專利名稱：：無鹵阻燃pc/abs合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及阻燃PC/ABS合金材料及其制備方法，特別涉及一種無鹵阻燃PC/ABS合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚碳酸酯(PC)具有無毒、耐熱、透明、吸水率低，沖擊強(qiáng)度高、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性好，介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但存在加工流動性差、易應(yīng)力開裂、對缺口敏感、易老化、耐磨性差等缺點(diǎn)。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合金被廣泛用于汽車、機(jī)械、家電、計(jì)算機(jī)、通訊器材、辦公設(shè)備等方面。聚碳酸酯本身的阻燃性可達(dá)UL94V-2級，但實(shí)際應(yīng)用往往要求更高的阻燃性能，而ABS的加入會導(dǎo)致PC本身的阻燃性降低。盡管含鹵阻燃劑具有添加量少、阻燃效率高等優(yōu)點(diǎn)，有關(guān)其對PC及PC/ABS合金的阻燃研究也有很多報(bào)道，但由于含鹵阻燃劑在燃燒過程中發(fā)煙量大，且釋放出有毒、腐蝕性的氣體，腐蝕設(shè)備，一旦著火，會給人員逃生和營救工作帶來困難。無鹵阻燃劑具有阻燃效果好、污染小等特點(diǎn)。PC/ABS合金的力學(xué)性能以及阻燃性高低很大程度上取決于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(biāo)則相對較差。需要提供一種新型無鹵阻燃PC/ABS合金，不僅阻燃效果好、阻燃持久，而且力學(xué)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(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種無鹵阻燃PC/ABS合金，不僅阻燃效果好、阻燃持久，而且力學(xué)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(fā)明所述的無鹵阻燃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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步，所述磷酸酯類阻燃劑為二苯基磷酸酯；進(jìn)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(jìn)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(fā)明的目的之二是提供制備所述無鹵阻燃PC/ABS合金的方法，包括如下步驟a.按照所述比例將原料于高速混合機(jī)中混合3-5分鐘，得混合物料；b.所得混合物料經(jīng)平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻，所述平行雙螺桿擠出機(jī)設(shè)置九段溫控區(qū)，共混擠出的工藝參數(shù)分別為1區(qū)195-205°C、2區(qū)230-250°C、3區(qū)240-260°C、4區(qū)240-260°C、5區(qū)240-260°C、6區(qū)240-260°C、7區(qū)240-260°C、8區(qū)240-260°C、9區(qū)255-265。C和機(jī)頭255_265°C;c.對步驟b所得的冷卻后的物料進(jìn)行干燥，即得所需無鹵阻燃PC/ABS合金產(chǎn)品。進(jìn)一步，所述平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)為1區(qū)200°C、2區(qū)240°C、3區(qū)250°C、4區(qū)250°C、5區(qū)250°C、6區(qū)250°C、7區(qū)250°C、8區(qū)250°C、9區(qū)260。C和機(jī)頭260°C，加料速度為40KG/H，主機(jī)轉(zhuǎn)速為400R/M。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的無鹵阻燃PC/ABS合金將兩種不同熔指規(guī)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(fā)明的阻燃PC/ABS合金阻燃級別不低于UL-94V0(1.6mm)級，拉伸強(qiáng)度(ASTMD638，50mm/min)不低于49MPa，彎曲強(qiáng)度(ASTMD790，1.3mm/min)不低于90MPa，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度(ASTMD256，23。C)不低于550J/m，熱變形溫度(ASTMD648，3.2mm，1.82Mpa)不低于8(TC，成型收縮率(ASTMD955，厚度3.2mm)不大于0.7%，且不含鹵素，對環(huán)境友好，綜合性能不亞于國內(nèi)外所報(bào)道的阻燃PC/ABS樹脂材料性能，本發(fā)明助劑用量小，成本更低廉本發(fā)明的制備所述無鹵阻燃PC/ABS合金的方法，其工藝簡單，實(shí)施容易，能耗低，非常適合用于所述無鹵阻燃PC/ABS合金的規(guī)模化生產(chǎn)。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。具體實(shí)施方式以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)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份脫模劑于高速混合機(jī)中混合5分鐘后通過平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的物料冷卻干燥后即為所需的無鹵阻燃PC/ABS合金。本實(shí)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(shí)施例中，所述平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)為1區(qū)195°C、2區(qū)230°C、3區(qū)240°C、4區(qū)240°C、5區(qū)250°C、6區(qū)250°C、7區(qū)250°C、8區(qū)250°C、9區(qū)255。C和機(jī)頭255。C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，加料速度為40KG/H。經(jīng)本發(fā)明的研究人員實(shí)驗(yàn)證實(shí)，本實(shí)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用二苯基磷酸酯時，可在氣相和凝聚相同時發(fā)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(xiàn)和被阻燃高聚物的類別和火災(zāi)條件有關(guān)，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(xù)燃燒，因此磷酸酯類阻燃劑用于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制造容易、價格便宜、使用方便。本實(shí)施例的抗氧劑采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，由于氧原子的襲擊會使其發(fā)生氧化降解。經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，聚合物的A動氧化過程是一系列A由基反應(yīng)過程，反應(yīng)初期的主要產(chǎn)物是由氫過氧化物在適當(dāng)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(yīng)生成新的自由基，這樣周而復(fù)始地循環(huán)，使氧化反應(yīng)按自由基鏈?zhǔn)綒v程進(jìn)行。在聚合物中添加抗氧劑，就是為了捕捉鏈反應(yīng)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?zhǔn)椒磻?yīng)；抗氧劑還能夠分解氫過氧化物ROOH，使其生成穩(wěn)定的非活性產(chǎn)物。按作用機(jī)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(yīng)，中斷活性鏈的增長，輔助抗氧劑能夠抑制、延緩引發(fā)過程中自由基的生成，分解氫過氧化物，鈍化殘存于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(huán)上羥基(OH)的一側(cè)或兩側(cè)有取代基的化合物。由于一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(jié)合使之失去活性，從而使熱氧老化的鏈反應(yīng)終止，這種機(jī)理即為鏈終止供體機(jī)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(yīng)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(zhì)子，打斷這一系列自由基反應(yīng)，這是自動氧化的控制步驟。當(dāng)加入受阻酚抗氧劑時，它比那些聚合物更易提供質(zhì)子，即提供了一個更加有利的反應(yīng)形成酚氧自由基，這使聚合物相對穩(wěn)定，不會進(jìn)一步發(fā)生氧化。除此之外，受阻酚還可以進(jìn)行一些捕捉碳自由基的反應(yīng)，可以生成二聚物，而這種二聚物又可與過氧化自由基反應(yīng)使其失去活性，自身則變成穩(wěn)定的醌分子，由于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于本發(fā)明。脫模劑采用硬脂酸脫模劑，從力學(xué)角度分析，當(dāng)兩組分混合并注射到模腔中以后，硬脂酸鋅將會沉淀成一種膠狀物，并隨著固化的進(jìn)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于本發(fā)明。實(shí)施例2本實(shí)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，其余條件均與實(shí)施例1相同。實(shí)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份脫模劑于高速混合機(jī)中混合3分鐘后通過平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的物料冷卻干燥后即為所需的無鹵阻燃PC/ABS合金；本實(shí)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，平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)為1區(qū)205°C、2區(qū)250°C、3區(qū)260°C、4區(qū)260°C、5區(qū)260°C、6區(qū)260°C、7區(qū)260°C、8區(qū)260°C、9區(qū)265。C和機(jī)頭265。C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，加料速度為40KG/H。實(shí)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份脫模劑于高速混合機(jī)中混合3分鐘后通過平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的物料冷卻干燥后即為所需的無鹵阻燃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。平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)分別為1區(qū)205°C、2區(qū)250°C、3區(qū)260。C、4區(qū)260。C、5區(qū)260。C、6區(qū)260°C、7區(qū)260°C、8區(qū)260°C、9區(qū)265。C和機(jī)頭265。C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，加料速度為40KG/H。實(shí)施例5本實(shí)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(shí)施例的其余條件與實(shí)施例4相同。實(shí)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份脫模劑于高速混合機(jī)中混合3分鐘后通過平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的物料冷卻干燥后即為所需的無鹵阻燃PC/ABS合金。本實(shí)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。平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)分別為1區(qū)195°C、2區(qū)230°C、3區(qū)240°C、4區(qū)240°C、5區(qū)240°C、6區(qū)240°C、7區(qū)240°C、8區(qū)240°C、9區(qū)255。C和機(jī)頭255。C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，加料速度為40KG/H。實(shí)施例7本實(shí)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，其余條件與實(shí)施例4相同。實(shí)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份脫模劑于高速混合機(jī)中混合3分鐘后通過平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，擠出的物料冷卻干燥后即為所需的無鹵阻燃PC/ABS合金；本實(shí)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。平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)分別為1區(qū)200°C、2區(qū)240°C、3區(qū)250°C、4區(qū)250°C、5區(qū)260°C、6區(qū)260°C、7區(qū)250°C、8區(qū)250°C、9區(qū)260。C和機(jī)頭260°C，主機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，加料速度為40KG/H。上述各實(shí)施例按照表1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測試表1性能測試標(biāo)準(zhǔn)測試條件國際單位熔體指數(shù)ASTMD1238300°C/1.2Kgg/10min比重ASTMD79223°Cg/cm3拉伸強(qiáng)度ASTMD63850mm/minMpa斷裂伸長率ASTMD63850mm/min%彎曲強(qiáng)度ASTMD7901.3mm/minMpa彎曲模量ASTMD7901.3mm/minMpa懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度ASTMD25623°CJ/m熱變形溫度ASTMD6483.2mm，1.82Mpa。c<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1或2所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于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(jù)權(quán)利要求3所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于所述磷酸酯類阻燃劑為二苯基磷酸酯。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于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(jù)權(quán)利要求5所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于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.制備權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于包括如下步驟a.按照所述比例將原料于高速混合機(jī)中混合3-5分鐘，得混合物料；b.所得混合物料經(jīng)平行雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出后冷卻，所述平行雙螺桿擠出機(jī)設(shè)置九段溫控區(qū)，共混擠出的工藝參數(shù)分別為1區(qū)195-205。C、2區(qū)230-250°C、3區(qū)240_260°C、4區(qū)240-260°C、5區(qū)240-260°C、6區(qū)240-260°C、7區(qū)240-260°C、8區(qū)240-260°C、9區(qū)255-265°C和機(jī)頭255-265°C;c.對步驟b所得的冷卻后的物料進(jìn)行干燥，即得所需無鹵阻燃PC/ABS合金產(chǎn)品。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備無鹵阻燃PC/ABS合金的方法，其特征在于所述平行雙螺桿擠出機(jī)共混擠出的工藝參數(shù)為1區(qū)200°C、2區(qū)240°C、3區(qū)250°C、4區(qū)250°C、5區(qū)250°C、6區(qū)250°C、7區(qū)250°C、8區(qū)250°C、9區(qū)260。C和機(jī)頭260。C，加料速度為40KG/H，主機(jī)轉(zhuǎn)速為400R/M。全文摘要本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃PC/ABS合金，其原料包括兩種不同熔指規(guī)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(fā)明的阻燃PC/ABS合金的阻燃級別不低于UL-94V0(1.6mm)級，拉伸強(qiáng)度不低于49MPa，彎曲強(qiáng)度不低于90MPa，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度不低于550J/m，熱變形溫度不低于80℃(3.2mm，1.82MPa)，成型收縮率不大于0.7％，且不含鹵素，對環(huán)境友好，綜合性能不亞于國內(nèi)外所報(bào)道的阻燃PC/ABS樹脂材料性能，本發(fā)明助劑用量小，且成本更低廉；本發(fā)明的制備所述無鹵阻燃PC/ABS合金的方法，其工藝簡單，實(shí)施容易，能耗低，非常適合用于所述無鹵阻燃PC/ABS合金的規(guī)模化生產(chǎn)。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(yōu)先權(quán)日2009年12月15日發(fā)明者姚富,姚澤敏申請人:重慶啟藍(lán)塑料有限公司