專利名稱：一種高效阻燃的塑料合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子塑料合金材料領(lǐng)域，具體涉及一種采用無鹵阻燃劑的塑料合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料合金，即PC/ABS塑料合金是較早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一種聚碳酸酯改性產(chǎn)品，是一種重要的工程塑料合金。PC/ABS塑料合金兼有PC 和ABS兩方面的優(yōu)點，具有良好的耐沖擊性能和耐熱性的同時，更具良好的流動性能。由于 PC熔點高，加工流動性差，制品易應(yīng)力開裂，對缺口敏感性強，價格高。將ABS樹脂與PC樹脂共混，一方面提高了 ABS的耐熱性能和力學(xué)性能，另一方面降低了 PC成本和熔體粘度，提高了流動性，改善其加工性，減少制品內(nèi)應(yīng)力殘留和制品厚度的敏感性，所制得的共混合金性能介于ABS和PC之間，即具有較高的沖擊強度、撓曲性、剛性和耐熱性，并改善了耐化學(xué)品性和低溫韌性，熱變形溫度可比ABS高20°C左右。PC/ABS合金中的PC雖本身具有一定的阻燃性，其氧指數(shù)可達25左右，可通過UL94V-2標(biāo)準(zhǔn)檢驗(即檢測自熄效果)，但PC與ABS 組合后其阻燃性能大大降低，故要滿足現(xiàn)在許多電子電器產(chǎn)品元器件所要求的UL94V-0等級標(biāo)準(zhǔn)，還需進一步對PC/ABS塑料合金添加各種阻燃劑改性來實現(xiàn)。對PC/ABS塑料合金進行阻燃改性引入的阻燃劑中，目前用量很大、阻燃性較高并對合金材料力學(xué)性能影響較小的是鹵系阻燃劑，包括氯系和溴系阻燃劑，但鹵系阻燃劑在燃燒過程中會釋放出大量的有毒氣體和煙，特別是二噁英等強烈的致癌物質(zhì)，會對環(huán)境造成污染并威脅到人們的身體健康。因此，當(dāng)前采用無鹵阻燃劑代替含鹵阻燃劑已成為一種必然的趨勢。應(yīng)用于PC合金的無鹵阻燃劑主要有磷系、硼系、磷-氮系等。目前大量應(yīng)用于 PC合金的無鹵阻燃劑基本全都是磷酸酯系的阻燃劑，但是往往需要在合金中加入大量的磷酸酯以獲得高的阻燃性，然而這些磷酸酯的加入會很大程度上降低材料的力學(xué)性能和耐熱性，同時由于磷酸酯大多為小分子，常溫下是液體或熔點較低的固體，存在析出和分散不均的問題，通常還需要添加專門的液體進料裝置或蠕動泵，這樣無疑增加了生產(chǎn)成本和工序復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問題，同時為降低生產(chǎn)成本，簡化工藝流程，提供了一種高效阻燃性、優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性能，并采用無鹵阻燃劑的塑料合金及其制備方法，所述塑料合金產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于環(huán)保要求高的汽車部件、電子電器外殼、辦公機械、醫(yī)療器械
坐寸ο本申請人通過研究發(fā)現(xiàn)無鹵阻燃劑中以磺酸鹽類阻燃效率最高，添加不到1%即可滿足材料使用要求，但由于添加量太少存在分布不均，混合反應(yīng)難的問題，為克服以上問題，本申請人通過科學(xué)采用合理配比的原料成分，改進生產(chǎn)設(shè)備和工藝，生產(chǎn)出的無鹵阻燃劑的塑料合金，具有同類產(chǎn)品不能具有的顯著優(yōu)點。
本發(fā)明提供一種高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，包括步驟I)將45-80重量份的聚碳酸酯粉料、10-20重量份的丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯塑料粉料分別烘干3-4小時；2)再將所述聚碳酸酯粉料、所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料、O. 1-0. 2重量份的苯磺酰基苯磺酸鉀、2-5重量份的苯乙烯-馬來酸酐共聚物都倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌10-15分鐘；3)最后加入8-10重量份的磷酸酯混合攪拌，倒入擠出機加熱熔融，拉絲冷卻擠壓造出所述高效阻燃塑料合金顆粒。作為一種改進，在步驟2中加入O. 01-0. 2重量份的硅氧烷混合攪拌。還可為提高產(chǎn)品某項性能，加入以下任意一種或多種催化量的助劑抗氧劑、紫外線吸收劑、脫模劑。所述高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料為高橡膠相的共聚物，其氧指數(shù)為16，堆積密度為O. 4-0. 5g/cm3，膠含量60-70%，粒徑< I. 00ΜΜ，其成分和重量含量為丙烯晴10-14%高橡膠相的丁二烯60-70%苯乙烯26-30%。進一步，將上述混合均勻的原料倒入到平行同向雙螺桿擠出機中進行加熱熔融時，控制反應(yīng)溫度呈梯階式升高，從第一進料口到出料口依次分為六個溫度區(qū)間，且這六個區(qū)間溫度分別為一區(qū)溫度210-220°C，二區(qū)溫度221-230°C，三區(qū)溫度231-235，四區(qū)溫度 236-2450C，五區(qū)溫度246-255°C，六區(qū)溫度256_260°C。生產(chǎn)時控制擠出機熔體壓力248°C，
2.8mPa,主機轉(zhuǎn)速345r/min,主機電流120-130A。如此逐漸梯階式加溫就能避免高分子材料在料筒中因高速旋轉(zhuǎn)的雙螺桿摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生熱降解。本發(fā)明還提供一種高效阻燃的塑料合金，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下
(A)聚碳酸酯粉料(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料
45-80 份 10-20 份 5-10 份 O. 1-0. 2 份 2-5 份。
O. 01-0. 2 份(C)磷酸酯(D)苯磺酰基苯磺酸鉀(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物進一步，還包括如下成分(F)硅氧烷(G)任意一種或多種催化量的助劑抗氧劑、紫外線吸收劑、脫模劑。所述聚碳酸酯粉料為分子量為19000-22000 ;在300°C，I. 2KG條件下，熔融指數(shù)為 22_12g/10min。所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料為高橡膠相的共聚物，其氧指數(shù)為16，堆積密度為O. 4-0. 5g/cm3，膠含量60-70%，粒徑< I. 00ΜΜ，其成分和重量含量為丙烯晴10-14%高橡膠相的丁二烯60-70%苯乙烯26-30%。
所述聚碳酸酯粉料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、苯磺?；交撬徕?、苯乙烯-馬來酸酐共聚物各自按照所述比例倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌10-15分鐘，采用改進結(jié)構(gòu)的臥式攪拌機來生產(chǎn)。再加入磷酸酯熔融擠出造粒，而不是采用傳統(tǒng)的聚碳酸酯大顆粒來混合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的生產(chǎn)方法和塑料合金具以下優(yōu)異效果I、本發(fā)明方法通過加入磺酸鹽類阻燃劑苯磺酰基苯磺酸鉀(KSS)與硅氧烷 (PMPS)、磷酸酯系阻燃劑(BDP)進行復(fù)配，大幅減少了只單獨采用磷酸酯系阻燃劑的用量， 在滿足其無鹵高效阻燃的前提下最大限度保持塑料合金原有的力學(xué)性能和耐熱性能，同時在一定程度上降低了原料成本。2、本發(fā)明塑料合金采用無鹵阻燃劑中的磺酸鹽類阻燃劑，不會在燃燒過程中釋放出大量的有毒氣體和煙，對環(huán)境和身體健康沒有傷害。3、本發(fā)明所采用聚碳酸酯粉料為粒狀樹脂的初級形式，相對于粒狀樹脂，具有比表面面積更大、堆積密度更低和吸附力更強的特點，同時成本相對低廉。4、本發(fā)明采用新型的臥式攪拌機替代傳統(tǒng)的立式攪拌機，配合上述的粉體樹脂原料，不僅很好的解決了加入阻燃劑因量少或由于液體狀態(tài)造成的分散不均的問題，而且簡化了工藝設(shè)備并降低了制作成本。5、本發(fā)明方法進行加熱熔融時，控制反應(yīng)溫度呈梯階式升高，可避免高分子材料在料筒中因高速旋轉(zhuǎn)的雙螺桿摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生熱降解，防止破壞產(chǎn)品化學(xué)結(jié)構(gòu)，保證產(chǎn)品優(yōu)異質(zhì)量。


圖I是本發(fā)明生產(chǎn)方法工藝流程簡圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附表，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。為得到高效阻燃性、優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性能，并具有無鹵阻燃劑的塑料合金，本申請人在原料的選擇、配方和工藝流程上進行了大量的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對PC/ABS塑料合金，磺酸鹽類的阻燃劑和磷酸酯系阻燃劑之間有很好的阻燃協(xié)同效應(yīng)，搭配使用具有極佳的阻燃效果。因磺酸鹽類的阻燃劑阻燃效率極高，在配方體系中作為協(xié)同阻燃劑只需添加極少量就能大幅減少作為主阻燃劑的磷酸酯的用量，這樣既能在滿足其高效阻燃的前提下最大限度保持塑料合金原有的力學(xué)性能和耐熱性能，又能在一定程度上降低成本。同時為了解決加入的磺酸鹽類阻燃劑因添加量太少和磷酸酯因其常溫下是液體或熔點較低的固體而造成的分散不均問題，在原料上選擇上，我們采用了成本相對低廉、比表面更大、堆積密度更低和吸附力更強的粉體樹脂基料代替了傳統(tǒng)的粒狀樹脂基料。如圖I所示，本發(fā)明實施例一提供的高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，包括步驟I)將45-80重量份的聚碳酸酯粉料、10-20重量份的丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯塑料粉料分別烘干3-4小時，溫度為110-120°C ；2)再將所述聚碳酸酯粉料、所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料、O. 1-0. 2重量份的苯磺?；交撬徕?、2-5重量份的苯乙烯-馬來酸酐共聚物都倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌10-15分鐘；3)最后加入8-10重量份的磷酸酯混合攪拌，倒入擠出機加熱熔融，拉絲冷卻擠壓造出所述高效阻燃塑料合金顆粒。作為實施例一的改進，本發(fā)明實施例二提供的高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，區(qū)別是在步驟2中加入O. 1-0. 2重量份的硅氧烷混合攪拌，可提高反應(yīng)速度和力學(xué)性能。當(dāng)然還可為提高產(chǎn)品某項性能，加入以下任意一種或多種催化量(O. 2-1. O重量份)的助劑 抗氧劑、紫外線吸收劑、脫模劑。比如為提高產(chǎn)品抗氧化效果，加入抗氧化；為方便從模具上脫離，可加入脫模劑。所述助劑對塑料合金基本的燃燒性能和力學(xué)機械性能沒有太大的影響，可依常規(guī)用量適量添加。上述所有實施例生產(chǎn)方法中的聚碳酸酯(PC)粉料是生產(chǎn)PC顆粒的原料，PC粒正常的密度是I. 2g/cm3,而PC初級形狀粉的堆積密度只有O. 3-0. 5g/cm3,是聚合PC生產(chǎn)過程中一種初級形態(tài)產(chǎn)品，PC粉料因未經(jīng)熱熔融擠出可減少其熱降解和水降解等物性衰減，保持其原有物理特性，減少其擠出工序成本。本發(fā)明利用聚碳酸酯(PC)粉料的表面面積大、松散易分散，易攪拌，易吸附添加助劑的特點。所述聚碳酸酯粉料為分子量為 19000-22000 ;在 300。。，I. 2KG 條件下，熔融指數(shù)為 22_12g/10min。所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)也是白色粉劑，ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料為高橡膠相的共聚物，其氧指數(shù)為16，堆積密度為O. 4-0. 5g/cm3，膠含量 60-70%，粒徑< I. 00ΜΜ，其成分和重量含量為丙烯晴10-14%高橡膠相的丁二烯60-70%苯乙烯26-30%所述苯磺酰基苯磺酸鉀(KSS)和硅氧烷(PMPS)也是粉劑，而磷酸酯(BDP)為無色透明液體狀。所述苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)作為相容劑，SMA樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有非極性的芳環(huán)基和極性的酸酐基，因此與多種極性或非極性材料(如PS、AS、ABS、PC和PA等) 以及玻纖相容性良好。相容劑的加入可明顯改善界面的粘合力，使產(chǎn)品體系的斷裂拉伸率有較大程度的降低。上述所有實施例生產(chǎn)方法中，將上述混合均勻的原料倒入到平行同向雙螺桿擠出機中進行加熱熔融時，控制反應(yīng)溫度呈梯階式升高，從第一進料口到出料口依次分為六個溫度區(qū)間，且這六個區(qū)間溫度分別為一區(qū)溫度210-220°C，二區(qū)溫度221-230°C，三區(qū)溫度 231-235°C，四區(qū)溫度236-245°C，五區(qū)溫度246-255°C，六區(qū)溫度256_260°C。生產(chǎn)時控制擠出機熔體壓力248°C，2. 8mPa，主機轉(zhuǎn)速345r/min，主機電流120-130A。如此逐漸梯階式加溫就能避免高分子材料在料筒中因高速旋轉(zhuǎn)的雙螺桿摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生熱降解。本發(fā)明方法選擇了臥式攪拌機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的立式攪拌機。因本發(fā)明所提供的無鹵高效阻燃PC/ABS合金的配方中，PC、ABS、PMPS等粉劑的堆積密度都較小，KSS雖是粉劑、但堆積密度比上述其他粉劑大很多，還有SMA是顆粒狀，添加量也各不相同，添加次序也不一樣。使用傳統(tǒng)普通立式攪拌機，可能會有“沉淀”造成分散不均，影響物性穩(wěn)定。臥式攪拌機是通過變速箱減速增加扭力同軸逆向(螺旋槳)將物料往中間推擠、兼利用物料自重失落，粉體物料攪拌10分鐘完畢后再均勻添加BDP油或液體， 再攪拌5min，由臥式攪拌機中間底部放出。這樣避免了傳統(tǒng)工藝中添加液體還需提供專門的液體進料裝置或蠕動泵，從而達到簡化工藝設(shè)備和降低制作成本的目的。采用上述生產(chǎn)方法，本發(fā)明實施例三還提供一種高效阻燃的塑料合金，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下
(A)聚碳酸酯粉料45份
(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料10份
(C)磷酸酯5份
(D)苯磺?；交撬徕汷. I份
(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物2份
采用上述生產(chǎn)方法，本發(fā)明實施例四還提供一種高效阻燃的塑料合金，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下
(A)聚碳酸酯粉料80份
(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料20份
(C)磷酸酯10份
(D)苯磺?；交撬徕汷. 2份
(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物5份
采用上述生產(chǎn)方法，本發(fā)明實施例五還提供一種高效阻燃的塑料合金，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下
(A)聚碳酸酯粉料70份
(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料15份
(C)磷酸酯7份
(D)苯磺?；交撬徕汷. 2份
(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物3份
(F)硅氧烷O. I份
(G)抗氧劑和紫外線吸收劑O. 02 份
采用上述生產(chǎn)方法，本發(fā)明實施例六還提供一種高效阻燃的塑料合金，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下
(A)聚碳酸酯粉料75份
(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料13份
(C)磷酸酯5份
(D)苯磺?；交撬徕汷. 2份
(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物5份
(F)硅氧烷O. 02 份
(G)抗氧劑O. 02 份
本發(fā)明的高效阻燃的塑料合金阻燃效果好，參照UL94塑料材料燃燒測試標(biāo)準(zhǔn)進行測試結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括步驟1)將45-80重量份的聚碳酸酯粉料、10-20重量份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料分別烘干3-4小時；2)再將所述聚碳酸酯粉料、所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料、O.1-0. 2重量份的苯磺?；交撬徕?、2-5重量份的苯乙烯-馬來酸酐共聚物都倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌 10-15分鐘；3)最后加入8-10重量份的磷酸酯混合攪拌，倒入擠出機加熱熔融，拉絲冷卻擠壓造出所述高效阻燃塑料合金顆粒。
2.如權(quán)利要求I所述高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟2中加入O.01-0. 2重量份的硅氧烷混合攪拌。
3.如權(quán)利要求I所述高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，在步驟2中加入以下任意一種或多種催化量的助劑抗氧劑、紫外線吸收劑、脫模劑。
4.如權(quán)利要求I所述高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料為高橡膠相的共聚物，其氧指數(shù)為16，堆積密度為O. 4-0. 5g/cm3,膠含量 60-70%，粒徑< I. 00ΜΜ，其成分和重量含量為丙烯晴10-14%高橡膠相的丁二烯 60-70 %苯乙烯26-30%。
5.如權(quán)利要求I至3任意一項所述高效阻燃塑料合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，將上述混合均勻的原料倒入到平行同向雙螺桿擠出機中進行加熱熔融時，控制反應(yīng)溫度呈梯階式升高，從第一進料口到出料口依次分為六個溫度區(qū)間，且這六個區(qū)間溫度分別為一區(qū)溫度210-220°C，二區(qū)溫度221-230°C，三區(qū)溫度231_235°C，四區(qū)溫度236_245°C， 五區(qū)溫度246-255°C，六區(qū)溫度256-260°C。
6.一種高效阻燃的塑料合金，其特征在于，包括以下原料，各原料成分重量份數(shù)如下(A)聚碳酸酯粉料45-80份(B)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料10-20份(C)磷酸酯5-10份(D)苯磺?；交撬徕汷. 1-0. 2份(E)苯乙烯-馬來酸酐共聚物2-5份。
7.如權(quán)利要求6所述塑料合金，其特征在于，還包括(F)娃氧燒O. 01-0. 2份(G)任意一種或多種催化量的助劑抗氧劑、紫外線吸收劑、脫模劑。
8.如權(quán)利要求6所述塑料合金，其特征在于，所述聚碳酸酯粉料為分子量為 19000-22000 ;在 300。。，I. 2KG 條件下，熔融指數(shù)為 22_12g/10min。
9.如權(quán)利要求6所述塑料合金，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料為高橡膠相的共聚物，其氧指數(shù)為16，堆積密度為O. 4-0. 5g/cm3，膠含量60-70%，粒徑< I. 00ΜΜ, 其成分和重量含量為丙烯晴10-14%高橡膠相的丁二烯 60-70 %苯乙烯26-30%。
10.如權(quán)利要求6至9任意一項所述塑料合金，其特征在于，所述聚碳酸酯粉料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、苯磺?；交撬徕?、苯乙烯-馬來酸酐共聚物各自按照所述比例倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌10-15分鐘，再加入磷酸酯熔融擠出造粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效阻燃的塑料合金及其制備方法，方法包括步驟(1)將45-80重量份的聚碳酸酯粉料、10-20重量份的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料分別烘干3-4小時；(2)再將所述聚碳酸酯粉料、所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料粉料、0.1-0.2重量份的苯磺?；交撬徕?、2-5重量份的苯乙烯-馬來酸酐共聚物都倒入臥式攪拌機內(nèi)混合攪拌10-15分鐘；(3)最后加入8-10重量份的磷酸酯混合攪拌，倒入擠出機加熱熔融，拉絲冷卻擠壓造出所述高效阻燃塑料合金顆粒。所述塑料合金產(chǎn)品采用無鹵阻燃劑，無毒環(huán)保，具有高效阻燃性、優(yōu)異力學(xué)性能和耐熱性能。
文檔編號C08L35/06GK102604356SQ20121006864
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者黃銳鋒 申請人:惠州市三優(yōu)聚碳塑料有限公司