一種無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法和用途與流程
2023-06-26 06:01:51
本發明屬於ABS
技術領域：
，涉及無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法和用途，尤其涉及一種高耐熱性和高阻燃性的無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法和用途。
背景技術：
：阻燃物料在電氣類產品中應用十分廣泛，絕大部分均採用有滷阻燃方法，但有滷阻燃料在火災時會產生大量的煙霧和有毒的腐蝕性氣體，對環境和人體造成二次傷害，因此開發無滷阻燃配方勢在必行。PC/ABS是由PC(聚碳酸酯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)按一定的比例共混形成的一種合金材料。其中，PC是一種綜合性能優良的非晶型熱塑性樹脂，具有優異的電絕緣性、延伸性、尺寸穩定性及耐化學腐蝕性，較高的強度、耐熱性和耐寒性，還具有自熄、阻燃、無毒以及可著色等優點，但是PC也存在不耐強酸，不耐強鹼，不耐紫外線，且加工困難，製品殘餘應力大，易應力開裂以及對缺口敏感等缺點，這制約了其在工業上的發展和應用。而ABS樹脂是一種強度高、韌性好、易於加工成型的熱塑性高分子材料。PC/ABS合金可以綜合PC和ABS的優良性能，提高ABS的耐熱性能、抗衝擊和拉伸強度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少製品內應力和重機槍對於製品厚度的敏感性，其在產品中應用得到了推廣。無滷阻燃PC\ABS合金主要採用無機填充性阻燃劑和磷酸酯類阻燃劑，其在燃燒過過程中可以在基材表面成炭，炭的形成一方面減少了揮發物的產生，另一方面會使基材與火焰隔絕，從而達到阻止燃燒的目的。CN105038173A公開了一種無滷阻燃PC/ABS合金。所述無滷阻燃PC/ABS合金，包括下述重量份原料：PC樹脂60～80份、ABS樹脂10～30份、增韌劑3～5份、相容劑2～4份、無滷阻燃劑6～14份和抗氧劑0.2～0.4份。所述無滷阻燃PC/ABS合金具有較好的阻燃效率。CN102061077A公開了一種PC/ABS合金的改性方法，屬於高分子材料改性加工工藝，其所述PC/ABS合金各組分按照質量份配比為：PC樹脂60～70份、ABS樹脂10～25份、磷酸酯類阻燃劑8～12份、阻燃協效劑0.5～3份、增韌劑3～10份、相容劑2～5份和抗氧劑0.2～0.4。該PC/ABS合金擁有V-0級阻燃性能。然而，上述PC/ABS合金雖然可以達到較優的阻燃效果，但由於無滷阻燃劑的加入會大幅度降低材料的力學性能和耐熱性能，而且燃燒時會有滴落產生使其無法達到V0級的阻燃效果。技術實現要素：針對現有PC/ABS合金中由於無滷阻燃劑的加入會大幅度降低材料的力學性能和耐熱性能，且燃燒時會有滴落產生使其無法達到V0級的阻燃效果等問題，本發明提供了一種無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法和用途。本發明通過優化PC\ABS合金材料中樹脂原料的用量配比，通過加入高耐熱性樹脂和抗滴落劑，不僅可以減少無滷阻燃劑的添加量，並且在大幅提高PC/ABS合金材料的耐熱性能的同時提高其力學性能，使其阻燃等級可以達到1.5mmV-0級。為達此目的，本發明採用以下技術方案：第一方面，本發明提供了一種無滷阻燃PC\ABS合金材料，所述PC\ABS合金材料按重量份計主要由以下組分製備得到：其中，所述ABS樹脂的重量份可為8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份或24份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；PC樹脂的重量份可為56份、58份、60份、62份、64份、66份、68份、70份或72份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；相容劑的重量份可為3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；無滷阻燃劑的重量份可為11份、12份、13份、14份或15份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；耐熱劑的重量份可為0份、1份、2份或3份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；高耐熱樹脂的重量份可為1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；抗滴落劑的重量份可為0.05份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、0.35份或0.4份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；助劑的重量份可為0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。本發明中，所述PC樹脂和ABS樹脂的用量需控制在一定範圍內，隨著PC樹脂的用量比例的增加，合金材料的衝擊性能先下降後升高，其它力學性能不斷升高；同時，隨著ABS樹脂的減少，合金材料中橡膠相減少，吸收應力作用減少，導致衝擊有所下降，但隨著PC樹脂不斷提高，PC樹脂的高剛性使得衝擊性能又不斷提高；隨著PC樹脂增加導致材料剛性增強，其它力學性能都會隨之提高；PC樹脂的增加會導致材料的熔融指數下降，從而不方便材料加工。因此，PC樹脂和ABS樹脂的用量需控制在一定範圍內，尤其以ABS樹脂用量份為16份，PC樹脂的重量份為64份時，所得PC\ABS合金材料的性能最優。本發明中，所述高耐熱樹脂和抗滴落劑為本發明中關鍵組分，若不添加高耐熱樹脂和抗滴落劑，PC\ABS合金材料在燃燒過程中會出現低落現象，無法達到1.5mmV-0的阻燃等級。同時，本發明中耐熱劑的添加雖然能提高材料的耐熱性能，但由於耐熱劑是小分子物質；但僅添加耐熱性和高耐熱樹脂時，由於耐熱劑的小分子始終對材料衝擊性能起到負面作用，其會使材料的衝擊性能大幅度的降低，因此，需要添加高耐熱樹脂和抗滴落劑，利用二者的協同作用，在提高材料耐熱性的同時，還能大幅度提高材料的力學性能。以下作為本發明優選的技術方案，但不作為本發明提供的技術方案的限制，通過以下技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。作為本發明優選的技術方案，所述PC\ABS合金材料按重量份計主要由以下組分製備得到：優選地，所述PC\ABS合金材料按重量份計由以下組分製備得到：作為本發明優選的技術方案，所述ABS樹脂為單一ABS樹脂和/或混合ABS樹脂。優選地，所述混合ABS樹脂為兩種以上不同力學性能ABS樹脂的混合物。優選地，所述混合ABS樹脂為兩種以上拉伸強度大於40Mpa，衝擊強度大於30KJ/m2的ABS樹脂的混合物；其中，拉伸強度可為45MPa、50MPa、55MPa、60MPa、65MPa、70MPa或75MPa等以及更高強度，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；衝擊強度可為35KJ/m2、40KJ/m2、45KJ/m2、50KJ/m2、55KJ/m2或60KJ/m2等以及更高強度，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。本發明中，所述原料中的ABS樹脂優選單一的高強度高韌性樹脂和/或高強度高韌性樹脂的混合物。作為本發明優選的技術方案，所述PC樹脂為單一PC樹脂和/或混合PC樹脂。優選地，所述混合PC樹脂為兩種以上不同力學性能PC樹脂的混合物。優選地，所述混合PC樹脂為兩種以上拉伸強度大於60Mpa，例如65Mpa、70Mpa、75Mpa、80Mpa或85Mpa等，等以及更高強度，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用；衝擊強度大於60KJ/m2的PC樹脂的混合物，其中，衝擊強度可為65KJ/m2、70KJ/m2、75KJ/m2、80KJ/m2、85KJ/m2或90KJ/m2等以及更高強度，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。本發明中，所述原料中的PC樹脂優選單一的高強度高韌性樹脂和/或高強度高韌性樹脂的混合物。作為本發明優選的技術方案，所述相容劑為ABS接枝物和丙烯酸類共聚物按重量比1:(2～3)互配得到的相容劑，其重量配比可1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8或1:3等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。優選地，所述無滷阻燃劑無滷磷酸酯阻燃劑，優選為對苯二酚雙(二苯基磷酸酯)、間苯二酚雙(磷酸二苯酯)或雙酚A-雙(磷酸二苯酯)中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：對苯二酚雙(二苯基磷酸酯)和間苯二酚雙(磷酸二苯酯)的組合，間苯二酚雙(磷酸二苯酯)和雙酚A-雙(磷酸二苯酯)的組合，對苯二酚雙(二苯基磷酸酯)、間苯二酚雙(磷酸二苯酯)和雙酚A-雙(磷酸二苯酯)的組合等。優選地，所述耐熱劑為單一無機小分子類物質和/或兩種及以上不同成份的無機小分子類物質的混合物。優選地，所述耐熱劑為顆粒類物質。優選地，所述耐熱劑為滑石粉、矽灰石或雲母中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：滑石粉和矽灰石的組合，矽灰石和雲母的組合，滑石粉、矽灰石和雲母的組合等。作為本發明優選的技術方案，所述高耐熱樹脂為聚苯硫醚、聚醯亞胺或聚醚醚酮中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：聚苯硫醚和聚醯亞胺的組合，聚醯亞胺和聚醚醚酮的組合，聚苯硫醚、聚醯亞胺和聚醚醚酮的組合等。優選地，所述高耐熱樹脂為單一樹脂和/或混合耐熱樹脂。優選地，所述混合耐熱樹脂為兩種以上不同力學性能的耐熱樹脂的混合物；優選地，所述混合耐熱樹脂為聚醯亞胺和聚苯硫醚的混合物。本發明中，所述混合耐熱樹脂優選耐熱性高且力學性能好的單一樹脂和/或混合耐熱樹脂，尤其優選與合金材料相容性好的單一樹脂和/或混合耐熱樹脂。優選地，所述抗滴落劑為單一樹脂和/或混合樹脂。優選地，所述抗滴落劑為兩種以上不同力學性能樹脂的混合物。優選地，所述抗滴落劑為SAN包覆性聚四氟乙烯和/或聚四氟乙烯。本發明中，所述抗滴落劑優選抗滴落效果佳的單一樹脂和/或混合樹脂。作為本發明優選的技術方案，所述助劑為抗氧劑、潤滑劑或偶聯劑中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：抗氧劑和潤滑劑的組合，潤滑劑和偶聯劑的組合，抗氧劑、潤滑劑和偶聯劑的組合等。優選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168或抗氧劑1076中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：抗氧劑1010和抗氧劑168的組合，抗氧劑168和抗氧劑1076的組合，抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑1076的組合等。優選地，所述潤滑劑為甲撐雙脂肪酸醯胺、乙撐雙脂肪酸醯胺或季戊四醇硬脂酸酯中任意一種或至少兩種的組合，所述組合典型但非限制性實例有：甲撐雙脂肪酸醯胺和乙撐雙脂肪酸醯胺的組合，乙撐雙脂肪酸醯胺和季戊四醇硬脂酸酯的組合，甲撐雙脂肪酸醯胺、乙撐雙脂肪酸醯胺和季戊四醇硬脂酸酯的組合等。優選地，所述偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷和/或γ-氨丙基三乙氧基矽烷。第二方面，本發明提供了上述PC\ABS合金材料的製備方法，所述方法包括以下步驟：將配方量的原料加入混合機中進行混合，然後經雙螺杆擠出機進行擠出造粒，控制擠出加工溫度為180～235℃，製得PC\ABS合金材料。作為本發明優選的技術方案，所述混合時間為2～5min，例如2min、3min、4min或5min等，但並不僅限於所列舉的數值，該數值範圍內其他未列舉的數值同樣適用。第三方面，本發明提供了上述PC\ABS合金材料的用途，所述PC\ABS合金材料用於電器類產品。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明通過優化PC\ABS合金材料中樹脂原料的用量配比，通過加入高耐熱性樹脂和抗滴落劑，不僅可以減少無滷阻燃劑的添加量，並且在大幅提高PC/ABS合金材料的耐熱性能的同時提高其力學性能，使合金材料的拉伸強度可達55MPa以上，彎曲強度可達93MPa以上，缺口衝擊強度可達36KJ/m2，熱變形溫度為75℃以上，熔融指數達55g/10min以上；同時，其阻燃等級可以達到1.5mmV-0級。具體實施方式為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實施例僅僅是本發明的簡易例子，並不代表或限制本發明的權利保護範圍，本發明保護範圍以權利要求書為準。本發明具體實施例部分提供了一種無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法，所述PC\ABS合金材料按重量份計由以下組分製備得到：所述方法包括以下步驟：將配方量的原料加入混合機中進行混合，然後經雙螺杆擠出機進行擠出造粒，控制擠出加工溫度為180～235℃，製得PC\ABS合金材料。以下為本發明典型但非限制性實施例：實施例1：本實施例提供了一種無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法，所述PC\ABS合金材料中原料配比參見表1。其製備方法為：將配方量的原料加入混合機中進行混合2～5min，然後經雙螺杆擠出機進行擠出造粒，控制擠出加工溫度為180～235℃，製得PC\ABS合金材料。所得PC\ABS合金材料的性能測試如表1中所示。實施例2～9：實施例2～9均提供了一種無滷阻燃PC\ABS合金材料及其製備方法，所述PC\ABS合金材料中原料配比參見表1，製備方法與實施例1中相同。所得PC\ABS合金材料的性能測試如表1中所示。將將實施例1～9經改性造粒得到的粒子在210～245℃的注塑機中注塑成型拉伸樣條、彎曲樣條、衝擊樣條、熱變形樣條和阻燃樣條，按國標標準對樣條進行性能測試。測試樣條在測試前先在(23±2)℃，溼度(50±10)％的環境中放置88h。其中，拉伸樣條尺寸為：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)150±210±0.24±0.2彎曲樣條尺寸為：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)80±210±0.24±0.2衝擊樣條尺寸為：熱變形樣條尺寸為：長度(mm)寬度(mm)厚度(mm)80±210±0.24±0.2阻燃樣條尺寸為：表1：實施例1～9中製得的PC\ABS合金材料的性能測試對比表對比例實施例1-3中的結果可以看出，隨著PC樹脂比例的增加，PC\ABS合金材料除了衝擊性能先下降後升高，其它力學性能均不斷提高，這是因為隨著ABS樹脂的減少，合金材料中橡膠相減少，吸收應力作用減少，導致衝擊有所下降，但隨著PC樹脂不斷提高，PC樹脂的高剛性使得衝擊性能又不斷提高；隨著PC樹脂增加導致材料剛性增強，其它力學性能都會隨之提高；PC樹脂的增加會導致材料的熔融指數下降，從而不方便材料加工。因此，實施例2的PC樹脂、ABS樹脂的比例最佳。對比實施例1～9中的結果可以看出，在沒有抗滴落劑、耐熱劑和高耐熱樹脂添加的情況下，材料均有滴落，且無法達到1.5mm的V-0阻燃等級，因此抗滴落劑和高耐熱樹脂是必不可少的。對比實施例4～5的結果可以看出，耐熱劑和高耐熱樹脂的添加均能提高材料的耐熱性能；另一方面，耐熱劑的添加雖然能提高材料的耐熱性能，但耐熱劑是小分子會使材料的衝擊性能大幅度的降低，而高耐熱樹脂能大幅度提高耐熱性能的同時還能大幅度提高材料的力學性能。對比例實施例4～6的結果可以看出，耐熱劑比高耐熱樹脂對提高阻燃性能效果差，需要添加更多的抗滴落劑才能保證材料的不低落而達到阻燃等級，這是因為耐熱劑為小分子，其相容性比高耐熱樹脂差。對比實施例4、5或7的結果可以看出，採用耐熱劑與高耐熱樹脂復配能夠提高材料耐熱性能，但材料的衝擊性能遠比單獨使用高耐熱樹脂低，這是因為耐熱劑的小分子始終對材料衝擊性能起到負面作用。對比例實施例5、8和9的結果可以看出，在保證阻燃等級前提下，可以增加抗滴落劑用量來減少無滷阻燃劑的使用量，從而提高材料的衝擊性能和耐熱性能，同時能夠降低材料的成本；另一方面，從實施例5和8可以看到高耐熱樹脂的增加對材料的力學性能提高不明顯，且增加了材料的成本，這是因為高耐熱樹脂增加會不利用其與基材材料的相容性；從實施例9中可以看出無滷阻燃劑過少也會導致材料的阻燃性能不過。從實施例5和8的結果可以看出，其得到的無滷阻燃PC\ABS合金材料具有高耐熱性高阻燃性且力學性能極佳。綜合實施例1-9的結果可以看出，本發明通過優化PC\ABS合金材料中樹脂原料的用量配比，通過加入高耐熱性樹脂和抗滴落劑，不僅可以減少無滷阻燃劑的添加量，並且在大幅提高PC/ABS合金材料的耐熱性能的同時提高其力學性能，使合金材料的拉伸強度可達55MPa以上，彎曲強度可達93MPa以上，缺口衝擊強度可達36KJ/m2，熱變形溫度為75℃以上，熔融指數達55g/10min以上；同時，其阻燃等級可以達到1.5mmV-0級。申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明並不局限於上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。當前第1頁1 2 3