CN116875021B - 一种pc/abs合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种PC/ABS合金材料及其制备方法和应用。按重量份计，包括以下组分：PC树脂50～90分；ABS树脂40～60份；阻燃剂20～40份；所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni‑MOF的质量比为：1:2～4；所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：将铈盐、镁盐、镍盐和2‑甲基咪唑超声分散于甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，过滤、洗涤，真空干燥，得到Ni基MOF。本发明利用组分的相互作用制备得到的PC/ABS合金材料具有优异的阻燃性能，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域。更具体地，涉及一种PC/ABS合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)是一种重要的工程塑料，广泛应用于汽车工业、建筑构件、电子工程等领域。但PC/ABS的极限氧指数(LOI)仅为19.8％，属于易燃物质，且无法通过垂直燃烧(UL-94)测试。通常需要添加阻燃剂以提高PC/ABS合金的阻燃性能。常用的含卤阻燃剂虽然阻燃效率高，但存在“二次污染”等环境问题，使其应用逐渐受到限制。
CN113549312B公开了一种抗菌阻燃抗静电PC/ABS组合物及其制备方法和应用。所述抗菌阻燃抗静电PC/ABS组合物，可包含PC树脂、ABS树脂、胍盐阻燃抗菌微球、导电填料；以PC树脂和ABS树脂的总重量为100重量份数计，胍盐阻燃抗菌微球0.05～4.0重量份，优选0.1～3重量份；导电填料0.1～2重量份，优选为0.3～1.6重量份。本发明通过配方调控，高效多功能单组分阻燃抗菌微球及导电填料的引入，制备得到一种兼具抗静电及阻燃性与抗菌性能的PC/ABS组合物。由于助剂阻燃、抗菌效率的提升，助剂添加量的降低，分散性能提升，所制备的PC/ABS组合物的综合性能优良。
CN103059540A公开了一种PC/ABS合金材料及其制备方法。该PC/ABS合金材料包括如下重量百分比的配方组分：PC 56～65％、ABS 6～10％、无卤阻燃剂7～12％、玻璃纤维8～18％、其他助剂4～16％。本发明的PC/ABS合金材料以PC、ABS为基体材料，在玻璃纤维及其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，赋予该PC/ABS合金材料高的强度，同时还使得该PC/ABS合金材料具有优异的加工性能和热学性能，且符合环保要求。其工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。
CN109354853A公开了一种PC/ABS合金材料及其制备方法和用途，包含聚碳酸酯20-80重量份，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物15-75重量份，负载型无机填料3-30重量份，添加剂0-3重量份。负载型无机填料是将纳米氧化物附着到微米级无机填料上而获得的，一方面，微米级无机填料可以避免团聚，在加工过程中分布到基体表面，起到良好的消光作用，另一方面，附着在无机填料上的纳米氧化物在无机填料表面形成颗粒凸点，增大材料粗糙度，进一步提高消光效果，并且纳米氧化物兼具抗紫外及杀菌抑菌效果。本发明方法简单易行，通过加入负载型无机填料，制备具有兼具抗紫外、杀菌抑菌作用的PC/ABS合金材料，并且负载型无机填料价格远低于市面常见消光剂，可以大大降低产品成本。
即通过现有技术的了解，通过在制备过程中添加阻燃剂可以显著改善PC/ABS合金材料的阻燃性能，但是其仍不能满足现有技术的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种PC/ABS合金材料及其制备方法和应用。按重量份计，包括以下组分：PC树脂50～90分；ABS树脂40～60份；阻燃剂20～40份；所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF的质量比为：1:2～4；所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：将铈盐、镁盐、镍盐和2-甲基咪唑超声分散于甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，过滤、洗涤，真空干燥，得到Ni基MOF。本发明利用组分的相互作用制备得到的PC/ABS合金材料具有优异的阻燃性能，具有很好的应用前景。
本发明的目的是提供一种PC/ABS合金材料。
本发明另一目的是提供一种PC/ABS合金材料的制备方法。
本发明另一目的是提供一种PC/ABS合金材料的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂50～90分；70份；
ABS树脂40～60份；50份；
阻燃剂20～40份；30份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF的质量比为：1:2～4；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将铈盐、镁盐、镍盐和2-甲基咪唑超声分散于甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，过滤、洗涤，真空干燥，得到Ni基MOF。
优选的，所述PC树脂70份；所述ABS树脂50份；所述阻燃剂30份。
优选的，所述铈盐为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的至少一种；所述镁盐为硝酸镁、氯化镁、醋酸镁中的至少一种；所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的至少一种。
优选的，所述铈盐、镁盐、镍盐和2-甲基咪唑的摩尔比为：0.04～0.06:0.03～0.07：1：4～6。
优选的，所述反应条件为120～140℃反应6～10h。
优选的，所述真空干燥为于70～90℃真空干燥12～16h。
基于上述所述的一种PC/ABS合金材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度230-270℃，主机转速在200-400r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料进行干燥；
(3)：注塑。
优选的，在步骤(2)中，所述干燥为在80-100℃下干燥4～8h。
优选的，在步骤(3)中，所述注塑的条件为：控制模具温度60-100℃，机筒温度230-270℃，注射速度60-110mm/s，注射压力40-120bar。
基于上述所述的一种PC/ABS合金材料在制备汽车配件、薄壁制品或设备电器的外壳中的应用。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF的协同作用，显著改善了合金材料的阻燃性能；
(2)通过铈和镁改性Ni基MOF材料，利用两者之间的协同作用，显著改善了合金材料的阻燃性能；
(3)本发明的材料来源广泛，阻燃性能优良，具有很好的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。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。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
PC树脂：Makrolon 2805，拜耳；
ABS树脂：AX8750，阿科玛；
实施例1
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂70份；
ABS树脂50份；
阻燃剂30份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni-MOF的质量比为：1:3；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.05mol硝酸铈、0.05mol氯化镁、1mol醋酸镍和5mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为130℃反应8h，过滤、洗涤，于80℃真空干燥14h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度250℃，主机转速在300r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在90℃下干燥6h；
(3)：注塑：控制模具温度80℃，机筒温度250℃，注射速度90mm/s，注射压力80bar。
实施例2
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂90分；
ABS树脂40份；
阻燃剂40份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF的质量比为：1:4；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.06mol氯化铈、0.03mol醋酸镁、1mol硝酸镍和6mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为140℃反应6h，过滤、洗涤，于90℃真空干燥12h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度270℃，主机转速在200r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在100℃下干燥4h；
(3)：注塑：控制模具温度100℃，机筒温度230℃，注射速度60mm/s，注射压力120bar。
实施例3
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂50分；
ABS树脂60份；
阻燃剂20份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF的质量比为：1:2；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.04mol醋酸铈、0.07mol硝酸镁、1mol氯化镍和4mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为120℃反应10h，过滤、洗涤，于70℃真空干燥16h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度230℃，主机转速在400r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在80℃下干燥8h；
(3)：注塑：控制模具温度60℃，机筒温度270℃，注射速度110mm/s，注射压力40bar。
对比例1
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂70份；
ABS树脂50份；
阻燃剂30份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni-MOF的质量比为：1:3；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.1mol硝酸铈、1mol醋酸镍和5mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为130℃反应8h，过滤、洗涤，于80℃真空干燥14h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度250℃，主机转速在300r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在90℃下干燥6h；
(3)：注塑：控制模具温度80℃，机筒温度250℃，注射速度90mm/s，注射压力80bar。
对比例2
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂70份；
ABS树脂50份；
阻燃剂30份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni基MOF组成；
所述多聚芳基磷酸酯(BDPB)和Ni-MOF的质量比为：1:3；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.1mol氯化镁、1mol醋酸镍和5mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为130℃反应8h，过滤、洗涤，于80℃真空干燥14h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度250℃，主机转速在300r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在90℃下干燥6h；
(3)：注塑：控制模具温度80℃，机筒温度250℃，注射速度90mm/s，注射压力80bar。
对比例3
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂70份；
ABS树脂50份；
阻燃剂30份；
所述阻燃剂由多聚芳基磷酸酯(BDPB)组成；
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度250℃，主机转速在300r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在90℃下干燥6h；
(3)：注塑：控制模具温度80℃，机筒温度250℃，注射速度90mm/s，注射压力80bar。
对比例4
一种PC/ABS合金材料，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂70份；
ABS树脂50份；
阻燃剂30份；
所述阻燃剂由Ni基MOF组成；
所述Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将0.05mol硝酸铈、0.05mol氯化镁、1mol醋酸镍和5mol 2-甲基咪唑超声分散于200mL甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，所述反应条件为130℃反应8h，过滤、洗涤，于80℃真空干燥14h，得到Ni基MOF。
一种PC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)：将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度250℃，主机转速在300r/min；
(2)：将步骤(1)获得的挤出粒料在90℃下干燥6h；
(3)：注塑：控制模具温度80℃，机筒温度250℃，注射速度90mm/s，注射压力80bar。
实施例1-3与对比例1-4的性能测试结果见表1：
其中，LOI测试参考国标GB/T2406.2-2009
表1：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| LOI/％ | 34.5 | 33.9 | 34.2 | 32.4 | 32.1 | 30.5 | 31.4 |
由表1可以看出，本发明制备的PC/ABS合金材料，通过添加阻燃剂，利用阻燃成分之间的相互协同作用，显著改善了PC/ABS合金材料的阻燃性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种PC/ABS合金材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
PC树脂 50~90分；
ABS树脂 40~60份；
阻燃剂 20~40份；
阻燃剂由多聚芳基磷酸酯和Ni基MOF组成；
多聚芳基磷酸酯和Ni基MOF的质量比为：1:2~4；
Ni基MOF的制备方法包括以下步骤：
将铈盐、镁盐、镍盐和2-甲基咪唑超声分散于甲醇溶液中；然后转移到反应釜中，进行溶剂热反应，过滤、洗涤，真空干燥，得到Ni基MOF，其中铈盐为硝酸铈、氯化铈、醋酸铈中的至少一种；镁盐为硝酸镁、氯化镁、醋酸镁中的至少一种；镍盐为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的至少一种，铈盐、镁盐、镍盐和2-甲基咪唑的摩尔比为：0.04~0.06：0.03~0.07：1：4~6。
2.根据权利要求1的PC/ABS合金材料，其特征在于：其中PC树脂70份；ABS树脂50份；阻燃剂30份。
3.根据权利要求1的PC/ABS合金材料，其特征在于：反应条件为120~140℃反应6~10h。
4.根据权利要求1的PC/ABS合金材料，其特征在于：真空干燥为于70~90℃真空干燥12~16h。
5.根据权利要求1-4任一项的PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将PC、ABS、阻燃剂加入双螺杆挤出机中挤出造粒，控制加工温区温度230-270℃，主机转速在200-400r/min；
（2）将步骤（1）获得的挤出粒料进行干燥；
（3）注塑。
6.根据权利要求5的PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，干燥为在80-100℃下干燥4~8h。
7.根据权利要求6的PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，注塑的条件为：控制模具温度60-100℃，机筒温度230-270℃，注射速度60-110mm/s，注射压力40-120bar。
8.根据权利要求1-4任一项的PC/ABS合金材料在制备汽车配件、薄壁制品或设备电器的外壳中的应用。
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