專利名稱：自熄型無鹵阻燃pc/abs合金及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金以及該合金的制備工藝，尤其是涉及一種采用硅樹脂改性接枝共聚物制備工藝制備的具有高效阻燃性能的PC/ABS合金。
背景技術(shù)：
以PC和ABS為主要原料的PC/ABS合金是一種重要的工程塑料合金，這種材料具有良好的成型性能、耐低溫沖擊性能和較高的熱變形溫度及光穩(wěn)定性?？蓮V泛應(yīng)用于汽車、電子、辦公設(shè)備等制造業(yè)。
由于PC/ABS材料本身具有可燃性，因此限制了PC/ABS合金的應(yīng)用范圍及使用安全性，長期以來，PC/ABS一直采用鹵系阻燃劑來實施阻燃，如十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A和三氧化二銻等。盡管這樣的阻燃劑表現(xiàn)出很好的阻燃性，但是在燃燒時釋放出大量煙霧，產(chǎn)生有害物質(zhì)二氧雜芑，同時由于它們的擴散速度遠(yuǎn)大于火焰的擴散速度，在火災(zāi)中妨礙了人們的撤離和滅火工作，使生命財產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。
磷-氮系膨脹型阻燃劑雖然價格相對較高，但由于氮元素與磷元素的協(xié)同效應(yīng)，因此顯示出良好的阻燃性，且發(fā)煙量小，基本上不產(chǎn)生有毒氣體，且有自熄性，被認(rèn)為是今后阻燃劑發(fā)展的方向。涉及到材料制備工藝主要有以下幾類1.CN1382181、CN1307608描述了選用膦酸酯胺和磷腈類作為聚碳酸酯ABS模塑材料的阻燃劑，賦予材料優(yōu)異的阻燃性能的同時改進加工流動特性、改進彈性模數(shù)和減少工具上沉積物的形成。該類接枝聚合物通過使用本體、本體-溶液或本體一懸浮液聚合方法來生產(chǎn)。
2.CN1459470描述了一種無鹵阻燃耐寒PC/ABS合金。它由PC、ABS、無鹵阻燃劑NP、增韌劑E、反應(yīng)性單體M、引發(fā)劑C、抗氧化劑、抗紫外線劑、加工助劑組成，該阻燃PC/ABS合金通過一步法復(fù)合而成，低溫抗沖擊性能優(yōu)異，阻燃效率較低。
3.CN1266449、CN1266450、CN1266451、CN1266452描述了不易燃的熱塑性模塑材料，該材料包含聚碳酸酯、乙烯基(共)聚合物、接枝聚合物、氟代聚烯烴、含有平均直徑≤200nm的精細(xì)顆粒的無機粉末及磷化合物。
4.US3505431、US3711577、US4054544描述了部分鹵代無環(huán)三膦酸酯胺類做阻燃劑。
5.US5061745描述了由芳族聚碳酸酯、ABS接枝共聚物、含苯乙烯共聚物和單磷酸酯阻燃添加劑組成的聚合物混合物。該混合物目前還達不到薄壁殼體的抗應(yīng)力開裂標(biāo)準(zhǔn)。
6.EP0363608、EP0640655描述了由芳族聚碳酸酯、含有苯乙烯共聚物或接枝共聚物、單體或低聚磷酸酯組成的聚合物混合物。該混合物的熱穩(wěn)定性能不夠。
上述阻燃PC/ABS合金的制備過程中均引入了單一含有磷元素的阻燃添加劑，材料阻燃效率不高，一定量阻燃劑的添加對PC/ABS合金的機械性能有一定影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，該合金有自熄性，阻燃效率高。
本發(fā)明還提供了上述PC/ABS合金的制備工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的提高阻燃性能與保證合金原有機械性能不能兼得的缺陷，通過有機硅樹脂熔融改性ABS接枝共聚物，一方面改善PC和ABS的相容性，另一方面增強與磷氮系膨脹型阻燃劑對PC/ABS合金的協(xié)同阻燃作用效果。
有機硅樹脂作為一種新型阻燃劑，它可完全不依賴于鹵系化合物而發(fā)揮阻燃作用，含硅樹脂的聚合物少煙無毒、燃燒熱值低、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，發(fā)展和應(yīng)用潛力廣闊。實驗證明，磷氮系膨脹型阻燃劑高溫下促使熔融的PC/ABS合金脫水成炭，有機硅樹脂中的硅氧基團有助于形成連續(xù)的、抗氧化的硅酸鹽保護層，保護炭層下的基材免遭破壞，降低材料燃燒時的生煙量和腐蝕性氣體含量。
PC與ABS有一定的相容性，但由于ABS為兩相結(jié)構(gòu)，其中包括分散相PB和連續(xù)相SAN。而PC與PB相容性很差，因此當(dāng)ABS中引入硅樹脂后，橡膠相被包裹，SAN與硅樹脂共混形成連續(xù)相的溶解度參數(shù)與PC相近，從而提高了兩者的相容性和粘接力。ABS接枝共聚物中硅樹脂的引入量與ABS中SAN的含量有關(guān)，綜合考慮硅樹脂與磷氮系膨脹型阻燃劑的協(xié)同阻燃作用，硅樹脂的引入量不超過接枝物總重量的25％。
一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，包含(1)40～95重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；(2)5～60重量份用硅樹脂改性的ABS接枝共聚物；(3)1～20重量份磷氮系膨脹型阻燃劑。
所述的硅樹脂改性的ABS接枝共聚物是硅樹脂與ABS接枝共聚物通過熔融反應(yīng)嫁接制得，硅樹脂的引入量為ABS接枝共聚物總重量的1～25％。
所述的硅樹脂為甲基苯基硅樹脂或甲基乙烯基硅樹脂。
所述的磷氮系膨脹型阻燃劑是三苯基磷酸酯、間苯二酚雙磷酸酯、2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺環(huán)[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺鹽中的一種或幾種。
本發(fā)明的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金是這樣制備的(1)硅樹脂改性ABS接枝共聚物的制備稱取硅樹脂和ABS，硅樹脂的引入量為ABS接枝共聚物總重量的1～25％；將硅樹脂與ABS在共混設(shè)備中于100～130℃下共混1～60分鐘，經(jīng)冷卻后加入螺桿機在160～200℃下熔融共混擠出造粒；(2)將40～95重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯、5～60重量份用硅樹脂改性的ABS接枝共聚物、1～20份重量磷氮系膨脹型阻燃劑在高速混合機中90～100℃下預(yù)混后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。
本發(fā)明的自熄型阻燃PC/ABS合金阻燃效率高，機械性能好，無鹵、低煙、無腐蝕性、對環(huán)境友好，可廣泛用于電器組件的制造。
具體實施例方式
實施例1 硅樹脂改性的ABS接枝共聚物的制備1將17.5份甲基苯基硅樹脂與82.5份ABS加入到高速混合機中110℃下高速混合15分鐘，期間間斷抽氣三次，隨后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。擠出機的五區(qū)間溫度一區(qū)間175℃，二區(qū)間180℃，三、四、五區(qū)間190℃。擠出機轉(zhuǎn)速80r/min，加料量為加料漏斗的40％。
實施例2 硅樹脂改性的ABS接枝共聚物的制備2將12份甲基乙烯基硅樹脂與88份ABS加入到高速混合機中105℃下高速混合15分鐘，期間間斷抽氣三次，隨后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。擠出機的五區(qū)間溫度一區(qū)間175℃，二區(qū)間180℃，三、四、五區(qū)間190℃。擠出機轉(zhuǎn)速80r/min，加料量為加料漏斗的40％。
實施例3自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金的制備將25份實施例1制備的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份三苯基磷酸酯加入到高速混合機中100℃下預(yù)混5分鐘，隨后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。擠出機的五區(qū)間溫度一區(qū)間215℃，二、三區(qū)間225℃，四、五區(qū)間230℃。擠出機轉(zhuǎn)速240r/min，加料量為加料漏斗的40％。在熱壓機上230℃液壓成型，萬能制樣機制樣。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。檢測結(jié)果氧指數(shù)為31％，UL94垂直燃燒試驗達V0級，拉伸強度為45.6MPa，斷裂伸長率為38.5％。
實施例4-6自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金的制備按實施例3相同的工藝，甲基苯基硅樹脂引入量為改性ABS接枝共聚物總重量的17.5％，磷氮系膨脹型阻燃劑為三苯基磷酸酯，不同的原料配比制樣后測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能，結(jié)果如下表所示
實施例7自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金的制備將25份實施例1制備的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份間苯二酚雙磷酸酯加入到高速混合機中90℃下預(yù)混5分鐘，隨后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。擠出機的五區(qū)間溫度一區(qū)間215℃，二、三區(qū)間225℃，四、五區(qū)間230℃。擠出機轉(zhuǎn)速240r/min，加料量為加料漏斗的40％。在熱壓機上230℃液壓成型，萬能制樣機制樣。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。檢測結(jié)果氧指數(shù)為30.3％，UL94垂直燃燒試驗達V0級，拉伸強度為47.2MPa。
實施例8自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金的制備將25份實施例1制備的改性ABS接枝共聚物、65份PC和10份2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺環(huán)[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺鹽加入到高速混合機中90℃下預(yù)混5分鐘，隨后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。擠出機的五區(qū)間溫度一區(qū)間215℃，二、三區(qū)間225℃，四、五區(qū)間230℃。擠出機轉(zhuǎn)速240r/min，加料量為加料漏斗的40％。在熱壓機上230℃液壓成型，萬能制樣機制樣。測定阻燃材料的阻燃性能和機械性能。檢測結(jié)果氧指數(shù)為32.7％，UL94垂直燃燒試驗達V0級，拉伸強度為42.0MPa。
應(yīng)用例1實施例3、4、5制備的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金和色母粒共混注塑成型，可用于制造各類電器組件，如液晶電視和顯示器外殼、筆記本電腦外殼、復(fù)印機外殼、打印機外殼、照相攝像器材部件、移動電話外殼、微波爐部件、燃?xì)庠畈考?、熱水器部件等?br>
權(quán)利要求
1.一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，由以下原料組成(1)40～95重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；(2)5～60重量份用硅樹脂改性的ABS接枝共聚物；(3)1～20重量份磷氮系膨脹型阻燃劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于所述的硅樹脂改性的ABS接枝共聚物是硅樹脂與ABS通過熔融反應(yīng)嫁接制得，硅樹脂的引入量為ABS接枝共聚物總重量的1～25％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于所述的硅樹脂為甲基苯基硅樹脂或甲基乙烯基硅樹脂，均為線性低聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，其特征在于所述的磷氮系膨脹型阻燃劑是三苯基磷酸酯、間苯二酚雙磷酸酯、2，4，8，10-四氧-3，9-二磷螺環(huán)[5，5]十一烷-3，9-二氧-3，9-二三聚氰胺鹽中的一種或幾種。
5.一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金的制備工藝，包括(1)硅樹脂改性ABS接枝共聚物的制備稱取硅樹脂和ABS，硅樹脂的引入量為ABS接枝共聚物總重量的1～25％；將硅樹脂與ABS在共混設(shè)備中于100～130℃下共混1～60分鐘，經(jīng)冷卻后加入螺桿機在160～200℃下熔融共混擠出造粒；(2)將40～95重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯、5～60重量份用硅樹脂改性的ABS接枝共聚物、1～20份重量磷氮系膨脹型阻燃劑在高速混合機中90～100℃下預(yù)混后在雙螺桿擠出機上熔融擠出造粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一所述的自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金在電器制造材料中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自熄型無鹵阻燃PC/ABS合金，包含40～95重量份的芳香族聚碳酸酯或聚酯碳酸酯；5～60重量份用硅樹脂改性的ABS接枝共聚物；1～20份重量磷氮系膨脹型阻燃劑。通過硅樹脂與ABS接枝共聚物通過熔融反應(yīng)嫁接制得硅樹脂改性的ABS接枝共聚物，并與其它二種材料共混后擠出所制備的本發(fā)明的PC/ABS合金阻燃效率高，機械性能好，無鹵、低煙、無腐蝕性、對環(huán)境友好，可廣泛用作電器設(shè)備的材料。
文檔編號C08L55/02GK1807506SQ20061004960
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者楊輝, 謝飛, 周箭, 方晨鵬, 慕長江 申請人:浙江大學(xué)