專利名稱：無鹵無磷阻燃pc/abs合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料及其制備方法，該合金可廣泛應(yīng)用于對環(huán)保要求高的汽車工業(yè)中，電子電氣工業(yè)中，機(jī)械工業(yè)中，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)是一種應(yīng)用日益廣泛的工程塑料，它具有綜合穩(wěn)定的力學(xué)性能、熱性能及電性能，其產(chǎn)量僅僅次于尼龍(PA)。它具有抗沖擊，尺寸穩(wěn)定，耐熱，透明等優(yōu)異的性能。但是它的某些缺點(diǎn)如加工困難，制品殘余應(yīng)力大，易于應(yīng)力開裂，對缺口敏感，同時(shí)耐溶劑性差和耐磨性差等，都制約了它在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用。共混合金化是PC改性的一種重要手段，它使PC性能更加優(yōu)異，從而拓寬了它的應(yīng)用領(lǐng)域.
PC/ABS合金是最早工業(yè)化的PC改性產(chǎn)品，也是目前最重要的PC合金。相對于PC，在性能上提高了加工流動性能，減小了制品對應(yīng)力的敏感性并降低了成本。同時(shí)相對于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)而言，提高了ABS的耐熱程度和耐沖擊強(qiáng)度，并可以改善制品表面凹陷和翹曲等缺陷。目前市場上對PC/ABS的需求很大，國內(nèi)相當(dāng)多的企業(yè)在這一方面也作了很多的研究工作，取得相當(dāng)大的進(jìn)展和成果。
阻燃PC/ABS合金是PC/ABS合金中的一大類，能很好的滿足某些領(lǐng)域?qū)Σ牧献枞夹缘囊?，德國Bayer公司最早開發(fā)出阻燃級PC/ABS合金，其商品名為Bayblend，后來又推出了貧鹵和非鹵阻燃PC/ABS合金。
隨著人們對環(huán)保要求的不斷提高，無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料得到發(fā)展，PC/ABS合金可采用的非磷、鹵阻燃劑包括有機(jī)硅阻燃劑共聚物、有機(jī)硅阻燃劑、苯甲基硅酮和硅酮樹脂等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)的阻燃PC/ABS合金含有鹵素以及磷元素引起的不環(huán)保污染環(huán)境的問題，提供一種不僅保證阻燃PC/ABS合金使用性能，而且不含鹵素以及磷元素的阻燃PC/ABS合金，還提供該種合金的制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案一種無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其組分及含量為聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物6～17％；相容劑1.0～4.0％；阻燃劑聚四氟乙烯0.3～1.5％；有機(jī)硅阻燃劑1.0～8.0％；二苯基砜磺酸鹽0.1～1.0％；抗氧劑0.1～1.0％；潤滑劑0.2～2.0％；以上百分?jǐn)?shù)是重量百分比。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述的相容劑是苯乙烯-馬來酸酐共聚物，含馬來酸酐5～25％。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述的聚四氟乙烯平均粒徑為450-800μm。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述的抗氧劑包括酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯0.05～0.5％。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺。
本發(fā)明還進(jìn)一步提出一種制備所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料的制備方法的技術(shù)方案該制備方法包括以下步驟步驟1按上述重量百分比稱取各組分；步驟2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物為基體，加入相容劑、阻燃劑聚四氟乙烯、有機(jī)硅阻燃劑、二苯基砜磺酸鹽、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機(jī)中混合；步驟3將混合均勻的各組分置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟2中，在高速混合機(jī)中混合3-5分鐘。
本發(fā)明具有以下效果本發(fā)明提供一種或幾種不含鹵素和不含磷元素的阻燃劑，制作出無鹵無磷阻燃PC/ABS合金產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是在保證使用性能的條件下，由于整個(gè)阻燃體系甲不含鹵素和不含磷元素，所以更符合環(huán)保要求。并且該產(chǎn)品在達(dá)到(1.6mm)阻燃UL94V-0級的同時(shí)，又能保證阻燃PC/ABS合金的使用性能，可廣泛應(yīng)用于對環(huán)保要求更高的汽車工業(yè)中，電子電氣工業(yè)中，機(jī)械工業(yè)當(dāng)中。產(chǎn)品光澤性高；成本適中。


圖1是本發(fā)明無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了一種無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其組分及含量為聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物6～17％；相容劑1.0～4.0％；阻燃劑聚四氟乙烯0.3～1.5％；有機(jī)硅阻燃劑1.0～8.0％；二苯基砜磺酸鹽0.1～1.0％；抗氧劑0.1～1.0％；潤滑劑0.2～2.0％；以上百分?jǐn)?shù)是重量百分比。
所述的聚碳酸酯(PC)樹脂相對密度為1.15～1.25，熔點(diǎn)為270-280℃，相對分子量為23000～25000。
所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)樹脂相對密度為1.0～1.1，熔點(diǎn)為170～180℃，橡膠含量為20％～40％。
所述的相容劑是苯乙烯(S)-馬來酸酐(MA)共聚物(SMA)，高分子量無規(guī)共聚物是其中之一，含馬來酸酐5～25％。
所述的阻燃物聚四氟乙烯(PTFE)平均粒徑為450-800μm，熔點(diǎn)為327±5℃，標(biāo)準(zhǔn)比重為2.13-2.18。
所述的有機(jī)硅阻燃劑為白色粉末。
所述的二苯基砜磺酸鹽(KSS)具有分散性好、阻燃效率高等特性。
所述的抗氧劑包括酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基亞磷酸三酯0.05～0.5％。
四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯的分子量為1177.65，熔點(diǎn)為110～125℃，白色結(jié)晶粉末。
(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯的分子量646，熔點(diǎn)為180～186℃，為白色結(jié)晶狀粉末。
所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺(EBS)，分子量為593.04，相對密度0.98，熔點(diǎn)140℃，閃點(diǎn)285℃，為白色粉末或細(xì)小顆粒。
請參閱圖1，制備所述無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料包括以下步驟步驟1按上述重量百分比稱取各組分；步驟2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物為基體，加入相容劑、阻燃劑聚四氟乙烯、有機(jī)硅阻燃劑、二苯基砜磺酸鹽、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機(jī)中混合3-5分鐘；步驟3將混合均勻的各組分置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒。
該雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例1按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)91.2％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)6.0％、相容劑(SMA)1.0％、阻燃劑PTFE 0.3％、有機(jī)硅阻燃劑1.0％、二苯基砜磺酸鹽KSS 0.1％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.05％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.05％、潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS)0.2％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的各組分置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～23 5℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例2按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)87.0％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)7.0％、相容劑(SMA)3.0％、阻燃劑PTFE 0.5％、有機(jī)硅阻燃劑1.5％、二苯基砜磺酸鹽KSS 0.5％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.1％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.1％；潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS) 0.3％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的各組分置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例3按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)83.5％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)9.4％、相容劑(SMA)3.0％、阻燃劑PTFE 0.6％、有機(jī)硅阻燃劑2.5％、二苯基砜磺酸鹽KSS 0.5％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.1％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.1％；潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS)0.3％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例4按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)78％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)12％、相容劑(SMA)3.0％、阻燃劑PTFE 0.8％、有機(jī)硅阻燃劑5.0％、二苯基砜磺酸鹽KSS0.5％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.2％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.2％；潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS)0.3％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例5按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)74％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)14％、相容劑(SMA)3.0％、阻燃劑為PTFE 1.0％、有機(jī)硅阻燃劑6.3％、二苯基砜磺酸鹽KSS 0.7％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.25％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.25％、潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS) 0.5％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～23 5℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
實(shí)施例6按重量百分比，將樹脂聚碳酸酯(PC)65.5％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)17％、相容劑(SMA)4.0％、阻燃劑為PTFE 1.5％、有機(jī)硅阻燃劑8.0％、二苯基砜磺酸鹽KSS1.0％，抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯為0.5％；抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯為0.5％、潤滑劑乙撐雙硬脂酰胺(EBS)2.0％，在高速混合機(jī)中混合4分鐘；將混合均勻的原料置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒；雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
性能評價(jià)方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)將按上述方法完成的粒子事先在110～120℃的鼓風(fēng)烘箱中干燥4小時(shí)，然后再將干燥好的粒子材料在注射機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣，注射成型模溫控制在80℃。
拉伸性能測試按ISO 527-2進(jìn)行，試樣尺寸為150*10*4，拉伸速度為50mm/min；彎曲性能測試按ISO 178進(jìn)行，試樣尺寸為80*10*4，拉伸速度為2mm/min，跨距為64mm，簡支梁沖擊強(qiáng)度按ISO 179進(jìn)行，試樣尺寸為55*6*4，缺口深度為試樣厚度的三分之一，阻燃性按UL94標(biāo)準(zhǔn)測試；材料的綜合力學(xué)性能通過測試所得的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、沖擊強(qiáng)度以及阻燃性的數(shù)值進(jìn)行評判。
配方1-6及現(xiàn)有技術(shù)的PC/ABS合金的力學(xué)性能結(jié)果見表1表1配方1-6及現(xiàn)有技術(shù)的PC/ABS合金的材料物性對比表

通過表1，配方1-6的材料物性表分析可知，本發(fā)明采用幾種不含鹵素和不含磷元素的阻燃劑，制作出的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金產(chǎn)品，此產(chǎn)品更符合環(huán)保要求，并且該產(chǎn)品在達(dá)到阻燃的同時(shí)，又能保證阻燃PC/ABS合金的使用性能，可廣泛應(yīng)用于對環(huán)保要求更高的汽車工業(yè)中，電子電氣工業(yè)中，機(jī)械工業(yè)當(dāng)中。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品不含鹵素，不含磷元素；保證了阻燃PC/ABS合金的使用性能；產(chǎn)品光澤性高成本適中。
權(quán)利要求
1.一種無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其組分及含量為聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 6～17％；相容劑 1.0～4.0％；阻燃劑聚四氟乙烯0.3～1.5％；有機(jī)硅阻燃劑1.0～8.0％；二苯基砜磺酸鹽 0.1～1.0％；抗氧劑 0.1～1.0％；潤滑劑 0.2～2.0％；以上百分?jǐn)?shù)是重量百分比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的相容劑是苯乙烯-馬來酸酐共聚物，含馬來酸酐5～25％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的聚四氟乙烯平均粒徑為450-800μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的抗氧劑包括酚類抗氧劑四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亞磷酸酯類抗氧劑(2，4二叔丁基苯基)亞磷酸三酯0.05～0.5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺。
6.一種制備如權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料的制備方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟步驟1按上述重量百分比稱取各組分；步驟2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物為基體，加入相容劑、阻燃劑聚四氟乙烯、有機(jī)硅阻燃劑、二苯基砜磺酸鹽、抗氧劑、潤滑劑在高速混合機(jī)中混合；步驟3將混合均勻的各組分置于雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融混合擠出造粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料的制備方法，其特征在于該雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度230～235℃，二區(qū)溫度240～245℃，三區(qū)溫度250～255℃，四區(qū)溫度250～260℃，五區(qū)溫度240～245℃，六區(qū)溫度230～235℃，停留時(shí)間1-2分鐘，主機(jī)轉(zhuǎn)速300-350rpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料的制備方法，其特征在于步驟2中，在高速混合機(jī)中混合3-5分鐘。
全文摘要
一種無鹵無磷阻燃PC/ABS合金材料，其組分及含量為聚碳酸酪65.5～91.2％；丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物6～17％；相容劑1.0～4.0％；阻燃劑聚四氟乙烯0.3～1.5％；有機(jī)硅阻燃劑1.0～8.0％；二苯基砜磺酸鹽0.1～1.0％；抗氧劑0.1～1.0％；潤滑劑0.2～2.0％；以上百分?jǐn)?shù)是重量百分比。本發(fā)明還提出制備上述合金材料的制備方法。該合金可廣泛應(yīng)用于對環(huán)保要求高的汽車工業(yè)、電子電氣工業(yè)、機(jī)械工業(yè)中。
文檔編號C08L55/02GK101089045SQ20071007485
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者徐東, 賀永, 徐建輝 申請人:深圳市科聚新材料有限公司