CN114149671B - 一种pc/abs组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PC/ABS组合物及其制备方法，涉及高分子改性技术领域。本发明提供了一种PC/ABS组合物，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯55‑90份、ABS树脂2‑18份、增韧剂2‑10份、阻燃剂3‑14份、含硅化合物1‑5份、含氨基的耐水解剂0.3‑2份；其中，所述含硅化合物为聚二甲基硅氧烷。相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明涉及提供的PC/ABS组合物，加工方式简单易得，易于实现工业化，材料可广泛用于实际应用中，特别是新能源、光伏等长期暴露于户外的产品中。
Description
技术领域
本发明涉及高分子改性技术领域，尤其是一种PC/ABS组合物及其制备方法。
背景技术
PC是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，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，难加工，高温下遇水易分解等缺点。一般通过改性技术，通过添加ABS树脂来提高材料的加工性能；通过添加抗冲击改善剂来提高PC和ABS的韧性；但ABS的加入，会使体系的阻燃性能下降，需要添加阻燃剂的方式来提升体系的阻燃性能，但PC、ABS体系中目前多选用磷系阻燃剂，特别是双酚A-双(二苯基磷酸酯)(BDP)应用最广泛，但其在高温高湿的条件下，容易酯基团极易发生降解，产生磷酸酯基团，从而诱导PC的降解，使组合物的性能恶化。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种PC/ABS组合物及其制备方法。本发明通过聚二甲基硅氧烷、耐水解剂的选择，协同改善了材料在高温高湿下材料的力学、阻燃性能的保持率，使材料可以在更严苛的条件下使用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种PC/ABS组合物，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯55-90份、ABS树脂2-18份、增韧剂2-10份、阻燃剂3-14份、含硅化合物1-5份、含氨基的耐水解剂0.3-2份；其中，所述含硅化合物为聚二甲基硅氧烷；所述含氨基的耐水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、二酰肼、尿囊素中的至少一种。
本发明选择的耐水解剂，可以提高材料在高温高湿后力学性能和阻燃性能的保持率；通过含硅化合物的添加，增加PC/ABS组合物的表面的憎水性，可以减低水分对材料的侵蚀作用，进一步降低水分对于材料的降解作用。本发明选用的含硅化合物为聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷是憎水性的，适量的加入具有外润滑的作用，从而使其在这个体系中具有憎水效果。
本发明通过耐水解剂和含硅化合物的协同作用，显示提升了材料在高温高湿下材料的力学和阻燃性能的保持率，使材料可以在更严苛的条件下使用。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷为2-3重量份，含氨基的耐水解剂为1-1.5重量份。
申请人经过大量创造性试验探究后发现，聚二甲基硅氧烷和含氨基的耐水解剂在上述重量份选择下，制备得到的PC/ABS组合物在高温高湿下材料的力学、阻燃性能的保持率更佳。
优选地，所述聚二甲基硅氧烷的数均分子量为130000-2000000。进一步优选地，所述聚二甲基硅氧烷的数均分子量为500000-1000000。申请人经过大量创造性试验探究后发现，聚二甲基硅氧烷的数均分子量对最终PC/ABS组合物的性能有较大影响。聚二甲基硅氧烷的数均分子量过小容易造成析出，造成外观缺陷。
优选地，所述含氨基的耐水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、二酰肼中的至少一种；其中，所有具有二酰肼结构的化合物均可以与含硅化合物协同作用，提升材料在高温高湿下材料的力学和阻燃性能的保持率。
优选地，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率3-20g/10min；进一步优选地，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率3-10g/10min。所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量。
优选地，所述ABS树脂的橡胶相平均粒径为100-900nm；进一步优选地，所述ABS树脂的橡胶相平均粒径为400-900nm。申请人经过大量创造性试验探究后发现，ABS树脂的橡胶相平均粒径为400-900nm时，湿热环境下，加速降解的可能性更小。
优选地，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；所述阻燃剂为双酚A双(磷酸二苯酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、聚烷氧基磷腈阻燃剂、聚芳氧基磷腈阻燃剂、含环三聚磷腈聚合物中的至少一种。
优选地，所述的PC/ABS组合物，还包括以下重量份的组分：抗氧剂0.2-0.6份和润滑剂0.2-0.6份。进一步优选地，所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种；所述润滑剂为硅酮类润滑剂，酯类润滑剂，酰胺类润滑剂，聚乙烯类润滑剂中的至少一种。
此外，本发明提供了所述的PC/ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称量各种原料；
(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；
(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到所述PC/ABS组合物。
优选地，所述步骤(3)中，熔融挤出的条件为：一区温度220-270℃，二区温度220-270℃，三区温度220-270℃，四区温度230-280℃，五区温度230-280℃，六区温度230-280℃，七区温度230-280℃，八区温度230-280℃，九区温度230-280℃，十区温度230-280℃，十一区温度230-280℃，螺杆转速为250-600r/min，螺杆长径比40-48：1。
进一步地，本发明提供了所述的PC/ABS组合物在蓄电池、通信设备、新能源、光伏中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明涉及提供的PC/ABS组合物，加工方式简单易得，易于实现工业化，且由于其具有优异的耐湿热性能保持率，从而可以在户外的环境中长期使用，特别是新能源，光伏等长期暴露于户外的产品中。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
聚碳酸酯1：型号S-2000F，厂家三菱，熔体质量流动速率10g/10min；
聚碳酸酯2：型号1300 03NP，厂家韩国LG，熔体质量流动速率3g/10min；
聚碳酸酯3：型号H-2000F，厂家三菱，熔体质量流动速率20g/10min；
聚碳酸酯4：型号H3000F，厂家三菱，熔体质量流动速率30g/10min；
ABS树脂1：橡胶相平均粒径为100-300nm，型号ABS PA-757，厂家奇美；
ABS树脂2：橡胶相平均粒径为400-900nm，型号ABS 275，厂家高桥石化；
含硅化合物：聚二甲基硅氧烷1：型号KF-96H-100000CS，厂家日本信越；数均分子量130000；
聚二甲基硅氧烷2：型号KF-96H-300000CS，厂家日本信越；数均分子量250000；
聚二甲基硅氧烷3：型号L5-4，厂家瓦克；数均分子量2000000；
聚二甲基硅氧烷4：型号PMX200-10000CST，厂家道康宁；数均分子量70000；
聚二甲基硅氧烷5：型号DM500000，厂家瓦克；数均分子量500000；
聚二甲基硅氧烷6：型号KF-96H-1000000CS，厂家日本信越；数均分子量1000000；
含硅化合物1：二氧化硅QS-10，厂家日本德山；
含硅化合物2：缩水甘油醚氧丙基笼状聚倍半硅氧烷，厂家西安齐岳生物科技有限公司；
耐水解剂1：N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺，市售；
耐水解剂2：已二酸二酰肼，市售；
耐水解剂3：邻苯二甲酸二酰肼，市售；
耐水解剂4：尿囊素，市售；
耐水解剂5：焦磷酸二氢二钠，市售；
增韧剂：具有核壳结构的硅系增韧剂，型号S-2501，市售；
阻燃剂：双酚A双(磷酸二苯酯)，市售；
抗氧剂：抗氧剂1，亚磷酸酯抗氧剂，型号：抗氧剂IRGANOX 168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，市售；抗氧剂2：受阻酚类抗氧剂，型号：抗氧剂IRGANOX 1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯)，市售；
润滑剂：酯类润滑剂，型号GLYCOLUBE-P，市售；
实施例1-19和对比例1-7
表1组分及重量份选择
表2组分及重量份选择
表3组分和重量份选择
实施例1-19及对比例1-7的PC/ABS组合物的组分及重量份选择如表1、表2、表3所示，其中，实施例1-19及对比例1-7的PC/ABS组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按配比称量各种原料；
(2)将步骤(1)中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；
(3)将步骤(2)中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述PC/ABS组合物；其中，熔融挤出的条件为：一区温度220-270℃，二区温度220-270℃，三区温度220-270℃，四区温度230-280℃，五区温度230-280℃，六区温度230-280℃，七区温度230-280℃，八区温度230-280℃，九区温度230-280℃，十区温度230-280℃，十一区温度230-280℃，螺杆转速为250-600r/min，螺杆长径比48：1。
性能测试
将实施例1-19及对比例1-7制备的PC/ABS组合物进行相关性能测试，具体测试方法如下：
(1)悬臂梁缺口冲击强度：测试标准ASTM D256-2010，在Zwick电子万能试验机上测试；本发明制备样品后，测试悬臂梁缺口冲击强度，数据体现为悬臂梁缺口冲击强度1；本发明将样品放置于85％湿度，85℃的环境下，600h后按照相同的测试方法再次测试悬臂梁缺口冲击强度，数据体现为悬臂梁缺口冲击强度2；
(2)阻燃等级：测试标准UL94-2013；本发明制备样品后，测试阻燃效果，数据体现为阻燃等级1；本发明将样品放置于85％湿度，85℃的环境下，600h后按照相同的测试方法再次测试阻燃效果，数据体现为阻燃等级2；高温高湿处理后阻燃等级仍然保持V-0，视为合格；
测试结果如下表4、表5所示；
表4
表5
由上表可知，本发明实施例制备得到的PC/ABS组合物，在模拟恶劣条件，在85％湿度，85℃，600H后，均可以达到阻燃等级不变，悬臂梁缺口冲击强度保持率70％以上。
由实施例1-4对比可知，聚碳酸酯的熔体质量流动速率3-20g/10min时，制备得到的PC/ABS组合物在湿热环境下，悬臂梁缺口冲击强度保持率更佳。
由实施例5-9、实施例1对比可知，聚二甲基硅氧烷的数均分子量为130000-2000000时，悬臂梁缺口冲击强度保持率更佳。聚二甲基硅氧烷的数均分子量过小容易造成析出，造成外观缺陷。由实施例1、对比例1-2对比可知，本发明选用的含硅化合物为聚二甲基硅氧烷，采用其他种类的含硅化合物，难以达到想要的效果。
由实施例10-12、实施例1、对比例7对比可知，本发明制备PC/ABS组合物时选用的耐水解剂是含氨基的耐水解剂，对比例7采用不含氨基的耐水解剂，湿热环境下，悬臂梁缺口冲击强度保持率很差，且阻燃等级下降。本发明在实际实验过程中发现，含氨基的耐水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、二酰肼时，最终制备得到的PC/ABS组合物湿热环境下的性能更佳。
由实施例13、实施例1对比可知，ABS中橡胶相平均粒径为400-900nm时，湿热环境下，加速降解的可能性更小。
由实施例16-19对比可知，聚二甲基硅氧烷为2-3重量份，含氨基的耐水解剂为1-1.5重量份时，制备得到的PC/ABS组合物在高温高湿下材料的性能的保持率更佳。由实施例1、对比例3-6对比可知，在本发明特定重量份的组分选择下，在高温高湿下材料的性能的保持率较佳，不在本发明保护范围内时，保持率有明显的下降。对比例3聚二甲基硅氧烷的重量份过量时，不仅保持率下降，且制备得到的PC/ABS组合物的外观发白，有析出。虽然对比例3、对比例6其强度保持率较高，但是对比例3高温高湿处理后阻燃性能明显下降，阻燃性能不稳定，无法满足阻燃要求，对比例6在常温条件下及高温高湿处理后的阻燃性能明显下降，阻燃性能不高也不稳定，无法满足阻燃要求。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (11)
1.一种PC/ABS组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯55-90份、ABS树脂2-18份、增韧剂2-10份、阻燃剂3-14份、含硅化合物1-5份、耐水解剂0.3-2份；其中，所述含硅化合物为数均分子量为130000-2000000的聚二甲基硅氧烷；所述耐水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺、二酰肼中的至少一种。
2.如权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷为2-3重量份，耐水解剂为1-1.5重量份。
3.如权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷的数均分子量为500000-1000000。
4.如权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率3-20g/10min，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量。
5.如权利要求4所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率3-10g/10min；所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率是根据ASTMD1238使用1.2kg重量并在300℃的温度测量。
6.如权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述ABS树脂的橡胶相平均粒径为100-900nm。
7.如权利要求6所述的PC/ABS组合物，其特征在于，所述ABS树脂的橡胶相平均粒径为400-900nm。
8.如权利要求1所述的PC/ABS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、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、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；所述阻燃剂为双酚A-双（磷酸二苯酯）、间苯二酚双（二苯基磷酸酯）、聚烷氧基磷腈阻燃剂、聚芳氧基磷腈阻燃剂、含环三聚磷腈聚合物中的至少一种。
9.如权利要求1所述的PC/ABS组合物，其特征在于，还包括以下重量份的组分：抗氧剂0.2-0.6份和润滑剂0.2-0.6份。
10.如权利要求1-9任一项所述的PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按配比称量各种原料；
（2）将步骤（1）中各种原料加入混合机中混合均匀，得到混合物料；
（3）将步骤（2）中得到的混合物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到所述PC/ABS组合物。
11.一种如权利要求1-9任一项所述的PC/ABS组合物在蓄电池、通信设备、新能源中的应用。
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