CN112812535B - 一种pc/abs/hips合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PC复合材料技术领域，具体涉及一种PC/ABS/HIPS合金材料及其制备方法。该合金材料包括如下重量百分比的各组份：50％‑80％聚碳酸酯树脂，其中再生聚碳酸酯占比70‑100％；2％‑10％丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物；5％‑20％高抗冲聚苯乙烯，其中再生高抗冲聚苯乙烯的占比为70‑100％；1％‑3％相容剂；6％‑20％阻燃剂；0.2％‑1％抗滴落剂；1％‑10％无机填料；0.2‑1％抗氧剂。本发明提供的合金材料采用再生PC、HIPS料用于PC/ABS/HIPS合金材料的制备，制得的合金材料仍保持优异的力学性能和阻燃性能。

Description

一种PC/ABS/HIPS合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种PC/ABS/HIPS合金材料及其制备方法。

背景技术

PC是一种性能优异的工程塑料，具有突出的冲击韧性、较宽的使用温度范围、良好的电绝缘性和尺寸稳定性等优点，已经在汽车和电子电器工业领域得到了广泛应用。但PC熔体粘度大、加工成型困难，特别是大型制品容易产生应力开裂，耐化学药品性差，而且价格较高，这些不足使PC的应用受到了一定限制。ABS树脂的性能介于工程塑料和通用塑料之间，具有良好的耐冲击性能和加工性能，价格也比较便宜，因而得到了广泛应用，但其耐热性、耐候性差，力学性能不够理想。HIPS是由弹性体改性聚苯乙烯制成的热塑性材料。由橡胶相和连续的聚苯乙烯相构成的两相体系，已发展为世界上重要的聚合物商品，这种通用产品在冲击性能和加工性能方面有很宽的范围，使其具有广泛的应用，但与ABS类似HIPS制品非常易燃且燃烧时释放大量黑烟，具有火灾隐患。PC/ABS以及PC/HIPS合金能够有效降低PC粘度，改善PC加工成型性，此外由于ABS与HIPS都含有橡胶相因此韧性较好，两者与PC制备合金后能够防止PC产生应力开裂。例如专利CN200910105327公开了一种阻燃PC/HIPS复合材料，即是在聚碳酸酯和高抗冲聚苯乙烯混合的基础上加入其它相容剂和抗氧剂等助剂，制得同时具有优异的力学性能和阻燃性能的合金材料。

专利CN201910309408则公开了一种PC/ABS材料阻燃材料，该材料是在PC树脂、ABS树脂混合的基础上，加入磷酸酯类阻燃剂、增韧剂、抗滴落剂等助剂，制得一种同时具有优异的抗老化、韧性及不滴落的性能。

同时也有将PC、ABS、HIPS材料复合制成阻燃合金材料的报道。如CN103642168A公开了一种以ABS为基材，加入PC、HIPS进行改性的复合材料，通过三种材料的共混复合，改善了力学性能，并且同时提高了阻燃性能。

随着塑胶行业的快速发展和产业化规模的不断扩大，由PC、ABS、HIPS各自废弃物造成的环境污染也越来越大，它们对生态环境及经济发展带来的破坏和损失已成为亟待解决的社会问题。将PC和ABS废弃物或废料加入回收后进行共混，可以得到一种性能优、价格低的高分子再生合金塑料，在电子电器、汽车、机械零部件、生活日用品等方面应用具有很好的实用价值与前景。例如专利CN104629315A公开了一种利用再生PC和ABS制得的共混合金，所得材料保持有良好的机械性能、化学性能和电性能。

为了节约能源、降低环境污染，在生产PC/ABS/HIPS合金过程中添加一定比例的再生材料，同时保证材料的优异性能，一方面提高了废旧塑料的回收利用，实现了节能环保；另一方面由于再生料的成本相对降低，也可以降低企业的生产成本。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种添加回收材料的PC/ABS/HIPS合金材料。本发明的另一个目的在于提供所述PC/ABS/HIPS合金材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种PC/ABS/HIPS合金材料，其包括如下重量百分比的各组份：

50％-80％聚碳酸酯树脂，其中再生聚碳酸酯占比70-100％；

2％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

5％-20％高抗冲聚苯乙烯，其中再生高抗冲聚苯乙烯的占比为70-100％；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

优选地，所述聚碳酸酯树脂的质量流动速率范围在10g/10min-30g/10min，和/或卤素含量<900ppm。

优选地，所述再生聚碳酸酯树脂的质量流动速率范围在20g/10min-30g/10min，新聚碳酸酯的质量流动速率范围在10g/10min-15g/10min。

优选地，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的质量流动速率范围在10g/10min-30g/10min。

优选地，所述高抗冲聚苯乙烯其质量流动速率范围在1g/10min-10g/10min，橡胶相含量在5％-30％。

其中，新生HIPS质量流动速率为1g/10min-6g/10min，橡胶相含量为20％-30％；再生HIPS的质量流动速率为10g/10min-15g/10min；橡胶相含量为10％-20％。

优选地，所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，是核-壳结构抗冲击改性剂。

优选地，所述阻燃剂包括缩聚型无卤磷酸酯阻燃剂和磷腈阻燃剂，和/或缩聚型无卤磷酸酯阻燃剂和磷腈阻燃剂的质量比为5-15：1-5，和/或阻燃剂的磷含量>10％；进一步优选地，所述磷含量为10％-15％。

优选地，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯PTFE，和/或聚四氟乙烯的分子量>500万；

进一步优选地，所述PTFE的分子量为500万-800万。

优选地，所述无机填料为滑石粉，和/或所述滑石粉的粒径范围在2μm-10μm。

优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂受阻酚类抗氧剂和辅抗氧剂亚磷酸酯抗氧剂，和/或受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的质量比为0.1-5：0.1-5。

作为本发明的一个优选实施方式，所述PC/ABS/HIPS合金材料，包括如下重量百分比的各组份：

50％-80％再生聚碳酸酯树脂；

2％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

5％-20％再生高抗冲聚苯乙烯；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

优选地，所述PC/ABS/HIPS合金材料，包括如下重量百分比的各组份：

50％-70％再生聚碳酸酯树脂；

5％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

10％-20％再生高抗冲聚苯乙烯；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

优选地，所述PC/ABS/HIPS合金材料，包括如下重量百分比的各组份：

55％-65％再生聚碳酸酯树脂；

5％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

10％-20％再生高抗冲聚苯乙烯；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

本发明还提供所述PC/ABS/HIPS合金材料的制备方法，其包括如下步骤：

称取配方量各组分，利用高速混合机进行混合，然后将共混物原料装入料斗中并用喂料螺杆送入双螺杆挤出机进行熔融混炼并造粒；其中，混炼温度：预热段：200℃-220℃、塑化段：220℃-250℃、均化段：230℃-240℃、混合器：250℃-270℃、机头：230-270℃。

优选地，混合时间为3-5min。

优选地，喂料频率：20-50Hz，进一步优选为30-40Hz；双螺杆转速：300-380rpm，进一步优选为330-360rpm。

与现有技术比较，本发明的技术先进性在于：

1)本发明提供的合金材料采用再生PC、HIPS料用于PC/ABS/HIPS合金材料的制备，制得的合金材料仍保持优异的力学性能、阻燃性能和抗氧化性能。

2)采用本发明提供的合金材料提高了废旧塑料的回收利用，实现了节能环保；另一方面可以降低了企业的生产成本，根据最优实施例的记载，可节省生产成本37％以上，具有较好的工业生产价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例不对本发明构成任何限制。如无特别说明，本发明的各试剂及设备为市购产品，或者本领域普通技术人员采用常规方法制得。

实施例1

一种PC/ABS/HIPS合金材料，其包括如下重量百分比的各组分：

再生PC 100％，ABS 10％，再生HIPS 20％，相容剂2％，缩聚型无卤磷酸酯阻燃剂(以下简称为阻燃剂1，浙江万盛，型号PX220)，磷腈阻燃剂(以下简称为阻燃剂2，大塚化学，型号SPB-100)，滑石粉4％，亚磷酸酯抗氧剂(以下简称为抗氧剂1，巴斯夫抗氧剂168)，受阻酚类抗氧剂(以下简称为抗氧剂2，巴斯夫抗氧剂1076)，抗滴落剂0.5％；

其中所述聚碳酸酯树脂的质量流动速率范围在22g/10min-25g/10min，卤素含量100ppm；

所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的质量流动速率范围在10g/10min-12g/10min；

所述高抗冲聚苯乙烯其质量流动速率范围在12g/10min-13g/10min，橡胶相含量在15％-20％；

所述相容剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；本发明的相容剂购于韩国LG的EM500。

所述抗滴落剂为聚四氟乙烯PTFE，聚四氟乙烯的分子量600万。

该实施例的PC/ABS/HIPS合金材料的制备方法包括如下步骤：

称取配方量各组分，利用高速混合机进行混合，混合时间3min-5min，然后将共混物原料装入料斗中并用喂料螺杆送入双螺杆挤出机进行熔融混炼并造粒；混炼温度：预热段：200℃℃、塑化段：220℃℃、均化段：230℃℃、混合器：250℃、机头：250℃。喂料频率：30Hz、双螺杆转速：350rpm，熔体料条经口模挤出后过冷却水槽并牵引至切粒机进行造粒。

为更好的考察各参数对材料性能的影响，本发明设置如下实施例及对比例，各实施例及对比例提供的PC/ABS/HIPS合金材料的配方如下表1所示。

表1配方中各组分质量百分比

各实施例及对比例制备方法基本同实施例1。

性能测试

本发明提供的复合材料主要用于电子元器件外壳，这些外壳材料处于长期高温(工作温度高于40℃)的环境下，需要材料有良好的阻燃防火性能以及一定的抗弯曲能力。为验证本发明提供的材料的力学性能，尤其是抗弯性能，以及阻燃性能，本发明对各实施例及对比例提供如下性能测试。

阻燃性能：测试方法UL-94(V)

弯曲强度：测试方法依照标准ISO 178-2019中规定的方法。

弯曲模量：测试方法依照标准ISO 178-2019中规定的方法。

氧指数：测试方法依照标准GB/T 2406-93中规定的方法。

耐久老化性能试验条件：80℃、85％湿度。

氧指数750h是指：将各实施例及对比例制得的材料制成3cm×3cm规格的样件，将其放入高温老化烘箱中，试验开始后分别于固定时间点(0h、750h、1500h)取出样品进行氧指数测试。其中高温老化烘箱中试验条件：80℃、85％湿度。

再生材料比率＝再生材料质量/总体材料质量×100％。

测试结果如下表2所示。

表2各实施例及对比例提供的复合材料的综合性能测试结果

注：阻燃性能：V-0>V-1>V-2；氧指数越高材料阻燃性能越好。

通过对表2的数据对比可以发现实施例1-实施例5具有不错的力学性能和阻燃性能，同时具有良好的耐老化性能。以实施列3为基准，考察对比例1可以知道本发明采用再生PC以及再生HIPS制备的配方在性能方面与普通PC、HIPS对应的配方基本相当。但本发明提供的复合材料具有明显的成本优势。各实施例成本比较结果如下表3-4。

表3各再生料与新料单价情况

	再生PC	新料PC	再生HIPS	新料HIPS
					单价(元/kg)	15.5	25	10	15

以实施例1为例，以制得100kg的复合材料计，其主料PC、HIPS的成本可节省计算如下：(25-15.5)元/kg×50kg+(15-10)元/kg×20kg＝575元；成本节省比例为575元÷(25元/kg×50kg+15元/kg×20kg)×100％＝37.1％。

实施例2-5提供的合金材料节省成本比例统计如下表4：

表4成本节省比例统计结果

	成本节省比例
		实施例1	37.1％
实施例2	37.8％
		实施例3	37.6％
实施例4	27.2％
		实施例5	26.3％

综上表3-4可以看出，采用本发明提供的合金材料在性能无明显差异的情况下，生产成本可节省25％以上，具有较好的工业生产前景。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种PC/ABS/HIPS合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的各组份组成：

50％-80％聚碳酸酯树脂，其中再生聚碳酸酯占比70-100％；

2％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

5％-20％高抗冲聚苯乙烯，其中再生高抗冲聚苯乙烯的占比为70-100％；

1％-3％甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％聚四氟乙烯PTFE，分子量为500万-800万；

1％-10％滑石粉，粒径范围在2μm-10μm；

0.2-1％抗氧剂；

所述的阻燃剂为质量比5-15：1-5的缩聚型无卤磷酸酯阻燃剂PX220和磷腈阻燃剂SPB-100；所述的阻燃剂的磷含量为10％-15％；

所述的抗氧剂为质量比0.1-5：0.1-5的抗氧剂168和抗氧剂1076。

2.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的各组份组成：

50％-80％再生聚碳酸酯树脂；

2％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

5％-20％再生高抗冲聚苯乙烯；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

3.根据权利要求2所述的合金材料，其特征在于，由如下重量百分比的各组份组成：

50％-70％再生聚碳酸酯树脂；

5％-10％丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；

10％-20％再生高抗冲聚苯乙烯；

1％-3％相容剂；

6％-20％阻燃剂；

0.2％-1％抗滴落剂；

1％-10％无机填料；

0.2-1％抗氧剂。

4.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂的质量流动速率范围在10g/10min-30g/10min，和/或卤素含量<900ppm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的合金材料的制备方法，其包括如下步骤：

称取配方量各组分，利用高速混合机进行混合，然后将共混物原料装入料斗中并用喂料螺杆送入双螺杆挤出机进行熔融混炼并造粒；其中，混炼温度：预热段：200℃-220℃、塑化段：220℃-250℃、均化段：230℃-240℃、混合器：250℃-270℃、机头：230-270℃。