CN115011097A

CN115011097A - 一种高刚性阻燃pc/abs复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN115011097A
Application number: CN202210769932.7A
Authority: CN
Inventors: 刘婷婷
Original assignee: Anhui Kalou Plastic Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Kalou Plastic Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2022-09-06

Abstract

本发明公开了一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，包含PC、ABS、玻璃纤维、阻燃剂、增韧剂、抗应力开裂剂、黑母粒、抗氧剂、分散剂，其余为硅烷改性剂、苯丙乳液、造泡剂及消泡剂干燥后的残留剂量；本发明还提出对应的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，包括玻璃纤维预处理、丁二烯胶乳制备、ABS接枝粉料、SAN树脂及熔融挤出造粒等步骤。本发明采用玻璃纤维硅烷化表面处理，并依次浸渍苯丙乳液以及丁二烯乳液，使形成表面粘附胶粒的玻纤结构；同时改性玻纤的加入大大促进丁二烯乳液的附聚效率；最后将玻纤、PC及接枝ABS‑SAN掺混料混合挤出，得出同时携带玻纤及ABS的改性PC材料，其属于高刚性、高韧性且无卤阻燃达V0级别的高性能复合材料，且生产成本较低。

Description

一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性PC塑料技术领域，尤其涉及一种高刚性阻燃 PC/ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

改性PC塑料，是指在聚碳酸酯的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的聚碳酸酯制品。

改性PC塑料的三大种类：增韧PC、阻燃PC和玻纤增强PC。

1、增韧PC：增韧PC主要分为普通级增韧PC和高流动性增韧PC，普通级增韧PC材料可应用于薄壁制品，汽车配件、手机等电子电器产品；而高流动性PC则可用于超薄壁制件，如平板后盖(0.4mm)。

2、阻燃PC：阻燃聚碳酸酯具有优良的力学性能，高的热变形温度，高的介电强度、电绝缘性好，并且有良好的阻燃效果。所以可以广泛应用于高端充电器、灯头、开关面板等产品。

3、玻纤增强PC：玻纤增强PC材料常见的有PC+10％和PC+20％，前者主要应用于手机中框；后者主要应用于手机中框、平板电脑、不加钢嵌件等。

然而实际使用，一些电器所用外壳，如笔记本外壳、手机壳，其压塑形状较薄，对材料的机械性能有较高的要求，保证材料的刚性和韧性都足够好，同时还要在保证材料达到V0阻燃。

另外一方面，PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。 PC也和其他树脂一样，容易受某些有机溶剂的浸蚀。聚碳酸酯的耐磨性差，一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。因此也需要对PC进行刚性及韧性的加强。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，每100质量份中包含以下质量份的组分：

PC，50-55份；

ABS，10-15份；

玻璃纤维，15-20份；

阻燃剂，10-12份；

增韧剂，1.5份；

抗应力开裂剂，2份；

黑母粒，1.5份；

抗氧剂，0.2份；

分散剂，0.5份；

其余为硅烷改性剂、苯丙乳液、造泡剂及消泡剂干燥后的残留剂量。

优选地，ABS具体是指通过乳液接枝-本体SAN掺混法制备的ABS 接枝胶乳，经过脱水干燥而成的ABS接枝粉料并掺混SAN得到的掺混 ABS树脂粉料。本发明主要利用ABS接枝胶乳的稳定乳液体系，用于在乳液中掺混玻璃纤维和阻燃剂，提高掺混均匀性。

优选地，玻璃纤维经过以下步骤进行预处理：

1)高温灼烧：350℃烘烤1min，去除表面浸润剂；

2)表面改性：2％硅烷偶联剂水溶液浸泡30min，烘干；

3)苯丙乳液包覆：苯丙乳液浸泡30min，烘干冷却即得表面处理的玻璃纤维。

优选地，阻燃剂具体是磷酸酯类阻燃剂。无卤阻燃，阻燃效果达到VO级别。

优选地，增韧剂具体是丁苯胶乳固化后形成的丁苯橡胶组分。

优选地，抗应力开裂剂型号为C-3088A。

优选地，黑母粒型号为AS2712。

优选地，抗氧剂具体是指抗氧剂168。

优选地，分散剂具体是指分散剂PETS用于增加成型时的流动性。

本发明还提出对应的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)玻璃纤维预处理；

2)丁二烯胶乳制备：采用丁二烯100份，油酸钾皂1-2份，过硫酸钾0.5-1份，硫醇5-15份，合温度90-93℃，聚合时间16h，高速搅拌制得丁二烯胶乳；

3)ABS接枝粉料制备：在丁二烯胶乳中加入单硬脂酸甘油酯造泡剂，高速搅拌产生大量气泡，将改性玻璃纤维浸入，滴加聚二甲基硅氧烷消泡剂，低速搅拌25-30min，胶乳进脱气槽减压脱除挥发物；脱气后的胶乳经陈化1-2天后，气泡逐渐消失，小粒径胶乳附聚成大粒径胶乳；继续陈化12h，分层，上层清液，下层厚乳胶液，改性玻璃纤维松散地悬浮在底部，去除上层清液，备用；通过改性玻璃纤维促进小粒径胶乳附聚；

捞出改性玻璃纤维，沥干，干燥，备用；

其余陈化ABS乳液进入两个串联的搅拌槽中进行凝聚，其中第一个槽作凝聚用，第二个槽做熟化用，凝聚剂为稀硫酸或明矾，凝聚温度90℃；凝聚后得到的悬浮于母液中ABS细颗粒经带式过滤器洗涤后送去干燥；干燥后的ABS树脂含水量一般可小于0.5％～1％，用风送至料仓供掺混用；

4)SAN树脂制备：苯乙烯60-85份，丙烯晴15-40份，溶剂5-15 份，110—160℃聚合15h；脱除挥发分后在290℃的热油保温，熔融的SAN送去挤条切粒，然后送至SAN料斗供与ABS接枝粉料掺混使用；

掺混ABS树脂粉料制备：加入部分黑母粒和分散剂等助剂通过掺混挤压形成ABS树脂粉料；

5)将粘附有丁二烯胶乳的改性玻璃纤维干料、PC粉料、掺混ABS 树脂粉料、阻燃剂、增韧剂、抗应力开裂剂、抗氧剂以及剩余的黑母粒和分散剂，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得成品的高刚性阻燃PC/ABS复合材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明是是基于生产笔电外壳框架的客户需求进行开发的，适用于家用电器、笔记本电脑外壳等方向的材料，其根本要点是本发明主要利用ABS接枝胶乳的稳定乳液体系，用于在乳液中掺混玻璃纤维，提高掺混均匀性。

2.市场对PCABS合金材料的阻燃性能一向要求较高，随着环保理念的发展，目前又对材料的环保性能有了更高的要求，而以往PCABS 常用的溴系阻燃体系，在材料燃烧时会放出有毒的卤化氢气体和大量烟雾，还有可能性出现二恶烷等致癌物。而本发明采用无卤阻燃，阻燃效果达到VO级别。

3.玻纤与PC及ABS的融合程度，严重影响复合材料的刚性及韧性，因此本发明采用玻璃纤维硅烷化表面处理，并依次浸渍苯丙乳液以及丁二烯乳液，使形成表面粘附胶粒的玻纤结构；同时改性玻纤的加入大大促进丁二烯乳液的附聚效率；最后将玻纤、PC及接枝ABS-SAN掺混料混合挤出，得出同时携带玻纤及ABS的改性PC材料，玻纤增强其刚性及耐热性，ABS增强其韧性，同时ABS在PC相呈海岛分布，而玻纤则将ABS相延伸至PC相，大大增强ABS相与PC相的接触面积及附着力，从而得到高刚性、高韧性且无卤阻燃达V0级别的高性能复合材料，且成本并没有增加多少。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)玻璃纤维预处理：

①高温灼烧：350℃烘烤1min，去除表面浸润剂；

②表面改性：2％硅烷偶联剂水溶液浸泡30min，烘干；

③苯丙乳液包覆：苯丙乳液浸泡30min，烘干冷却即得表面处理的玻璃纤维。

捞出改性玻璃纤维，沥干，干燥，备用；

所得的PC/ABS复合材料，每100质量份中包含以下质量份的组分：

PC，50份；

ABS，15份；

玻璃纤维，20份；

阻燃剂，10份；

增韧剂，1.5份；

抗应力开裂剂，2份；

黑母粒，1.5份；

抗氧剂，0.2份；

分散剂，0.5份；

实施例2：

采用实施例1相同步骤，调整各组分添加量，所得的PC/ABS复合材料，每100质量份中包含以下质量份的组分：

PC，55份；

ABS，15份；

玻璃纤维，15份；

阻燃剂，11份；

增韧剂，1.5份；

抗应力开裂剂，2份；

黑母粒，1.5份；

抗氧剂，0.2份；

分散剂，0.5份；

实施例3：

PC，53份；

ABS，13份；

玻璃纤维，18份；

阻燃剂，12份；

增韧剂，1.5份；

抗应力开裂剂，2份；

黑母粒，1.5份；

抗氧剂，0.2份；

分散剂，0.5份；

对比例1：采用未改性玻璃纤维代替实施例1中的改性玻璃纤维，经过相同工序得到PC/ABS复合材料，进行测试。

对比例2：采用未改性玻璃纤维代替实施例1中的改性玻璃纤维，且不经过丁二烯胶乳的浸渍处理，故丁二烯胶乳附聚时间延长至3-4 天，再将玻璃纤维、ABS树脂粉料和PC粉料及相关助剂，制得PC/ABS 复合材料，进行测试。

对比例3：改性玻璃纤维不经过丁二烯胶乳的浸渍处理，故丁二烯胶乳附聚时间延长至3-4天，再将改性玻璃纤维、ABS树脂粉料和 PC粉料及相关助剂，经过实施例1相同工序制得PC/ABS复合材料，进行测试。

测试：将实施例1-3、对比例1-3的挤出料进行压制成型，制得笔记本电脑外壳薄板材，进行以下性能测试：

力学性能冲击强度(悬臂梁法,带缺口)按ASTMD256进厅测试；拉伸强度按ASTMD638进行测试弯曲强度按ASTMD790进行测试，热变形温度按ASTMD648进行测试，熔融流动指数按ASTMD1238进行测试，阻燃性能按UL94进行测试，所得数据如下表1：

表1.PC/ABS复合材料的力学性能

由以上数据表明，玻纤与PC及ABS的融合程度，严重影响复合材料的刚性及韧性，因此本发明采用玻璃纤维硅烷化表面处理，并依次浸渍苯丙乳液以及丁二烯乳液，使形成表面粘附胶粒的玻纤结构；同时改性玻纤的加入大大促进丁二烯乳液的附聚效率；最后将玻纤、 PC及接枝ABS-SAN掺混料混合挤出，得出同时携带玻纤及ABS的改性PC材料，玻纤增强其刚性及耐热性，ABS增强其韧性，同时ABS 在PC相呈海岛分布，而玻纤则将ABS相延伸至PC相，大大增强ABS 相与PC相的接触面积及附着力，从而得到高刚性、高韧性且无卤阻燃达V0级别的高性能复合材料，且成本并没有增加多少。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，每100质量份中包含以下质量份的组分：

PC，50-55份；

ABS，10-15份；

玻璃纤维，15-20份；

阻燃剂，10-12份；

增韧剂，1.5份；

抗应力开裂剂，2份；

黑母粒，1.5份；

抗氧剂，0.2份；

分散剂，0.5份；

2.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述ABS具体是指通过乳液接枝-本体SAN掺混法制备的ABS接枝胶乳，经过脱水干燥而成的ABS接枝粉料并掺混SAN得到的掺混ABS树脂粉料。

3.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维经过以下步骤进行预处理：

1)高温灼烧：350℃烘烤1min，去除表面浸润剂；

2)表面改性：2％硅烷偶联剂水溶液浸泡30min，烘干；

4.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述阻燃剂具体是磷酸酯类阻燃剂。

5.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述增韧剂具体是丁苯胶乳固化后形成的丁苯橡胶组分。

6.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述抗应力开裂剂型号为C-3088A。

7.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述黑母粒型号为AS2712。

8.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧剂具体是指抗氧剂168。

9.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料，其特征在于，所述分散剂具体是指分散剂PETS用于增加成型时的流动性。

10.根据权利要求1所述的一种高刚性阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)玻璃纤维预处理：玻璃纤维经过权利要求3的步骤处理得到改性玻璃纤维；

3)ABS接枝粉料：在丁二烯胶乳中加入单硬脂酸甘油酯造泡剂，高速搅拌产生大量气泡，将改性玻璃纤维浸入，滴加聚二甲基硅氧烷消泡剂，低速搅拌25-30min，胶乳进脱气槽减压脱除挥发物；脱气后的胶乳经陈化1-2天后，气泡逐渐消失，小粒径胶乳附聚成大粒径胶乳；继续陈化12h，分层，上层清液，下层厚乳胶液，改性玻璃纤维松散地悬浮在底部，去除上层清液，备用；通过改性玻璃纤维促进小粒径胶乳附聚；

捞出改性玻璃纤维，沥干，干燥，备用；

4)SAN树脂：苯乙烯60-85份，丙烯晴15-40份，溶剂5-15份，110—160℃聚合15h；脱除挥发分后在290℃的热油保温，熔融的SAN送去挤条切粒，然后送至SAN料斗供与ABS接枝粉料掺混使用；

掺混ABS树脂粉料：加入部分黑母粒和分散剂等助剂通过掺混挤压形成ABS树脂粉料；

5)将粘附有丁二烯胶乳的改性玻璃纤维干料、PC粉料、掺混ABS树脂粉料、阻燃剂、增韧剂、抗应力开裂剂、抗氧剂以及剩余的黑母粒和分散剂，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得成品的高刚性阻燃PC/ABS复合材料。