CN109486158A - 一种超高耐热无卤阻燃pc/abs复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述材料按重量百分比由以下组分组成：芳香族PC树脂30‑90％、ABS树脂5‑30％、接枝改性耐热剂5‑30％、阻燃剂1‑6％、抗氧剂0.2‑1％、润滑剂0.2‑1％。进一步地，公开了该材料的制备方法：按重量配比称取原料，原料经混合机混合均匀后，通过双螺杆挤出机造粒。本发明的PC/ABS复合材料具有热变形温度高、阻燃性能好、机械性能高等特点。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法。
[背景技术]
聚碳酸酯(PC)是性能优异的工程塑料，具有尺寸稳定性好、抗蠕变和吸水率低等优点，同时具有很高的热变形温度、冲击强度和韧性，但是PC的熔体粘度大，流动性差，尤其是耐溶剂性差，易应力开裂，在溶剂环境下易发生开裂和溶胀，限制了PC的应用范围，PC/ABS复合材料则很好解决了PC材料流动性差和耐溶剂性差的问题，但随着ABS树脂和无卤阻燃剂的加入，都会导致合金材料的机械性能和热变形温度出现大幅度的下降。
传统的PC/ABS复合材料无卤阻燃通常选用磷酸三苯脂简称TPP、双酚A-双(磷酸二苯酯)简称BDP或间苯二酚-双(磷酸二苯酯)简称RDP等磷系作为无卤阻燃剂，但这些阻燃剂普遍存在添加量高、会造成材料的热变形温度和机械性能明显下降，本发明选用的接枝改性耐热剂能明显提高PC/ABS复合材料的耐热性能，同时能改善PC树脂和ABS树脂的相容性。本发明选用高分子量的聚(二(苯氧基)偶磷氮烯)阻燃剂和磺酸盐阻燃剂复配使用，由于磷氮系和磺酸盐阻燃剂的协同效应，具有添加量少，阻燃性能高、热变形温度和机械性能影响小等特点，广泛应用在电子电器，智能电表等领域，极大扩展了无卤阻燃PC/ABS复合材料的应用范围。
[发明内容]
本发明要解决的技术不足，提供一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，进一步地提供该材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
进一步地，所述的芳香族PC/ABS为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量为2万-3万。
进一步地，所述的ABS树脂为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
进一步地，所述的阻燃剂1为聚(二(苯氧基)偶磷氮烯)
进一步地，所述的阻燃剂2为磺酸盐
进一步地，所述接枝改性耐热剂的制备方法如下：耐热剂为a-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基马来酰亚胺共聚物的一种，优先选择N-苯基马来酰亚胺共聚物,在65r/min、200℃条件下，将耐热剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),过氧化二异丙苯(DCP)按着一定的比例在转矩流变仪混合器熔融共混反应一段时间后取出，冷却、破碎，采用溶解-沉淀法除去接枝物中残余GMA和DCP,然后在真空干燥箱中100℃干燥2h，得到所述的接枝改性耐热剂
进一步地，所述的抗氧剂为主抗氧剂与辅助抗氧剂的复配，主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯；润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述的重量百分比依次称取各组分，将称取的芳香族PC、ABS、接枝改性耐热剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5-10分钟；
步骤二、通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料；其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区220-240℃；二区240-265℃；三区240-265℃；四区240-265℃；五区240-265℃，六区240-265℃，七区240-265℃，八区240-265℃，机头温度240-265℃，挤出机螺杆转速控制在200-300r/min；
步骤三、将制得的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料在温度为110-130℃的干燥箱中干燥3-6小时。
本发明有益效果：
本发明将芳香族聚碳酸酯(PC)、ABS、接枝改性耐热剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂共混，制备得到一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料。选用的接枝改性耐热剂能明显提高PC/ABS复合材料的耐热性能，同时能改善PC树脂和ABS树脂的相容性，选用高分子量的聚(二(苯氧基)偶磷氮烯)阻燃剂和磺酸盐阻燃剂复配使用，由于磷氮系和磺酸盐阻燃剂的协同效应，具有添加量少，阻燃性能高、热变形温度和机械性能影响小等特点，广泛应用在电子电器，智能电表等领域，极大扩展了无卤阻燃PC/ABS复合材料的应用范围。
[具体实施方式]
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，按质量百分含量由以下组分组成：
在以下实施例中，
芳香族PC为双酚A型PC,选自帝人(商品名：L-1225Y)；
ABS选台湾奇美(商品名：PA-757)；
接枝改性耐热剂选用本司自制产品为苯乙烯、丙烯晴、N-苯基马来酰亚胺三元共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(产品名：MS-NB-GMA)；
阻燃剂1选用台湾恒桥化学(商品名：CG-40)；
阻燃剂2选用日本三菱(商品名：EF-42)；
主抗氧剂选用汽巴AT-1076，辅助抗氧剂选用汽巴AT-168；
润滑剂选用季戊四醇硬脂酸酯(商品名：科宁PETS P861)。
本发明以下实施案例的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述的重量百分比依次称取各组分，将称取的PC、ABS、接枝改性耐热剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5-10分钟；
步骤二、通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料粒料；其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区220-240℃；二区240-265℃；三区240-265℃；四区240-265℃；五区240-265℃，六区240-265℃，七区240-265℃，八区240-265℃，机头温度240-265℃，挤出机螺杆转速控制在200-300r/min；
步骤三、将制得的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料在温度为110-130℃的干燥箱中干燥3-6小时。
对比例：
按质量，将94.2份PC、5份ABS、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的PC/ABS材料在温度为110℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例1：
按质量，将89.2份PC、5份ABS、5份接枝改性耐热剂、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的PC/ABS材料在温度为120℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例2：
按质量，将64.2份PC、5份ABS、30份接枝改性耐热剂、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的PC/ABS材料在温度为130℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例3：
按质量，将69.2份PC、30份ABS、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的材料在温度为110℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例4：
按质量，将88.2份PC、5份ABS、5份接枝改性耐热剂、1份阻燃剂1、0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的材料在温度为120℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例5：
按质量，将88.15份PC、5份ABS、5份接枝改性耐热剂、1份阻燃剂1、0.05份阻燃剂2,0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的材料在温度为120℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例6：
按质量，将64.1份PC、30份ABS、6份阻燃剂1、0.1份阻燃剂2,0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的材料在温度为110℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
实施例7：
按质量，将33份PC、30份ABS、30份接枝改性耐热剂、6份阻燃剂1、0.2份阻燃剂2,0.2份抗氧剂1076、0.2份抗氧剂168、0.4份润滑剂PETS放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，并将得到的材料在温度为120℃的干燥箱中干燥4小时。得到PC/ABS复合材料。
表1
表1中各组分含量为质量百分比。通过对比例和实施例3可以看出，ABS添加的份量越大，PC/ABS复合材料的流动性越好，同时材料的热变形温度和冲击强度下降的越多。从对比例、实施例1和实施例2可以看出，随着接枝改性耐热剂添加量的增加，材料的热变形温度有着大幅度的提高，当PC/ABS复合材料添加5份接枝改性耐热剂时，材料的冲击强度有所提高，这因该是接枝改性耐热剂MS-NB-GMA改善了PC/ABS复合材料的相容性。通过对比例、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7可以看出，添加少量的阻燃剂就能很好改善PC/ABS材料的阻燃性能，表明磷氮类和磺酸盐类阻燃剂有很好的协同效应，随着磷氮类阻燃剂1添加量的增加，材料的的熔体流动速率有所提高，同时材料的热变形温度和冲击强度有轻微下降。本发明制得的PC/ABS复合材料具有热变形温度高、阻燃性能好、机械性能好和流动性能好等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的PC为芳香族双酚A型聚碳酸酯,重均分子量为2万-3万。
3.根据权利要求1所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的ABS树脂为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
4.根据权利要求1所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂1为聚(二(苯氧基)偶磷氮烯)。
5.根据权利要求1所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂2为磺酸盐。
6.根据权利要求1所述的超高耐热PC/ABS复合材料，其特征在于，所述接枝改性耐热剂的制备方法如下：耐热剂为a-甲基苯乙烯共聚物和N-苯基马来酰亚胺共聚物的一种，优先选择N-苯基马来酰亚胺共聚物，在65r/min、200℃条件下，将耐热剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，过氧化二异丙苯(DCP)按着一定的比例在转矩流变仪混合器熔融共混反应一段时间后取出，冷却、破碎，采用溶解-沉淀法除去接枝物中残余GMA和DCP，然后在真空干燥箱中100℃干燥2h，得到所述的接枝改性耐热剂。
7.根据权利要求1所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为主抗氧剂与辅助抗氧剂的复配，主抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，辅助抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯；润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
8.一种如权利要求1至7中任一权利要求所述的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的重量百分比依次称取各组分，将称取的芳香族PC、ABS树脂、接枝改性耐热剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5-10分钟；
步骤二、通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料；
其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区220-240℃；二区240-265℃；三区240-265℃；四区240-265℃；五区240-265℃，六区240-265℃，七区240-265℃，八区240-265℃，机头温度240-265℃，挤出机螺杆转速控制在200-300r/min；
步骤三、将制得的超高耐热无卤阻燃PC/ABS复合材料在温度为110-130℃的干燥箱中干燥3-6小时。
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