由实施例1～9的测试结果可以看出，珠光颜料平均粒径为10～30μm，色粉的平均粒径为0.05～0.08μm时，材料的免喷涂效果更优；实施例2制备的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的珠光颜料平均粒径为20μm，色粉的平均粒径为0.05μm，免喷涂效果相对最优。
由实施例1和实施例10～12，珠光颜料与色粉的质量比为(2～3)∶1时，免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的免喷涂金属效果更优。
由实施例1、实施例13～15，无卤阻燃剂的质量与珠光颜料和色粉的质量和之比在(3.5～4.5)∶1的范围内时，免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的免喷涂效果为1级，相对更好。
由实施例1、实施例16～17，实施例17的免喷涂效果相对略差，因此PC与ABS的质量比优选为(7～8.5)：1。
表4对比例1～8的测试结果
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 阻燃性 | V0 | V0 | V0 | V0 | V0 | V0 | V0 | V2 |
| 免喷涂效果 | 4级 | 4级 | 4级 | 4级 | 5级 | 4级 | 4级 | 3级 |
对比例1和2中，珠光颜料的平均粒径过大或过小，对比例3和4中，色粉的平均粒径过大或过小，制得的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的免喷涂效果仅为4级，没有达到良好的金属效果。
对比例5中珠光颜料替换为金属粉，免喷涂效果为5级；对比例6中不含色粉，免喷涂效果为4级。对比例7中，无卤阻燃剂含量较多，对免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的金属效果负面影响较大；对比例8中无卤阻燃剂含量过少，制得的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金阻燃性能较差。
这表示本发明的免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金中珠光颜料、色粉和无卤阻燃剂通过协同增效作用，使得合金材料在具有优异阻燃性能的基础上，兼具良好的免喷涂效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，包括如下重量份的组分：
PC 70～85份，ABS10～15份，无卤阻燃剂8～15份，润滑剂0.2～1份，抗氧剂0.2～1份，珠光颜料1～4份，色粉0.5～1.5份，
所述珠光颜料的平均粒径为6～40μm，所述色粉的平均粒径为0.02～0.1μm；所述无卤阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述珠光颜料平均粒径为10～30μm，色粉的平均粒径为0.05～0.08μm。
3.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述珠光颜料与色粉的质量比为(1～5)∶1。
4.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述无卤阻燃剂的质量与珠光颜料和色粉的质量和之比为(3～5)∶1。
5.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述色粉为黑色粉、蓝色粉、红色粉按照质量比1：(0.5～3)：(0.5～3)的混合物。
6.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述PC与ABS的质量比为(7～8.5)：1。
7.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述PC在300℃、1.2kg负荷下的熔体流动速率为8～25g/10min。
8.根据权利要求1所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金，其特征在于，所述ABS在230℃、2.16kg负荷下的熔体流动速率为9～27g/10min。
9.权利要求1～8任一项所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PC、润滑剂、抗氧剂和色粉混合，得到第一混合料；将ABS、珠光颜料混合，得到第二混合料；
S2.将第一混合料加至挤出机的主喂料口，将第二混合料加至挤出机的第五节螺筒喂料口，将无卤阻燃剂加至挤出机的第八节螺筒喂料口，经熔融混合，挤出造粒，得到所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金。
10.权利要求1～8任一项所述免喷涂无卤阻燃PC/ABS合金在制备工具外壳、开关、接插件中的应用。
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