無滷阻燃pc/abs合金及其製備方法

2023-04-25 15:57:16 1

專利名稱：：無滷阻燃pc/abs合金及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及阻燃PC/ABS合金材料及其製備方法，特別涉及一種無滷阻燃PC/ABS合金及其製備方法。
背景技術：
：聚碳酸酯(PC)具有無毒、耐熱、透明、吸水率低，衝擊強度高、抗蠕變性能和尺寸穩定性好，介電性能優良等優點，但存在加工流動性差、易應力開裂、對缺口敏感、易老化、耐磨性差等缺點。與熱塑性塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)共混可以克服PC的不足，提高其綜合性能。阻燃PC/ABS合金被廣泛用於汽車、機械、家電、計算機、通訊器材、辦公設備等方面。聚碳酸酯本身的阻燃性可達UL94V-2級，但實際應用往往要求更高的阻燃性能，而ABS的加入會導致PC本身的阻燃性降低。儘管含滷阻燃劑具有添加量少、阻燃效率高等優點，有關其對PC及PC/ABS合金的阻燃研究也有很多報導，但由於含滷阻燃劑在燃燒過程中發煙量大，且釋放出有毒、腐蝕性的氣體，腐蝕設備，一旦著火，會給人員逃生和營救工作帶來困難。無滷阻燃劑具有阻燃效果好、汙染小等特點。PC/ABS合金的力學性能以及阻燃性高低很大程度上取決於PC/ABS的配比以及阻燃劑的種類和用量。PC含量較高，PC/ABS合金阻燃性好，但韌性、抗老化性能及加工流動性等指標則相對較差。需要提供一種新型無滷阻燃PC/ABS合金，不僅阻燃效果好、阻燃持久，而且力學性能好、易加工、韌性好、不易老化及缺口敏感性低，同時成本低廉。
發明內容有鑑於此，本發明的目的之一是提供一種無滷阻燃PC/ABS合金，不僅阻燃效果好、阻燃持久，而且力學性能好、易加工、韌性好、不易老化及缺口敏感性低，同時成本低廉。本發明所述的無滷阻燃PC/ABS合金，原料按重量份包括如下成分熔指為21-23的聚碳酸酯35-60份、熔指為4-6的聚碳酸酯15-30份、丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物11-19份、磷酸酯類阻燃劑15-25份、聚四氟乙烯粉0.2-0.7份、抗氧劑0.1-0.5份、禾口脫模劑0.1-0.5份。進一步，所述原料按重量份包括熔指為21-23的聚碳酸酯40-50份、熔指為4-6的聚碳酸酯20-25份、丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物磷酸酯類阻燃劑聚四氟乙烯粉抗氧劑和脫模劑14-17份、18-22份、0.4-0.6份、0.2-0.4份、0.2-0.4份；進一步，第一種聚碳酸酯的熔指為22，第二種聚碳酸酯的熔指為5;進一步，所述磷酸酯類阻燃劑為二苯基磷酸酯；進一步，所述原料按重量份包括熔指為22的聚碳酸酯45份、熔指為5的聚碳酸酯22份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物16份、二苯基磷酸酯20份、聚四氟乙烯粉0.5份、抗氧劑0.3份和脫模劑0.38份；進一步，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑，所述脫模劑為硬脂酸脫模劑。本發明的目的之二是提供製備所述無滷阻燃PC/ABS合金的方法，包括如下步驟a.按照所述比例將原料於高速混合機中混合3-5分鐘，得混合物料；b.所得混合物料經平行雙螺杆擠出機熔融擠出後冷卻，所述平行雙螺杆擠出機設置九段溫控區，共混擠出的工藝參數分別為1區195-205°C、2區230-250°C、3區240-260°C、4區240-260°C、5區240-260°C、6區240-260°C、7區240-260°C、8區240-260°C、9區255-265。C和機頭255_265°C;c.對步驟b所得的冷卻後的物料進行乾燥，即得所需無滷阻燃PC/ABS合金產品。進一步，所述平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數為1區200°C、2區240°C、3區250°C、4區250°C、5區250°C、6區250°C、7區250°C、8區250°C、9區260。C和機頭260°C，加料速度為40KG/H，主機轉速為400R/M。本發明的有益效果是本發明的無滷阻燃PC/ABS合金將兩種不同熔指規格的聚碳酸酯與ABS樹脂按照特定比例搭配，再與適量阻燃劑、抗氧化劑、脫模劑和聚四氟乙烯粉四種助劑熔融共混擠出而得；本發明的阻燃PC/ABS合金阻燃級別不低於UL-94V0(1.6mm)級，拉伸強度(ASTMD638，50mm/min)不低於49MPa，彎曲強度(ASTMD790，1.3mm/min)不低於90MPa，懸臂梁缺口衝擊強度(ASTMD256，23。C)不低於550J/m，熱變形溫度(ASTMD648，3.2mm，1.82Mpa)不低於8(TC，成型收縮率(ASTMD955，厚度3.2mm)不大於0.7%，且不含滷素，對環境友好，綜合性能不亞於國內外所報導的阻燃PC/ABS樹脂材料性能，本發明助劑用量小，成本更低廉本發明的製備所述無滷阻燃PC/ABS合金的方法，其工藝簡單，實施容易，能耗低，非常適合用於所述無滷阻燃PC/ABS合金的規模化生產。本發明的其他優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。具體實施方式以下將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護範圍。實施例1按重量份將35份熔指為21的聚碳酸酯、15份熔指為4的聚碳酸酯、11份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、15份磷酸酯類阻燃劑、0.2份聚四氟乙烯粉、0.1份抗氧劑和0.1份脫模劑於高速混合機中混合5分鐘後通過平行雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的物料冷卻乾燥後即為所需的無滷阻燃PC/ABS合金。本實施例中，所述阻燃劑為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076，所述脫模劑為硬脂酸類脫模劑PETS。本實施例中，所述平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數為1區195°C、2區230°C、3區240°C、4區240°C、5區250°C、6區250°C、7區250°C、8區250°C、9區255。C和機頭255。C，主機轉速400r/min，加料速度為40KG/H。經本發明的研究人員實驗證實，本實施例中，添加15-25份重量的磷酸酯類阻燃劑(如雙酚A雙(二苯基磷酸酯)、異丙苯基苯基磷酸酯、間苯二酚磷酸酯等)均可實現本發明的目的，採用二苯基磷酸酯時，可在氣相和凝聚相同時發揮阻燃作用，包括抑制火焰、熔流耗熱、含磷酸形成的表面屏障、酸催化成碳、碳層的隔熱和隔氧等，這些作用因素對阻燃的相對貢獻和被阻燃高聚物的類別和火災條件有關，但在很多情況下，都涉及磷阻燃劑的多種作用模式。在凝聚相，磷在燃燒時生成磷酸，在更高溫度下生成偏磷酸，磷酸和偏磷酸都是脫水劑，使聚合物直接脫水碳化，避免可燃性氣體生成；同時在燃燒物表面形成焦炭層，它一方面可以阻隔燃燒氣體和火焰前沿的接觸，另一方面又將空氣和熱從燃燒物表面隔開，從而阻止物體的繼續燃燒，因此磷酸酯類阻燃劑用於PC/ABS合金材料具有良好的效果，兼阻燃、增塑效果為一體，同時添加劑型的磷酸酯類阻燃劑製造容易、價格便宜、使用方便。本實施例的抗氧劑採用受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑，聚合物材料在高溫加工或使用過程中，由於氧原子的襲擊會使其發生氧化降解。經過多年的研究發現，聚合物的A動氧化過程是一系列A由基反應過程，反應初期的主要產物是由氫過氧化物在適當條件下分解成活性自由基，該自由基又與大分子烴或氧反應生成新的自由基，這樣周而復始地循環，使氧化反應按自由基鏈式歷程進行。在聚合物中添加抗氧劑，就是為了捕捉鏈反應階段形成的自由基R和ROO，使它們不致引起有破壞作用的鏈式反應；抗氧劑還能夠分解氫過氧化物ROOH，使其生成穩定的非活性產物。按作用機理，抗氧劑可分為主抗氧劑和輔助抗氧劑。主抗氧劑能夠與自由基R、ROO反應，中斷活性鏈的增長，輔助抗氧劑能夠抑制、延緩引發過程中自由基的生成，分解氫過氧化物，鈍化殘存於聚合物中的金屬離子。作為主抗氧劑的受阻酚類抗氧劑是一類在苯環上羥基(OH)的一側或兩側有取代基的化合物。由於一OH受到空間障礙，H原子容易從分子上脫落下來，與過氧化自由基(ROO)、烷氧自由基(RO)、羥自由基(OH)等結合使之失去活性，從而使熱氧老化的鏈反應終止，這種機理即為鏈終止供體機理。在聚合物老化過程中，如果可以有效地捕獲過氧化自由基，就可以終止該氧化過程。但生成過氧化自由基的反應速率極快，所以在有氧氣存在的條件下，自由基捕獲劑便會失效。在受阻酚類抗氧劑存在的情況下，l個過氧化自由基(ROO)將從聚合物(RH)上奪取1個質子，打斷這一系列自由基反應，這是自動氧化的控制步驟。當加入受阻酚抗氧劑時，它比那些聚合物更易提供質子，即提供了一個更加有利的反應形成酚氧自由基，這使聚合物相對穩定，不會進一步發生氧化。除此之外，受阻酚還可以進行一些捕捉碳自由基的反應，可以生成二聚物，而這種二聚物又可與過氧化自由基反應使其失去活性，自身則變成穩定的醌分子，由於每個受阻酚可以捕捉至少2個自由基，故其抗老化的效果較好。故而受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑均適用於本發明。脫模劑採用硬脂酸脫模劑，從力學角度分析，當兩組分混合併注射到模腔中以後，硬脂酸鋅將會沉澱成一種膠狀物，並隨著固化的進行而遷移到部件的表面，從而在模腔界面處形成了一層高脫模性的薄膜，故而硬脂酸類脫模劑均適用於本發明。實施例2本實施例中，除了第一種聚碳酸酯的熔指為23、第二種聚碳酸酯的熔指為6、丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物為19份外，其餘條件均與實施例1相同。實施例3按重量份將60份熔指為21的聚碳酸酯、30份熔指為4的聚碳酸酯、11份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、15份磷酸酯類阻燃劑、0.2份聚四氟乙烯粉、0.1份抗氧劑和0.1份脫模劑於高速混合機中混合3分鐘後通過平行雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的物料冷卻乾燥後即為所需的無滷阻燃PC/ABS合金；本實施例中，所述磷酸酯類阻燃劑為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076，所述硬脂酸類脫模劑PETS，平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數為1區205°C、2區250°C、3區260°C、4區260°C、5區260°C、6區260°C、7區260°C、8區260°C、9區265。C和機頭265。C，主機轉速400r/min，加料速度為40KG/H。實施例4按重量份將35份熔指為22的聚碳酸酯、15份熔指為5的聚碳酸酯、19份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、15份二苯基磷酸酯、0.7份聚四氟乙烯粉、0.5份抗氧劑和0.1份脫模劑於高速混合機中混合3分鐘後通過平行雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的物料冷卻乾燥後即為所需的無滷阻燃PC/ABS合金。所述阻燃劑為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076，所述脫模劑為硬脂酸類脫模劑PETS。平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數分別為1區205°C、2區250°C、3區260。C、4區260。C、5區260。C、6區260°C、7區260°C、8區260°C、9區265。C和機頭265。C，主機轉速400r/min，加料速度為40KG/H。實施例5本實施例中，原料按重量份包括40份熔指為22的聚碳酸酯、20份熔指為5的聚碳酸酯、14份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、22份二苯基磷酸酯、0.4份聚四氟乙烯粉、0.2份抗氧劑和0.2份脫模劑，本實施例的其餘條件與實施例4相同。實施例6按重量份將50份熔指為22的聚碳酸酯、25份熔指為5的聚碳酸酯、14份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、18份磷酸酯類阻燃劑、0.6份聚四氟乙烯粉、0.4份抗氧劑和0.4份脫模劑於高速混合機中混合3分鐘後通過平行雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的物料冷卻乾燥後即為所需的無滷阻燃PC/ABS合金。本實施例中，所述阻燃劑為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076，所述脫模劑為硬脂酸類脫模劑PETS。平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數分別為1區195°C、2區230°C、3區240°C、4區240°C、5區240°C、6區240°C、7區240°C、8區240°C、9區255。C和機頭255。C，主機轉速400r/min，加料速度為40KG/H。實施例7本實施例中，原料按重量份包括40份熔指為22的聚碳酸酯、20份熔指為5的聚碳酸酯、17份丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物、18份二苯基磷酸酯、0.6份聚四氟乙烯粉、0.4份抗氧劑和0.4份脫模劑，其餘條件與實施例4相同。實施例8按重量份將45份熔指為22的聚碳酸酯、22份熔指為5的聚碳酸酯、16份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、20份二苯基磷酸酯、0.5份聚四氟乙烯粉、0.3份抗氧劑和0.38份脫模劑於高速混合機中混合3分鐘後通過平行雙螺杆擠出機熔融擠出，擠出的物料冷卻乾燥後即為所需的無滷阻燃PC/ABS合金；本實施例中，所述阻燃劑為雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，抗氧劑為受阻酚類抗氧劑1076，所述脫模劑為硬脂酸類脫模劑PETS。平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數分別為1區200°C、2區240°C、3區250°C、4區250°C、5區260°C、6區260°C、7區250°C、8區250°C、9區260。C和機頭260°C，主機轉速400r/min，加料速度為40KG/H。上述各實施例按照表1標準進行性能測試表1性能測試標準測試條件國際單位熔體指數ASTMD1238300°C/1.2Kgg/10min比重ASTMD79223°Cg/cm3拉伸強度ASTMD63850mm/minMpa斷裂伸長率ASTMD63850mm/min%彎曲強度ASTMD7901.3mm/minMpa彎曲模量ASTMD7901.3mm/minMpa懸臂梁缺口衝擊強度ASTMD25623°CJ/m熱變形溫度ASTMD6483.2mm，1.82Mpa。ctableseeoriginaldocumentpage8權利要求一種無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於原料按重量份包括如下成分熔指為21-23的聚碳酸酯35-60份熔指為4-6的聚碳酸酯15-30份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物11-19份磷酸酯類阻燃劑15-25份聚四氟乙烯粉0.2-0.7份抗氧劑0.1-0.5份脫模劑0.1-0.5份。2.根據權利要求1所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於所述原料按重量份包括熔指為21-23的聚碳酸酯熔指為4-6的聚碳酸酯丙烯腈_丁二烯_苯乙烯共聚物磷酸酯類阻燃劑聚四氟乙烯粉抗氧劑脫模劑40-50份20-25份14-17份18-22份0.4-0.6份0.2-0.4份0.2-0.4份。3.根據權利要求1或2所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於第一種聚碳酸酯的熔指為22，第二種聚碳酸酯的熔指為5。4.根據權利要求3所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於所述磷酸酯類阻燃劑為二苯基磷酸酯。5.根據權利要求4所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於所述原料按重量份包括熔指為22的聚碳酸酯45份、熔指為5的聚碳酸酯22份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物16份、二苯基磷酸酯20份、聚四氟乙烯粉0.5份、抗氧劑0.3份和脫模劑0.38份。6.根據權利要求5所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑，所述脫模劑為硬脂酸脫模劑。7.製備權利要求1所述的無滷阻燃PC/ABS合金，其特徵在於包括如下步驟a.按照所述比例將原料於高速混合機中混合3-5分鐘，得混合物料；b.所得混合物料經平行雙螺杆擠出機熔融擠出後冷卻，所述平行雙螺杆擠出機設置九段溫控區，共混擠出的工藝參數分別為1區195-205。C、2區230-250°C、3區240_260°C、4區240-260°C、5區240-260°C、6區240-260°C、7區240-260°C、8區240-260°C、9區255-265°C和機頭255-265°C;c.對步驟b所得的冷卻後的物料進行乾燥，即得所需無滷阻燃PC/ABS合金產品。8.根據權利要求7所述的製備無滷阻燃PC/ABS合金的方法，其特徵在於所述平行雙螺杆擠出機共混擠出的工藝參數為1區200°C、2區240°C、3區250°C、4區250°C、5區250°C、6區250°C、7區250°C、8區250°C、9區260。C和機頭260。C，加料速度為40KG/H，主機轉速為400R/M。全文摘要本發明公開了一種無滷阻燃PC/ABS合金，其原料包括兩種不同熔指規格的聚碳酸酯、ABS樹脂、磷酸酯類阻燃劑、抗氧化劑、脫模劑和聚四氟乙烯粉；本發明的阻燃PC/ABS合金的阻燃級別不低於UL-94V0(1.6mm)級，拉伸強度不低於49MPa，彎曲強度不低於90MPa，懸臂梁缺口衝擊強度不低於550J/m，熱變形溫度不低於80℃(3.2mm，1.82MPa)，成型收縮率不大於0.7％，且不含滷素，對環境友好，綜合性能不亞於國內外所報導的阻燃PC/ABS樹脂材料性能，本發明助劑用量小，且成本更低廉；本發明的製備所述無滷阻燃PC/ABS合金的方法，其工藝簡單，實施容易，能耗低，非常適合用於所述無滷阻燃PC/ABS合金的規模化生產。文檔編號C08K5/524GK101735585SQ20091019193公開日2010年6月16日申請日期2009年12月15日優先權日2009年12月15日發明者姚富,姚澤敏申請人:重慶啟藍塑料有限公司