专利名称：无卤无磷阻燃pc/abs合金材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料及其制备方法，该合金可广泛应用于对环保要求高的汽车工业中，电子电气工业中，机械工业中，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)是一种应用日益广泛的工程塑料，它具有综合稳定的力学性能、热性能及电性能，其产量仅仅次于尼龙(PA)。它具有抗冲击，尺寸稳定，耐热，透明等优异的性能。但是它的某些缺点如加工困难，制品残余应力大，易于应力开裂，对缺口敏感，同时耐溶剂性差和耐磨性差等，都制约了它在许多领域中的应用。共混合金化是PC改性的一种重要手段，它使PC性能更加优异，从而拓宽了它的应用领域.
PC/ABS合金是最早工业化的PC改性产品，也是目前最重要的PC合金。相对于PC，在性能上提高了加工流动性能，减小了制品对应力的敏感性并降低了成本。同时相对于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)而言，提高了ABS的耐热程度和耐冲击强度，并可以改善制品表面凹陷和翘曲等缺陷。目前市场上对PC/ABS的需求很大，国内相当多的企业在这一方面也作了很多的研究工作，取得相当大的进展和成果。
阻燃PC/ABS合金是PC/ABS合金中的一大类，能很好的满足某些领域对材料阻燃性的要求，德国Bayer公司最早开发出阻燃级PC/ABS合金，其商品名为Bayblend，后来又推出了贫卤和非卤阻燃PC/ABS合金。
随着人们对环保要求的不断提高，无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料得到发展，PC/ABS合金可采用的非磷、卤阻燃剂包括有机硅阻燃剂共聚物、有机硅阻燃剂、苯甲基硅酮和硅酮树脂等。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服传统的阻燃PC/ABS合金含有卤素以及磷元素引起的不环保污染环境的问题，提供一种不仅保证阻燃PC/ABS合金使用性能，而且不含卤素以及磷元素的阻燃PC/ABS合金，还提供该种合金的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案一种无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其组分及含量为聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物6～17％；相容剂1.0～4.0％；阻燃剂聚四氟乙烯0.3～1.5％；有机硅阻燃剂1.0～8.0％；二苯基砜磺酸盐0.1～1.0％；抗氧剂0.1～1.0％；润滑剂0.2～2.0％；以上百分数是重量百分比。
上述技术方案的进一步改进在于所述的相容剂是苯乙烯-马来酸酐共聚物，含马来酸酐5～25％。
上述技术方案的进一步改进在于所述的聚四氟乙烯平均粒径为450-800μm。
上述技术方案的进一步改进在于所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯0.05～0.5％。
上述技术方案的进一步改进在于所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
本发明还进一步提出一种制备所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料的制备方法的技术方案该制备方法包括以下步骤步骤1按上述重量百分比称取各组分；步骤2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为基体，加入相容剂、阻燃剂聚四氟乙烯、有机硅阻燃剂、二苯基砜磺酸盐、抗氧剂、润滑剂在高速混合机中混合；步骤3将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
上述技术方案的进一步改进在于该双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
上述技术方案的进一步改进在于步骤2中，在高速混合机中混合3-5分钟。
本发明具有以下效果本发明提供一种或几种不含卤素和不含磷元素的阻燃剂，制作出无卤无磷阻燃PC/ABS合金产品，其优点是在保证使用性能的条件下，由于整个阻燃体系甲不含卤素和不含磷元素，所以更符合环保要求。并且该产品在达到(1.6mm)阻燃UL94V-0级的同时，又能保证阻燃PC/ABS合金的使用性能，可广泛应用于对环保要求更高的汽车工业中，电子电气工业中，机械工业当中。产品光泽性高；成本适中。
图1是本发明无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料的制备方法的流程图。
具体实施例方式
本发明提出了一种无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其组分及含量为聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物6～17％；相容剂1.0～4.0％；阻燃剂聚四氟乙烯0.3～1.5％；有机硅阻燃剂1.0～8.0％；二苯基砜磺酸盐0.1～1.0％；抗氧剂0.1～1.0％；润滑剂0.2～2.0％；以上百分数是重量百分比。
所述的聚碳酸酯(PC)树脂相对密度为1.15～1.25，熔点为270-280℃，相对分子量为23000～25000。
所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)树脂相对密度为1.0～1.1，熔点为170～180℃，橡胶含量为20％～40％。
所述的相容剂是苯乙烯(S)-马来酸酐(MA)共聚物(SMA)，高分子量无规共聚物是其中之一，含马来酸酐5～25％。
所述的阻燃物聚四氟乙烯(PTFE)平均粒径为450-800μm，熔点为327±5℃，标准比重为2.13-2.18。
所述的有机硅阻燃剂为白色粉末。
所述的二苯基砜磺酸盐(KSS)具有分散性好、阻燃效率高等特性。
所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基亚磷酸三酯0.05～0.5％。
四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的分子量为1177.65，熔点为110～125℃，白色结晶粉末。
(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯的分子量646，熔点为180～186℃，为白色结晶状粉末。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)，分子量为593.04，相对密度0.98，熔点140℃，闪点285℃，为白色粉末或细小颗粒。
请参阅图1，制备所述无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料包括以下步骤步骤1按上述重量百分比称取各组分；步骤2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为基体，加入相容剂、阻燃剂聚四氟乙烯、有机硅阻燃剂、二苯基砜磺酸盐、抗氧剂、润滑剂在高速混合机中混合3-5分钟；步骤3将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
该双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例1按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)91.2％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)6.0％、相容剂(SMA)1.0％、阻燃剂PTFE 0.3％、有机硅阻燃剂1.0％、二苯基砜磺酸盐KSS 0.1％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.05％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.05％、润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.2％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～23 5℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例2按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)87.0％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)7.0％、相容剂(SMA)3.0％、阻燃剂PTFE 0.5％、有机硅阻燃剂1.5％、二苯基砜磺酸盐KSS 0.5％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.1％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.1％；润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS) 0.3％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例3按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)83.5％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)9.4％、相容剂(SMA)3.0％、阻燃剂PTFE 0.6％、有机硅阻燃剂2.5％、二苯基砜磺酸盐KSS 0.5％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.1％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.1％；润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.3％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例4按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)78％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)12％、相容剂(SMA)3.0％、阻燃剂PTFE 0.8％、有机硅阻燃剂5.0％、二苯基砜磺酸盐KSS0.5％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.2％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.2％；润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)0.3％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例5按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)74％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)14％、相容剂(SMA)3.0％、阻燃剂为PTFE 1.0％、有机硅阻燃剂6.3％、二苯基砜磺酸盐KSS 0.7％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.25％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.25％、润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS) 0.5％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～23 5℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
实施例6按重量百分比，将树脂聚碳酸酯(PC)65.5％、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)17％、相容剂(SMA)4.0％、阻燃剂为PTFE 1.5％、有机硅阻燃剂8.0％、二苯基砜磺酸盐KSS1.0％，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯为0.5％；抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯为0.5％、润滑剂乙撑双硬脂酰胺(EBS)2.0％，在高速混合机中混合4分钟；将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
性能评价方式及实行标准将按上述方法完成的粒子事先在110～120℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在80℃。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80*10*4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为55*6*4，缺口深度为试样厚度的三分之一，阻燃性按UL94标准测试；材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度以及阻燃性的数值进行评判。
配方1-6及现有技术的PC/ABS合金的力学性能结果见表1表1配方1-6及现有技术的PC/ABS合金的材料物性对比表
通过表1，配方1-6的材料物性表分析可知，本发明采用几种不含卤素和不含磷元素的阻燃剂，制作出的无卤无磷阻燃PC/ABS合金产品，此产品更符合环保要求，并且该产品在达到阻燃的同时，又能保证阻燃PC/ABS合金的使用性能，可广泛应用于对环保要求更高的汽车工业中，电子电气工业中，机械工业当中。
本发明的优点是产品不含卤素，不含磷元素；保证了阻燃PC/ABS合金的使用性能；产品光泽性高成本适中。
权利要求
1.一种无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其组分及含量为聚碳酸酯65.5～91.2％；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 6～17％；相容剂 1.0～4.0％；阻燃剂聚四氟乙烯0.3～1.5％；有机硅阻燃剂1.0～8.0％；二苯基砜磺酸盐 0.1～1.0％；抗氧剂 0.1～1.0％；润滑剂 0.2～2.0％；以上百分数是重量百分比。
2.根据权利要求1所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的相容剂是苯乙烯-马来酸酐共聚物，含马来酸酐5～25％。
3.根据权利要求1所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的聚四氟乙烯平均粒径为450-800μm。
4.根据权利要求1所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.05～0.5％和亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯0.05～0.5％。
5.根据权利要求1所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其特征在于所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
6.一种制备如权利要求1所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤步骤1按上述重量百分比称取各组分；步骤2以聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物为基体，加入相容剂、阻燃剂聚四氟乙烯、有机硅阻燃剂、二苯基砜磺酸盐、抗氧剂、润滑剂在高速混合机中混合；步骤3将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
7.根据权利要求6所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于该双螺杆挤出机一区温度230～235℃，二区温度240～245℃，三区温度250～255℃，四区温度250～260℃，五区温度240～245℃，六区温度230～235℃，停留时间1-2分钟，主机转速300-350rpm。
8.根据权利要求6所述的无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料的制备方法，其特征在于步骤2中，在高速混合机中混合3-5分钟。
全文摘要
一种无卤无磷阻燃PC/ABS合金材料，其组分及含量为聚碳酸酪65.5～91.2％；丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物6～17％；相容剂1.0～4.0％；阻燃剂聚四氟乙烯0.3～1.5％；有机硅阻燃剂1.0～8.0％；二苯基砜磺酸盐0.1～1.0％；抗氧剂0.1～1.0％；润滑剂0.2～2.0％；以上百分数是重量百分比。本发明还提出制备上述合金材料的制备方法。该合金可广泛应用于对环保要求高的汽车工业、电子电气工业、机械工业中。
文档编号C08L55/02GK101089045SQ20071007485
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者徐东, 贺永, 徐建辉 申请人:深圳市科聚新材料有限公司