CN114230999A - 一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程塑料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。所述无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包含：55～85重量份的聚碳酸酯树脂；5～20重量份的ABS树脂；5～12重量份的磷氮阻燃剂；2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物；以及其他助剂。本发明提供的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物具有耐热高，性能稳定，易于加工的优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物及其制备方法。
背景技术
PC/ABS合金因为具有良好的加工性，尺寸稳定性，韧性好等优点，而广泛被运用于电子电器，家电，汽车等领域。然而PC/ABS的体积电阻高达1016Ω，难以将产生的电荷及时泄逸，形成的静电可能造成精密仪器失真，存储器破坏等后果。因此，在特定的电子器件中必须具有抗静电功能。
抗静电PC/ABS合金广泛运用于通讯产品，如大型服务器的导风板，笔记本等产品，传统的塑料抗静电改性的材料分主要为碳系，其中包括炭黑、碳纤维、石墨、碳纳米管和石墨烯等，炭黑的添加量大，碳纳米管因与树脂不相容会导致产品性能急剧下降。无卤阻燃PCABS传统的阻燃剂为磷酸酯类，包括磷酸三苯酯，多聚芳基磷酸酯等，磷酸酯类阻燃剂阻燃效率一般，添加量大，而且熔点低，严重降低了PCABS的耐热性。
发明内容
本发明提供一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其包含：
55～85重量份的聚碳酸酯树脂；
5～20重量份的ABS树脂；
5～12重量份的磷氮阻燃剂；
2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物；以及其他助剂。
在一些实施例中，所述聚碳酸酯树脂优选但不限于在300℃/1.2kg条件下熔融指数为8～30g/min的芳香族聚碳酸酯
在一些实施例中，所述其他助剂包含：0.3～0.6重量份的抗滴落剂，4～7重量份的增韧剂，1～3重量份的相容剂，0.5～2重量份的分散剂以及0.5～1重量份的抗氧剂。
在一些实施例中，所述抗滴落剂优选但不限于以丙烯腈为壳，聚四氟乙烯为核的抗滴落剂。
在一些实施例中，所述抗氧剂优选但不限于受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，以亚磷酸酯为辅助抗氧剂。
在一些实施例中，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或有机硅丙烯酸橡胶类改性剂。
在一些实施例中，所述相容剂选自乙烯-丙烯腈丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯腈甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸聚酯中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，所述磷氮阻燃剂为磷腈阻燃剂。
本发明提供一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，包含以下步骤：
将55～85重量份的聚碳酸酯树脂、5～20重量份的ABS树脂、5～12重量份的磷氮阻燃剂、2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂进行熔融混炼。
在一些实施例中，所述其他助剂包含：0.3～0.6重量份的抗滴落剂；4～7重量份的增韧剂；1～3重量份的相容剂；0.5～2重量份的分散剂以及0.5～1重量份的抗氧剂。
在一些实施例中，所述抗滴落剂优选但不限于以丙烯腈为壳，聚四氟乙烯为核的抗滴落剂。
在一些实施例中，所述抗氧剂优选但不限于受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，以亚磷酸酯为辅助抗氧剂。
在一些实施例中，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或有机硅丙烯酸橡胶类改性剂。
在一些实施例中，所述相容剂选自乙烯-丙烯腈丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯腈甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸聚酯中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，所述磷氮阻燃剂为磷腈阻燃剂。
基于上述，与现有技术相比，本发明提供的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物具有耐热高，性能稳定，易于加工的优点。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所指出的结构和/或组分来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
下文将更详细地解释本发明组合物的各个组分。
如本文所使用，冠词“一个/一种”是指一个/一种以及多于一个/一种的，并且不必限制其所指名词为单数。
如本文所使用，除非另有说明，室温为25℃。标准温度和压力为25℃和1个大气压。除非另有说明，一般而言，术语“约”意为包括±10％的方差或范围，与获得所述值相关的实验或仪器误差，并且优选地包括这些中的较大者。
无论本文中各个量的存在的方式如何，它们都应解释为精确地述及至小数点后两位。因此，55重量份意指55.00重量份，同理，0.3重量份意指0.30重量份。
本发明一实施例提供一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包含：
55～85重量份的聚碳酸酯树脂；5～20重量份的ABS树脂；5～12重量份的磷氮阻燃剂；
2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物；以及其他助剂。
其中，所述聚碳酸酯树脂优选但不限于熔融指数为8～30的芳香族聚碳酸酯；
所述其他助剂，包含：
0.3～0.6重量份的抗滴落剂；4～7重量份的增韧剂；1～3重量份的相容剂；
0.5～2重量份的分散剂；以及0.5～1重量份的抗氧剂。
在一些实施例中，所述抗滴落剂优选但不限于以丙烯腈为壳，聚四氟乙烯为核的抗滴落剂。
在一些实施例中，所述抗氧剂优选但不限于受阻酚类抗氧剂为主抗氧剂，以亚磷酸酯为辅助抗氧剂。
在一些实施例中，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或有机硅丙烯酸橡胶类改性剂。
在一些实施例中，所述相容剂选自乙烯-丙烯腈丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯腈甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸聚酯中的一种或几种的组合。
在一些实施例中，所述磷氮阻燃剂为磷腈阻燃剂。
以下实施例用于更为详细的说明本发明，而不以任何方式限制本发明。
本发明实施例和对比例所用原料来源如下，但不限于以下原料：
聚碳酸酯树脂：万华2220；
ABS树脂：奇美757；
磷-氮阻燃剂：山东泰星六苯氧基环三磷腈；
磷酸酯阻燃剂：万盛PX-220；
聚醚酯酰胺化合物：法国阿科玛的MH2030；
抗静电剂：三洋化成NC6321
相容剂：法国阿科玛的AX8900；
分散剂：路润博DP310；
增韧剂：罗门哈斯EXL2690；
抗滴落剂为熵能的3306；
抗氧剂：雅宝AT-76AT-168；
酯交换抑制剂：磷酸二氢钠。
此外，若无特殊说明，所采用的原料也可以为本领域常规市售产品、或者由本领域常规方法制备得到。
表1实施例各组分一览表
表2对比例各组分一览表
实施例和对比例的配方如表1、表2所示；
实施例和对比例中无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照表1中配方，将合成聚碳酸酯树脂、ABS树脂、磷氮阻燃剂、聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂在高混机中预混，高速搅拌1～3分钟；
步骤2：将步骤1混好的原料，在双螺杆挤出机中进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物；
其中，所述双螺杆挤出机的长径比为41，所述双螺杆挤出机的温度范围为225～265℃，螺杆转速优选为300～500rpm；双螺杆挤出机各段的加工温度则分别为：一区温度225～235℃，二区温度225～235℃，三区温度245～255℃，，四区温度245～265℃，五区温度234～245℃，六区温度235～245℃，七区温度225～245℃，八区温度225～235℃，九区温度225～245℃，十区温度225～245℃，机头温度240～255℃。
实施例1
本实施例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包括以下步骤：
步骤1：按照表1中配方，将合成聚碳酸酯树脂、ABS树脂、磷氮阻燃剂、聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂在高混机中预混，高速搅拌1分钟；
步骤2：将步骤1混好的原料，在双螺杆挤出机中进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物；
其中，所述双螺杆挤出机的长径比为41，螺杆转速为400rpm；双螺杆挤出机各段的加工温度则分别为：一区温度225℃，二区温度235℃，三区温度255℃，四区温度260，五区温度245℃，六区温度240℃，七区温度235℃，八区温度230℃，九区温度225℃，十区温度225℃，机头温度250℃。
实施例2
本实施例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包括以下步骤：
步骤1：按照表1中配方，将合成聚碳酸酯树脂、ABS树脂、磷氮阻燃剂、聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂在高混机中预混，高速搅拌2分钟；
步骤2：将步骤1混好的原料，在双螺杆挤出机中进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物；
其中，所述双螺杆挤出机的长径比为41，螺杆转速为400℃；双螺杆挤出机各段的加工温度则分别为：一区温度225℃，二区温度235℃，三区温度255℃，四区温度260，五区温度245℃，六区温度240℃，七区温度235℃，八区温度230℃，九区温度225℃，十区温度225℃，机头温度250℃。
实施例3
本实施例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包括以下步骤：
步骤1：按照表1中配方，将合成聚碳酸酯树脂、ABS树脂、磷氮阻燃剂、聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂在高混机中预混，高速搅拌1.5分钟；
步骤2：将步骤1混好的原料，在双螺杆挤出机中进行熔融塑化、捏合混炼，经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物；
其中，所述双螺杆挤出机的长径比为41，螺杆转速为400℃；双螺杆挤出机各段的加工温度则分别为：一区温度225℃，二区温度235℃，三区温度255℃，四区温度260，五区温度245℃，六区温度240℃，七区温度235℃，八区温度230℃，九区温度225℃，十区温度225℃，机头温度250℃。
对比例1
本对比例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其制备步骤与实施例1基本一致，差别仅在于添加的阻燃剂为磷酸酯阻燃剂，同时还在步骤1中还添加有酯交换抑制剂。
对比例2
本对比例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其制备步骤与实施例1基本一致，差别仅在于添加的将聚醚酯酰胺化合物替换为抗静电剂NC6321
对比例3
本对比例提供一无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其制备步骤与实施例1基本一致，差别仅在于添加的将聚醚酯酰胺化合物替换为碳纳米管。
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
将上述实施例和对比例中聚酰胺组合物进行如下测试：
(1)体积电阻：按照IEC 60093标准进行测试；
(2)溶脂(260/5kg)：按照GB/T3682.1-2008标准进行测试；
(3)拉伸强度MPa：按照GB/T1040.2-2008标准进行测试；
(4)弯曲强度MPa：按照GB/T9341-2008标准进行测试；
(5)缺口冲击KJ/m2：按照GB/T1043.1-2008标准进行测试；
(6)热变形温度(1.8Mpa)：按照GB/T1634.2-2019标准进行测试；
实施例与对比例测试结果如下表所示：
表4各实施例测试结果一览表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 体积电阻 | 3.8E+11 | 8.4E+10 | 2.5E+10 |
| 溶脂(260/5kg) | 38 | 34 | 57 |
| 拉伸强度 | 54 | 58 | 49 |
| 弯曲强度 | 78 | 87 | 70 |
| 缺口冲击强度 | 28 | 34 | 30 |
| 热变形温度(1.8Mpa) | 98 | 105 | 90 |
| 外观颜色 | 浅色 | 浅色 | 浅色 |
表5各对比例测试结果一览表
通过实施例1与对比例1的比较可知，因为抗静电剂与磷酸酯阻燃剂发生反应，降低了抗静电的作用，且产品的热变形温度下降明显，对产品的使用环境受限制。
通过实施例1与对比例2的比较可知，聚醚酯酰胺化合物在同等添加量下，具有更好的抗静电效果。
通过实施例1与对比例3的比较可知，虽然碳纳米管的抗静电效果更优，但是也存在缺口冲击性能下降显著，流动性下降，且产品受颜色限制。
上述实施例中的具体参数或一些常用试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
需要说明的是，ABS的加入有利于提高加工性，比例越多加工性越好，但是会降低阻燃性能，过多则无法满足阻燃性。而目前抗静电要求的电阻范围是1011Ω以下，若抗静电剂添加量过少，则达不到抗静电要求，添加量达到一定量后，电阻达到阈值难以得到有效提升，导致成本增加；
而本发明通过实验发现，选择磷腈阻燃剂配合聚醚酯酰胺化合物，不仅能够很好的解决阻燃剂与抗静电剂之间存在的相容性问题，同时还具有提高产品耐热性能的优势，拓展了材料的使用范围。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物具有耐热高，性能稳定，易于加工的优点。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如聚碳酸酯树脂、ABS树脂、相容剂、抗滴落剂、分散剂、抗氧剂等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，包含：
55～85重量份的聚碳酸酯树脂；
5～20重量份的ABS树脂；
5～12重量份的磷氮阻燃剂；
2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物；以及
其他助剂。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述其他助剂包含：
0.3～0.6重量份的抗滴落剂；
4～7重量份的增韧剂；
1～3重量份的相容剂；
0.5～2重量份的分散剂；以及
0.5～1重量份的抗氧剂。
3.根据权利要求2所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述分散剂为含酯基的超支链分子。
4.根据权利要求2所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或有机硅丙烯酸橡胶类改性剂。
5.根据权利要求2所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于：所述相容剂选自乙烯-丙烯腈丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯腈甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸聚酯中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物，其特征在于，所述磷氮阻燃剂为磷腈阻燃剂。
7.一种无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
将55～85重量份的聚碳酸酯树脂、5～20重量份的ABS树脂、5～12重量份的磷氮阻燃剂、2～5重量份的聚醚酯酰胺化合物以及其他助剂进行熔融混炼。
8.根据权利要求7所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述其他助剂包含：
0.3～0.6重量份的抗滴落剂；
4～7重量份的增韧剂；
1～3重量份的相容剂；
0.5～2重量份的分散剂；以及
0.5～1重量份的抗氧剂。
9.根据权利要求7所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述分散剂为含酯基的超支链分子。
10.根据权利要求7所述的无卤阻燃抗静电聚碳酸酯树脂组合物的制备方法，其特征在于：所述磷氮阻燃剂为磷腈阻燃剂。
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