CN117467263A - 免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃pc/abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法；包括如下重量份数的各组分：PC50‑70份，ABS5‑20份，阻燃剂5‑20份，抗氧剂0.1‑2份，润滑剂0.1‑3份，矿粉10‑30份，效果粉0.5‑10份。本发明通过选用热稳定性更好的PC，协同提高抗氧剂含量，提高了材料韧性，降低了制件表面银丝不良；通过选用粒径、长径比合适的矿粉，提高了材料韧性；通过挤出加工工艺优选真空度，降低材料中小分子和水分子残留量，降低制件表面银丝不良；最终提供了一种高韧性、外观优良的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及制备方法。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料，具体涉及一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法。
背景技术
为了迎合家电、汽车等领域个性化外观的需求，目前通常在塑料注塑件表面进行电镀、喷漆、镀膜等手段来实现特殊的纹理效果，满足设计需求。但电镀、喷漆等手段存在环境污染、工艺复杂、成本较高等缺点，为改善以上问题，免喷涂塑料应运而生，从早期添加珠光粉、铝粉等实现金属漆质感，到现在有企业研发出仿大理石纹、大理石斑点等特殊自然纹理效果的免喷涂塑料。
在塑料注塑件中实现大理石纹、大理石斑点等自然纹理效果，通常是在树脂基材中添加大理石、纤维等效果粉，效果粉按一定比例与树脂原料投入到螺杆挤出机中共混挤出并造粒。但目前市面大效果粉耐热较差，通常都使用在ABS、PP等加工温度较低的树脂中，在PC/ABS或PC中加工时会导致效果粉降解，同时效果粉残留的金属离子也会使得PC降解，导致无法形成预期的表面效果(产生表面银丝等)。另外，矿粉的种类及性质如粒径等会影响树脂的韧性，效果粉与基材的相容性也不好，也会导致树脂的韧性明显下降，特别是在需要阻燃增强的树脂材料中，较少有成熟的应用案例。
中国专利申请CN 105906940 A公开了一种大理石质或木质的3D打印塑料及其制备方法，其材料包括：高分子材料30-90份；增韧剂0-10份；相容剂0-5份；填料5-50份；抗氧剂0.1-1份；润滑剂0.1-1份；抗紫外剂0-0.5份；耐高温纤维毛0.05-1份；耐高温纤维点0.05-1份；色粉0-1份。耐高温纤维毛和纤维点在添加量少的情况下即可形成大理石质或木质外观。然而，材料加工工艺对最终材料的外观和性能影响较大，该专利是在3D打印塑料中实现大理石纹理效果，并不能预测其是否也能在塑料注塑件中实现大理石纹理效果。并且，该专利没有解决仿大理石效果在阻燃产品增强材料中的外观问题(如银丝问题)、性能问题(如阻燃问题)，以及外观和性能的平衡问题。同时，其配方中的耐高温纤维毛会导致阻燃性能下降。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的不足，提供一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，包括如下重量份数的各组分：PC 50-70份，ABS 5-20份，阻燃剂5-20份，抗氧剂0.1-2份，润滑剂0.1-3份，矿粉10-30份，效果粉0.3-5份。
作为本发明的一个实施方案，所述PC为相对分子量为17000～30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃。优选所述PC为光气法PC。
作为本发明的一个实施方案，所述ABS为相对分子量为100000～180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为10～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～70％。
作为本发明的一个实施方案，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、溴系阻燃剂、磷氮类阻燃剂的一种或多种。
作为本发明的一个实施方案，所述抗氧剂为亚磷酸酯类、受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。在一些实施例中，抗氧剂选自CIBA精化公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Irganox B900、Irganox 168中的一种或几种。
作为本发明的一个实施方案，所述润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
作为本发明的一个实施方案，所述矿粉为滑石粉、硅灰石、云母中的一种或几种混合物。
作为本发明的一个实施方案，所述矿粉的粒径为1-8μm，长径比为1-12。
作为本发明的一个实施方案，所述效果粉为大理石点、纤维颜料中的一种或多种混合物。
第二方面，本发明提供一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物的制备方法：将所述PC、ABS、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂混合得到混合物；所述混合物通过主喂，矿粉和效果粉侧喂，进入双螺杆挤出机混炼后挤出、造粒，即得所述矿粉增强阻燃PC/ABS组合物。
作为本发明的一个实施方案，双螺杆挤出机的真空度为0.03-0.09Mpa。
作为本发明的一个实施方案，双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为200-600rpm。
在一些具体实施示例中，将所述PC、ABS、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂置于混合机混合，得到混合物；将混合物通过主喂，矿粉和效果粉侧喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，得到免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)操作使用方便；
2)通过选用热稳定性更好的PC，协同提高抗氧剂含量，提高了材料韧性，降低了制件表面银丝不良；
3)通过选用粒径、长径比合适的矿粉，提高了材料韧性；
4)通过挤出加工工艺优选真空度，降低材料中小分子和水分子残留量，降低制件表面银丝不良；
5)最终提供了一种高韧性、外观优良的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及制备方法。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的矿粉增强阻燃PC/ABS材料(a)与对比例1的矿粉增强阻燃PC/ABS材料(b)外观对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例及对比例中，PC树脂-1为乐天的PC1100，PC树脂-2为帝人的L1250WP，ABS树脂为上海高桥石化的8391，矿粉1为林化成的滑石粉YK-T，粒径为4.7μm，长径比为1-3，矿粉2为NYCO的硅灰石4W，长径比8-12，粒径4.5μm，矿粉3为力拓的滑石粉R7，粒径为2μm，长径比为1-3。阻燃剂为以双酚A为基础的低聚磷酸酯，抗氧剂为CIBA的1076和168(质量配比1076:168＝1:2)，润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS)，效果粉为大理石点，粒径为300-500μm。
实施例1～3
一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照表1所示的组分及重量份含量备料；
(2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂，阻燃剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，矿粉和效果粉通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为400pm，真空度0.06，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| PC树脂-1 | 60 | 60 | 60 |
| ABS树脂 | 13 | 13 | 13 |
| 矿粉-1 | 15 | ||
| 矿粉-2 | 15 | ||
| 矿粉-3 | 15 | ||
| 阻燃剂 | 12 | 12 | 12 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 效果粉 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 真空度(Mpa) | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
实施效果
将实施例1～3制备的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料测试，表面银丝为250℃注塑停留5min的板面情况(分为一星、二星、三星、四星四个等级，用★个数表示越多越好)，尺寸保留率为材料打成的制件上效果粉的平均粒径除以原来的效果粉的平均粒径，结果见表2：
表2
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 缺口冲击强度(KJ/㎡) | 8 | 6 | 9.5 |
| 板面银丝情况 | ★★★ | ★★★ | ★★★ |
由表2，实施例1～3，对比结果可知，选用小粒径的滑石粉，材料的韧性相对比较高，相对于滑石粉选用长径比大的硅灰石则材料的韧性会下降。
实施例4～6
一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照表3中组分及重量份含量备料；
(2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂，阻燃剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，矿粉和效果粉通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为400rpm，真空度按照表3中所列数值设定，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料。
对比例1
(1)按照表3中组分及重量份含量备料。
(2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂，阻燃剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，矿粉和效果粉通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为400rpm，真空度按照表3中所列数值设定，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料。
表3
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | |
| PC树脂-2 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| ABS树脂 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| 矿粉-3 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 阻燃剂 | 12 | 12 | 12 | 12 |
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.6 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 效果粉 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 真空度(Mpa) | 0.06 | 0.06 | 0.03 | 0 |
实施效果
将实施例4～6和对比例1制备的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料测试，表面银丝为250℃注塑停留5min的板面情况(分为一星、二星、三星、四星四个等级，用★个数表示越多越好)，结果见表4。
表4
| 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | |
| 缺口冲击强度(KJ/㎡) | 10.5 | 11.5 | 10 | 10 |
| 板面银丝情况 | ★★★★ | ★★★★★ | ★★ | ★ |
由实施例1和实施例4，L1250WP韧性表现更好，这是因为L1250WP合成方法为光气法PC，而PC1100合成方法为熔融酯交换法，L1250WP端羟基残留比PC1100少，所以热稳定性更好，韧性表现更好，也更好。
由实施例4和实施例5可以看出，提高抗氧剂的含量，可以提高材料的韧性，表面外观也会有改善，实施例5的外观见图1(a)。
由实施例4，实施例6和对比例1对比可以看出，双螺杆真空度提高制件表面银丝会降低，这是因为板面银丝主要原因是材料中的小分子和水气残留导致，而真空度提升，会把材料中的小分子和水汽抽走，这样板面银丝就会下降,对比例1的外观见图1(b)。
实施例7～9
一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照表5中组分及重量份含量备料；
(2)按照上述(1)原料进行配料，将基体树脂，抗氧剂，润滑剂，阻燃剂置于混合机混合，得到混合物。将混合物通过主喂，矿粉和效果粉通过强制喂料机侧喂，经计量装置送入双螺杆挤出机中，控制双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为400rpm，真空度按照表5中所列数值设定，双螺杆挤出机混炼后经口模挤出、拉条、冷却、切粒等步骤，即得到免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料.
表5
实施效果
将实施例7～9制备的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS材料测试，表面银丝为250℃注塑停留5min的板面情况(分为一星、二星、三星、四星四个等级，用★个数表示越多越好)，结果见表6：
表6
| 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | |
| 缺口冲击强度(KJ/㎡) | 14 | 10 | 8 |
| 板面银丝情况 | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ |
由实施例7，实施例8，实施例9可以看出，增加效果粉的含量材料韧性会下降，板面银丝情况略有下降。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
2.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述PC的相对分子量为17000～30000g/mol，玻璃化温度为140～150℃。
3.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述ABS的相对分子量为100000～180000g/mol，其中丁二烯重量百分比含量为10～55％，丙烯腈重量百分比含量为15～32％，苯乙烯重量百分比含量为30～70％。
4.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述阻燃剂为磷系阻燃剂、溴系阻燃剂、磷氮类阻燃剂的一种或多种；所述抗氧剂为亚磷酸酯类、受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述润滑剂选自硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述矿粉为滑石粉、硅灰石、云母中的一种或几种混合物；所述矿粉的粒径为1-8μm，长径比为1-12。
7.根据权利要求1所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物，其特征在于，所述效果粉为大理石点、纤维颜料中的一种或多种混合物。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，将所述PC、ABS、抗氧剂、润滑剂、阻燃剂混合得到混合物；所述混合物通过主喂，矿粉和效果粉侧喂，进入双螺杆挤出机混炼后挤出、造粒，即得所述矿粉增强阻燃PC/ABS组合物。
9.根据权利要求8所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的真空度为0.03-0.09Mpa。
10.根据权利要求8所述的免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃PC/ABS组合物的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的温度为200～260℃，转速为200-600rpm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311570031.6A CN117467263A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃pc/abs材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311570031.6A CN117467263A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃pc/abs材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117467263A true CN117467263A (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=89627492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311570031.6A Pending CN117467263A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 免喷涂仿大理石效果的矿粉增强阻燃pc/abs材料及其制备方法 |
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2023
- 2023-11-22 CN CN202311570031.6A patent/CN117467263A/zh active Pending
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