一种高耐热矿物增强无卤阻燃PC/ABS合金及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料加工，具体是涉及一种高耐热矿物增强无卤阻燃pc/abs合金及其制备方法。

背景技术：

1、pc/abs合金是一种性能优异的工程塑料，由聚碳酸酯(pc)与丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(abs)共混所得。其中，原材料pc分子中包含柔性的碳酸酯基团和刚性的苯环，使其具有许多优点，如机械性能好、较高的热变形温度、透明、尺寸稳定等，缺点是其制品对应力敏感，易残留内应力而发生开裂，流动性差，影响其注塑加工。原材料abs兼具有苯乙烯组分提供的加工流动性和光泽性、丁二烯组分提供的韧性、丙烯腈组分提供的耐热耐化学性和刚性，三组分合理配比使其具有均衡的力学性能和良好的加工流动性。pc/abs合金综合了pc和abs的优良性能，一方面该合金可以提高abs的耐热性和力学性能，另一方面该合金可以提高pc的加工流动性，降低缺口敏感度，提高耐应力开裂能力。

2、比较常见的十溴联苯醚等卤系阻燃剂在材料催化裂解及引燃时有副作用、会产生腐蚀性气体及许多烟雾而污染环境，造成二次污染。随着技术的发展和环境对材料生态保护要求越来越严格，特别是欧盟rohs和weee指令的颁布，卤素阻燃pc/abs合金越来越受限。而常用的磷系阻燃剂往往导致制品具有更低的耐热温度，在高温下使用更易变形，限制了其使用范围。因此，开发一款高耐温矿物增强无卤阻燃pc/abs合金在汽车仪表板、饰柱、格栅、吹风机和微波炉内外部件中具有广泛的应用范围，实现同等价位下“人有我优”的差异化竞争，符合现有的市场前景。

3、中国专利cn 108623844 a公开了一种由dopo、硅烷偶联剂、镁铝型水滑石合成的dopo-ldh复合型阻燃剂，该阻燃剂的接枝率为0.5-5％，其目的为减少三元乙丙橡胶材料中阻燃剂含量高的缺陷。但由于镁铝型水滑石主要成分为氢氧化镁和氢氧化铝，碱性成分会造成pc原料降解，因此无法应用于pc合金的体系中。中国专利cn 110218444 a公开了一种由尼龙6、dopo、mwcnts组成的材料，用于尼龙6的阻燃和抗静电，尽管该材料具有导电及v-2级别阻燃，但mwcnts价格昂贵，本身无接枝位点，需要通过硫酸和硝酸等多种强酸处理，成品价格高且不利于工业化生产。中国专利cn 110218444a公开了一种超高耐热无卤阻燃pc/abs复合材料，该材料包含芳香族pc树脂、abs树脂、接枝改性耐热剂、阻燃剂等，尽管该材料热变形温度高，但耐热剂的加入大幅推高了阻燃剂的用量，在成本上并不是一种经济实用的做法。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服常用的磷系阻燃剂添加量大，削弱聚合物链间的作用力导致成品热变形大幅降低的缺点，提供一种高耐温矿物增强无卤阻燃pc/abs及其制备方法。本发明的阻燃材料通过硅烷偶联剂将磷杂菲阻燃剂接枝在增强矿物填料表面，提高了磷杂菲阻燃剂的耐热温度，使阻燃剂在加工过程中保持稳定，然后将磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料加入到pc/abs合金中，磷杂菲与增强矿物填料协同作用，增强阻燃效果，减低了磷系阻燃剂添加量，减小了热变形下降幅度同时提高材料的刚性。

2、为达到本发明的目的，本发明的高耐热矿物增强无卤阻燃pc/abs合金按重量份数计，包含pc树脂50-85份，abs树脂或者as与高胶粉共混所得abs 5-20份，增韧剂2-8份，磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料5-30份，抗滴落剂0.2-1份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-1份。

3、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述高耐热矿物增强无卤阻燃pc/abs合金按重量份数计，包含pc树脂50-85份，abs树脂或者as与高胶粉共混所得abs 5-20份，增韧剂3-5份，磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料10-30份，抗滴落剂0.2-1份，抗氧剂0.1-0.3份，润滑剂0.1-0.5份。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料的制备方法包括：称取增强矿物填料、磷杂菲阻燃剂和硅烷偶联剂搅拌均混后置于150-170℃环境中2-6h，用乙醇冲洗过滤后烘干，再打散为粉末，得到磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料中按重量份数计包含增强矿物填料60-100份，磷杂菲阻燃剂10-20份，硅烷偶联剂10-20份。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述增强矿物填料是二氧化硅、滑石粉、高岭土、云母中的一种或多种。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述磷杂菲阻燃剂是9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，简称：dopo(dop)。

8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述硅烷偶联剂是kh-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、kh-560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)、kh-570(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、kh-792(γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷)、kh-602(n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)中的一种或多种。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述烘干是在70-90℃条件下烘干。

10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述增韧剂是mbs、acr、ema中的一种或两种的复配。

11、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗滴落剂是纯ptfe粉末或经san和mma中的一种或多种包覆的ptfe粉末。

12、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，或受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂；优选地，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1：1-3。

13、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙和季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种。

14、另一方面，本发明还提供了一种前述高耐热矿物增强无卤阻燃pc/abs合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

15、(1)按所需重量份数称取pc树脂、abs树脂、增韧剂、磷杂菲阻燃剂接枝处理后的增强矿物填料、抗滴落剂、抗氧剂和润滑剂，称取后混匀；

16、(2)将经步骤(1)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高耐热矿物增强无卤阻燃pc/abs合金。

17、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为35-75mm，螺杆的长径比为32-52：1，所述熔融塑化的温度设定为第一段220℃-240℃，第二段240℃-270℃，第三段240℃-270℃，第四段240℃-270℃，第五段240℃-270℃，第六段230℃-260℃，第七段230℃-260℃，第八段230℃-260℃，第九段230℃-260℃，第十段240℃-270℃，熔体温度240℃-280℃，机头温度240-280℃。

18、与现有技术相比，本发明的优点如下：

19、(1)本发明的磷杂菲阻燃剂热分解温度低，在190℃便出现分解，无法实现在pc/abs合金温度下进行加工，而接枝在增强矿物填料表面的磷杂菲阻燃剂的热分解温度大幅提高，使其在加工过程中保持稳定。

20、(2)常用的磷系阻燃剂添加量大，削弱了聚合物链间的作用力，导致成品热变形温度大幅降低，而本发明接枝改性后的磷杂菲阻燃剂与增强矿物填料具有协同阻燃效果，阻燃剂添加量更少，热变形温度降低幅度减小，同时由于阻燃剂添加量较少，产品成本更低。

21、(3)本发明中增强矿物填料的加入提高了材料的刚性，也提高了材料的热变形温度。

22、(4)现有技术中保持高热变形主要是通过增加耐热剂的方式实现，使用dopo接枝处理后的增强矿物在pc合金中的应用是本发明开创，这种方式所得产品可应用于汽车仪表板、饰柱、格栅、吹风机、微波炉内外部件等，拓展了磷系阻燃pc/abs合金的应用范围，可实现“人有我优”的差异化竞争，获得更高产品利润，符合现有的市场前景。