一種安全帽用pc/abs塑料合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種安全帽用PC/ABS塑料合金及其制備方法。一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于由下列重量份的原材料組成：PC：70份；ABS：10～30份；增韌劑：5～20份；增容劑：2～10份；阻燃劑：5～10份；紫外線吸收劑：1～5份；光穩(wěn)定劑：1～5份；抗氧化劑：1～5份；TiO2：1～10份；抗靜電劑:2～8份。通過各成份的合理組配，本發(fā)明的安全帽用PC/ABS塑料合金具有以下優(yōu)點：高耐沖擊強(qiáng)度、抗老化、抗靜電、無鹵阻燃。由本發(fā)明的PC/ABS塑料合金制造的安全帽，各項檢測指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GB 2811?2007安全帽國家標(biāo)準(zhǔn)，耐候抗老化性能優(yōu)越安全可靠，適用于建筑工地、井下、礦山等多種工況條件。
【專利說明】一種安全帽用PC/ABS塑料合金及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種安全帽用PC/ABS塑料合金及其制備方 法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前建筑、采礦、機(jī)械工業(yè)等行業(yè)普遍使用ABS材質(zhì)的安全帽。ABS(丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯樹脂)具有耐熱、表面硬度高、尺寸穩(wěn)定的優(yōu)點，同時電絕緣性能良好，很少受溫 度、濕度的影響，而且在很大的頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。另外其化學(xué)性能也很好，對水、無 機(jī)鹽、堿及酸類幾乎沒有影響。但ABS安全帽的缺點是不耐燃燒，不耐低溫，抗老化性能較 差，在惡劣環(huán)境下使用力學(xué)性能下降得很快，往往因未及時更換對佩戴者失去保護(hù)。PC(聚 碳酸酯)具有沖擊強(qiáng)度高、抗蠕變、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱、透明、介電性能優(yōu)良等優(yōu)點;但同時 也存在加工流動性差、容易發(fā)生應(yīng)力開裂、對缺口敏感、耐磨性差等缺點。PC與和ABS按一定 的比例合成的合金材料性能上可互補。不僅共混合金的耐熱性、沖擊強(qiáng)度以及拉伸強(qiáng)度優(yōu) 于ABS，而且其熔體粘度比PC低，加工性能好，制品內(nèi)應(yīng)力和沖擊強(qiáng)度對制品厚度的敏感性 都大大降低。用于安全帽的PC/ABS合金要求高韌性、抗老化、抗靜電，通常采用有界面改性 作用的彈性體以改善兩者間的粘結(jié)，力求賦予復(fù)合材料高的沖擊韌性，而往往在提高材料 沖擊強(qiáng)度的同時，材料的拉伸強(qiáng)度下降。而采用增韌劑和剛性增容劑對PC/ABS合金進(jìn)行增 韌改性，在一定程度上減小材料強(qiáng)度方面損失的同時，顯著提高了材料的缺口沖擊強(qiáng)度，取 得了良好的效果。含鹵阻燃劑PC/ABS復(fù)合材料的阻燃中有較多的應(yīng)用，但其存在一些顯著 的缺陷，例如材料在燃燒過程中會產(chǎn)生較多的煙和有毒氣體，對環(huán)境的影響非常大。隨著人 們環(huán)保和安全意識的增強(qiáng)，對環(huán)境友好性的要求越來越高，國際上也開始限制含鹵阻燃劑 的使用，相繼出臺了多部指令，使用無鹵阻燃劑成為現(xiàn)今的潮流和趨勢。
[0003] 目前開發(fā)出安全帽用高耐沖擊強(qiáng)度、抗老化、抗靜電、無鹵阻燃PC/ABS塑料合金， 對保護(hù)廣大勞動者的人身安全有重要的意義。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種安全帽用高耐沖擊強(qiáng)度、抗老化、抗靜電、無鹵阻燃 PC/ABS塑料合金及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明的一種安全帽用PC/ABS塑料合金是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于由下列重量份的原材料組成：
[0007] PC: 70 份；
[0008] ABS:10 ~30 份；
[0009] 增韌劑:5~20份；
[0010] 增容劑:2~10份；
[0011] 阻燃劑:5~10份；
[0012]紫外線吸收劑：1~5份；
[0013]光穩(wěn)定齊Ij :1~5份；
[0014]抗氧化劑：1~5份；
[0015] Ti02:l ~10 份；
[0016] 抗靜電劑:2~8份。
[0017] 所述增韌劑是MBS。
[0018] 所述增容劑是SMA。
[0019]所述阻燃劑是PPSQ。
[0020]所述紫外線吸收劑是苯并三唑類紫外線吸收劑。
[0021] 所述光穩(wěn)定劑是巴斯夫CMMASSORB 119FL。
[0022]所述抗氧化劑是季戊四醇二亞磷酸酯類抗氧劑。
[0023]所述抗靜電劑是聚苯乙烯磺酸鈉。
[0024] -種安全帽用PC/ABS塑料合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
[0025] 1)將PC在120°C下烘干處理4小時，ABS在80°C下烘干處理6小時；
[0026] 2)將Ti02與PPSQ充分混合，然后與PC、ABS及其他助劑經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒， 擠出溫度215~255°C，喂料轉(zhuǎn)速為10Hz，主機(jī)轉(zhuǎn)速為15Hz。
[0027] MBS樹脂是甲基丙烯酸甲酯(Μ)，丁二烯(B)及苯乙烯（S)的三元共聚物，它具有典 型的核-殼結(jié)構(gòu)。MBS的加入，提高了PC和ABS間的相容性，降低了兩相界面間的張力，從而使 合金材料在熱力學(xué)性質(zhì)上的均勻性得到了改善。對于具有核-殼結(jié)構(gòu)的MBS來說，其外層的 殼層甲基丙烯酸甲酯相與PC相具有較好的相容性，內(nèi)層橡膠相的核層與ABS具有較好的相 容性，因此可以明顯改善PC和ABS的相界面作用。在一定范圍內(nèi)，PC/ABS合金的沖擊強(qiáng)度隨 著MBS用量的增加而增大，這是由于熔融共混過程中，MBS在PC和ABS之間形成了與其具有較 好相容性的第三組分，該組分在PC和ABS相界面上起到界面活性劑的作用，降低了兩相組分 間的界面張力，使PC與ABS的相界面結(jié)合力增強(qiáng)，ABS的分散相尺寸減小，PC和ABS兩相分散 均勻、穩(wěn)定，提高了材料的韌性。MBS中的橡膠相在材料受到應(yīng)力時能夠引發(fā)銀紋，改善材料 的沖擊強(qiáng)度，提高材料的韌性。MBS在增加 PC/ABS相容性的同時，還能提高PC/ABS合金體系 的韌性。
[0028]為了進(jìn)一步改善PC與ABS之間的相容性，提高塑料合金的力學(xué)性能，采用苯乙烯馬 來酸酐樹脂(SMA)為界面改性劑。隨著SMA用量的增加 PC/ABS合金缺口沖擊強(qiáng)度顯著提高， SMA中含有極性的馬來酸酐基團(tuán)，在PC與SMA共混過程中，PC的酚端基一0H或端羧基會與SMA 的酸酐官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，界面粘結(jié)作用增強(qiáng)，提高了 PC與SMA的相容性，而SMA中的苯乙烯鏈 段與ABS具有較好的相容性，SMA提高了PC與ABS的界面強(qiáng)度，另外SMA與MBS復(fù)合起來以后， 增容作用具有明顯的協(xié)同效應(yīng)，當(dāng)材料受到?jīng)_擊時，復(fù)合體能承受更大的載荷，缺口沖擊強(qiáng) 度明顯增強(qiáng)。
[0029]使用一定量的梯形結(jié)構(gòu)的聚苯基倍半硅氧烷(PPSQ)阻燃PC/ABS復(fù)合材料，會在復(fù) 合材料表面生成一層硅系氧鍵或硅碳鍵的陶瓷類物質(zhì)，該保護(hù)層隔氧絕熱，既阻止了燃燒 產(chǎn)生的物質(zhì)向外溢出，又抑制了基材的熱分解，從而達(dá)到阻燃、低煙、低毒的目標(biāo)。
[0030] PC/ABS的熱穩(wěn)定性與PC和ABS的熱穩(wěn)定性都有關(guān)系。由于PC含有強(qiáng)極性的酯基，其 在熱的條件下極易受微量水分、酸堿離子、ABS合成中殘留助劑等的影響而發(fā)生降解，其在 單純的高溫、高剪切情況下即可發(fā)生異丙基鏈斷裂、碳酸鍵重排等反應(yīng)，而在微量的水分、 醇、ABS合成中殘留的堿性電解質(zhì)及催化劑、阻燃劑、HALS、金屬鹽等的作用下會極大加劇降 解速率，改善的方法主要是添加抗氧劑和粒料充分干燥?？寡鮿┳饔脵C(jī)理是捕捉降解過程 中產(chǎn)生的自由基和分解氫過氧化物。PC加工時由于酯基對水分的強(qiáng)敏感性，要求水分含量 <0.02%?？寡趸瘎㏒-9228季戊四醇二亞磷酸酯具備優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和高溫下的低揮發(fā) 性，優(yōu)異的在空氣中和聚合物內(nèi)的穩(wěn)定性并且加工過程中卓越的抗黃變和高溫降解保護(hù)， 適合PC/ABS塑料合金的加工。并且S-9228即使暴露在潮濕的環(huán)境里仍能保持優(yōu)異的水解穩(wěn) 定性，不會像其它亞磷酸酯產(chǎn)品產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。而結(jié)焦會使聚合物出現(xiàn)污點并堵塞擠出系 統(tǒng)的過濾網(wǎng)。
[0031] PC/ABS復(fù)合材料中丁二烯所含雙鍵在紫外線作用下，易氧化降解，在350nm以下波 長的紫外線照射時，氧化作用更強(qiáng)烈，其氧化速度與光的強(qiáng)度和波長的對數(shù)成正比。變硬發(fā) 脆是塑料合金在紫外線和熱作用下的老化特征。巴斯夫CHIMASS0RB 119FL是一種非聚合型 高分子量的受阻胺類光穩(wěn)定劑。其相較于其他受阻胺類光穩(wěn)定劑優(yōu)點顯著，可以增強(qiáng)著色 聚烯烴制品的色度。由于它的大分子結(jié)構(gòu)，它適用于所有要求低揮發(fā)性和高抗迀移性的領(lǐng) 域。CHIMASSORB 119FL還是一種有效的抗氧劑，可顯著改善聚烯烴的長效熱穩(wěn)定性。
[0032] 苯并三唑類紫外線吸收劑UV-571，能賦予各種聚合物以良好的光穩(wěn)定性。易溶解 在多種溶媒，單體，或中間體中，且在水基粘合劑中很容易地乳化。而且紫外線吸收劑UV-571具有對多種基材較高的相容性，以及在高溫情況下的低揮發(fā)性，和較高的吸收和防護(hù)效 率的特性。
[0033] 聚苯乙烯磺酸鈉 PSS能賦于制品很好的抗靜電性，并且受環(huán)境的濕度影響很小。高 分子永久型抗靜電劑是親水性聚合物。當(dāng)其和高分子基體共混后，首先由于其分子鏈的運 動能力較強(qiáng)，分子間便于質(zhì)子移動，通過離子導(dǎo)電來傳導(dǎo)和釋放產(chǎn)生的靜電荷;其次，抗靜 電能力是通過其特殊的分散形態(tài)體現(xiàn)，高分子永久型抗靜電劑主要是在制品表層呈現(xiàn)微細(xì) 的層狀或筋狀分布，構(gòu)成導(dǎo)電性表層，而在中心部分呈球狀分布，形成芯殼結(jié)構(gòu)，以之為通 路泄漏靜電荷。
[0034]納米級二氧化鈦由于粒徑小，活性大，既能反射、散射紫外線，又能吸收紫外線，從 而對紫外線有更強(qiáng)的阻隔能力。納米級Ti02、受阻胺光穩(wěn)定劑和ABS熔融共混，改性后的復(fù) 合材料具有較好的抗老化性能，納米Ti0 2與HALS復(fù)合改性ABS對其耐候性的提高具有明顯 的協(xié)同作用。有機(jī)硅改性后Ti02能有效抑制PC/ABS復(fù)合材料的熱降解情況，Ti0 2的加入還有 一定增韌效果。
[0035]通過各成份的合理組配，本發(fā)明的安全帽用PC/ABS塑料合金具有以下優(yōu)點：高耐 沖擊強(qiáng)度、抗老化、抗靜電、無鹵阻燃。由本發(fā)明的PC/ABS塑料合金制造的安全帽，各項檢測 指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GB 2811-2007安全帽國家標(biāo)準(zhǔn)，耐候抗老化性能優(yōu)越安全可靠，適用于建筑 工地、井下、礦山等多種工況條件。 【【具體實施方式】】
[0036]以下通過實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，這些實施例對本發(fā)明不起限制作用。
[0037]實施例中紫外線吸收劑是巴斯夫汽巴U V - 5 7 1，光穩(wěn)定劑是巴斯夫 CHIMASS0RB119FL，抗氧化劑是Dover(都福）Doverphos S-9228 〇 [0038] 實施例一
[0039] 安全帽用PC/ABS塑料合金，由下列重量份的原材料組成:PC: 70份;ABS: 30份;增韌 劑MBS : 20份；增容劑SMA: 4份；阻燃劑PPSQ : 8份；紫外線吸收劑UV-571:1份；光穩(wěn)定劑 CHIMASS0RB 119FL: 2份;抗氧化劑 S-9228:3份;Ti02:7份;抗靜電劑PSS: 2份。
[0040] 實施例二
[00411安全帽用PC/ABS塑料合金，由下列重量份的原材料組成:PC: 70份;ABS: 28份;增韌 劑MBS : 15份；增容劑SMA: 4份；阻燃劑PPSQ : 8份；紫外線吸收劑UV-571:1份；光穩(wěn)定劑 CHIMASS0RB 119FL: 2;抗氧化劑 S-9228:3份;Ti02:7份;抗靜電劑PSS: 2份。
[0042] 實施例三
[0043]安全帽用PC/ABS塑料合金，由下列重量份的原材料組成:PC: 70份;ABS: 25份;增韌 劑MBS : 10份；增容劑SMA: 8份；阻燃劑PPSQ : 9份；紫外線吸收劑UV-571: 2份；光穩(wěn)定劑 CHIMASS0RB 119FL: 1份;抗氧化劑 S-9228:3份;Ti02:8份;抗靜電劑PSS: 4份。
[0044] 實施例四
[0045]安全帽用PC/ABS塑料合金，由下列重量份的原材料組成:PC: 70份;ABS: 20份;增韌 劑MBS : 6份；增容劑SMA: 2份；阻燃劑PPSQ : 6份；紫外線吸收劑UV-571: 2份；光穩(wěn)定劑 CHIMASS0RB 119FL: 1份;抗氧化劑 S-9228:2份;Ti02:5份;抗靜電劑PSS: 4份。
[0046] 實施例五
[0047]安全帽用PC/ABS塑料合金，由下列重量份的原材料組成:PC: 70份;ABS: 10份;增韌 劑MBS : 5份；增容劑SMA: 6份；阻燃劑PPSQ: 10份；紫外線吸收劑UV-571:1份；光穩(wěn)定劑 CHIMASS0RB 119FL: 2份;抗氧化劑 S-9228:2份;Ti02:9份;抗靜電劑PSS: 6份。
[0048] 安全帽用PC/ABS塑料合金塑料合金的制備方法包括如下步驟：
[0049] 1)將PC在120 °C下烘干處理4小時，ABS在80 °C下烘干處理6小時；
[0050] 2)Ti02與PPSQ在高速加熱混合機(jī)中充分混合，然后與PC、ABS及其他助劑215~255 °C經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，喂料轉(zhuǎn)速為10Hz，主機(jī)轉(zhuǎn)速為15Hz。
[0051 ]安全帽樣品的制備方法包括如下步驟：
[0052]粒料在100°C下烘干處理4h后，用注塑機(jī)制樣帽，料筒溫度:喂料區(qū)50~70°C，熔料 溫度215~245°C，料筒恒溫200°C，模具溫度70~90°C，注射壓力80~150MPa(800~ 1500bar)，保壓壓力:注射壓力的40%~50%以避免制品發(fā)生縮壁;為了使制品的內(nèi)應(yīng)力最 小化，保壓壓力應(yīng)該盡可能設(shè)置低背壓5~10MPa(50~lOObar)，避免產(chǎn)生摩擦熱，注射速 度：中等注射速度，將摩擦熱降至最小。樣帽成型后在(20±2)°(：、（50±5)%濕度環(huán)境中放 置24h，用于性能測試。
[0053]產(chǎn)品性能測試見表1。
[0054] 生產(chǎn)設(shè)備儀器:高速加熱混合機(jī)SHR-10A;雙螺桿擠出機(jī)SHJ-65;注塑機(jī)HYT500C。 安全帽沖擊吸收及耐穿透性能測試儀AQM-CJ-C;安全帽側(cè)向剛性試驗儀AQM-GX;溫度調(diào)節(jié) 箱(50 ± 2) °C、（ -10 ± 2) °C、（ -20 ± 2) °C ;水槽:有足夠體積使安全帽完全浸沒在水中，水溫 恒定在(20±2)°C;紫外線照射箱:箱內(nèi)有足夠空間，保證安全帽被擺放在均勻輻射區(qū)域，并 且不觸碰箱體內(nèi)壁;頭模:符合《安全帽測試方法》GB/T 2812-2006標(biāo)準(zhǔn)附錄A的規(guī)定。
[0055] 產(chǎn)品性能測試標(biāo)準(zhǔn):《安全帽》GB 2811-2007,《安全帽測試方法》GB/T 2812-2006 [0056]表一
[0059]由本發(fā)明的高耐沖擊強(qiáng)度抗老化抗靜電阻燃PC/ABS塑料合金制造的安全帽，各項 檢測指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GB 2811-2007安全帽國家標(biāo)準(zhǔn)。其中實施例一在沖擊吸收性能測試中經(jīng) 高溫、低溫、浸水、紫外線照射四種預(yù)處理條件下測試，傳遞到頭模上的力最小;側(cè)向剛性測 試中最大變形、殘余變形兩個指標(biāo)均是各實施例中最?。荒偷蜏匦阅軠y試中沖擊測試傳遞 到頭模上的力最小;其他耐穿刺性能、防靜電性能、阻燃性能測試結(jié)果在所有實施例中處于 中等水平，綜合性能實施例一最優(yōu)。測試結(jié)果表明本發(fā)明各實施例性能受高溫、低溫、紫外 線照射影響下降幅度很少，耐候抗老化性能優(yōu)越安全可靠，適用于建筑工地、井下、礦山等 多種工況條件。
【主權(quán)項】
1. 一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于由下列重量份的原材料組成： PC: 70 份； ABS:10 ~30 份； 增韌劑:5~20份； 增容劑:2~10份； 阻燃劑:5~10份； 紫外線吸收劑:1~5份； 光穩(wěn)定劑:1~5份； 抗氧化劑:1~5份； Ti02:l ~10 份； 抗靜電劑:2~8份。2. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述增韌劑是MBS。3. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述增容劑是SMA。4. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于：所述阻燃劑是 PPSQ〇5. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述紫外線吸收劑 是苯并三唑類紫外線吸收劑。6. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述光穩(wěn)定劑是巴 斯夫 CHIMASSORB 119FL。7. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述抗氧化劑是季 戊四醇二亞磷酸酯類抗氧劑。8. 如權(quán)利要求1所述的一種安全帽用PC/ABS塑料合金，其特征在于:所述抗靜電劑是聚 苯乙烯磺酸鈉。9. 一種如權(quán)利要求1至8任一所述的安全帽用PC/ABS塑料合金的制備方法，其特征在于 包括如下步驟： 1) 將PC在120 °C下烘干處理4小時，ABS在80 °C下烘干處理6小時； 2) 將Ti02與阻燃劑充分混合，然后與PC、ABS及其他助劑經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出 溫度215~255°C，喂料轉(zhuǎn)速為10Hz，主機(jī)轉(zhuǎn)速為15Hz。
【文檔編號】C08L83/04GK105968764SQ201610321939
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月14日
【發(fā)明人】柯宇旋
【申請人】柯宇旋