一种耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供的耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，包括以下重量份成分：

A impact resistant halogen-free flame retardant PC / ABS Blend alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，具体涉及耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯(PC)是一种分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据分子结构的不同可以分为脂肪族聚碳酸酯、脂环族聚碳酸酯和芳香族聚碳酸酯。其中产量最大、用途最广的是双酚A型芳香族聚碳酸酯。PC具有优异的冲击韧性、耐蠕变性、尺寸稳定性、电气绝缘性、耐候性、透明性、无毒性等优点，被广泛应用于机械设备、建筑工程、交通运输、仪表及电器照明等领域。聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共聚物(ABS)是一种典型的两相结构的三组分热塑性树脂，由聚(苯乙烯-丙烯腈)共聚物(SAN)连续相和聚丁二烯降解分散相组成。ABS树脂个组分赋予其各自特有的性能，如丙烯腈(AN)组分赋予树脂耐化学系、耐候性、耐热性、硬度及拉伸强度，丁二烯(BD)组分赋予树脂韧性和耐低温性能，苯乙烯(St)组分则赋予树脂优良的电性能、加工性能和表面光泽性。ABS树脂兼具优异的机械性能、热稳定性、耐化学性，以及良好的美学外观和加工性而被广泛的应用在电子和大型电器、小型电器、仪表盘、车轮罩等领域。然而，PC和ABS也具有各有的缺点，如PC黏度大、加工成型困难、容易产生应力开裂、耐化学品性差、价格高等；ABS则耐热性和耐候性差，力学性能不够理想。将PC和ABS与共混制成合金，可以综合PC和ABS的优点。PC/ABS合金与PC相比，降低了熔体粘度，改善了加工性能，并大大提高了产品的耐应力开裂性；与ABS相比，提高了耐热性和耐候性。PC/ABS合金成本介于两者之间，又兼具两者的优点，能更好的应用于汽车、电子、电器等行业。PC主链上含有苯环，燃烧时可缩合成芳香型碳，成炭率高，可以自熄，阻燃等级为UL94V-2级，氧指数大约为24％，其燃烧时会滴落热熔体，易引起附近的材料着火。ABS树脂属于易燃材料，氧指数为18～20％，且燃烧时会释放大量的有毒气体和黑烟。以PC和ABS为原料制备PC/ABS合金时，必须要在PC/ABS合金中添加阻燃剂来提高合金的阻燃性能。常用的阻燃剂按照元素种类大致可分为卤素阻燃剂、无机阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂及硅系阻燃剂这几大类。其中，卤系阻燃剂阻燃效果好、成本低而被广泛应用。然而卤系阻燃剂在材料燃烧时回产生大量有毒性、腐蚀性气体，欧盟2003年出台的ROHS以及WEEE两个指令被限制了卤系阻燃剂在很多领域的应用。磷系阻燃剂则具有高效、低毒的特点，在阻燃PC及PC/ABS合金中具有重要的应用价值，也是目前应用最为广泛的无卤阻燃剂。磷系阻燃剂中最具代表性的就是磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)(RDP)和双酚A-双(磷酸二苯酯)(BDP)。然而，磷系阻燃剂的添加量往往需要达到10％以上才可以达到UL94-V0级，而且其易水解、加工回收困难。特别是近年来绿色、再生、环保的观念越来越深入人心，制备PC/ABS合金时也需要考虑材料的可回收性。因此，有必要寻找更为高效、环保的阻燃剂。含硅有机化合物作为新一代的环保型阻燃剂，以其高效阻燃、低烟、低毒、无污染、对塑料的加工性能和物理力学性能影响小等优点而逐渐被研究者所关注。硅系阻燃剂聚合物主链上所含的硅氧基团可以提高PC/ABS合金的耐湿性和链的柔顺性，因此硅系阻燃PC以极优异的冲击强度著称，特别是低温冲击强度更为出众。最重要的是，硅系阻燃PC可回收重复使用。有机硅系阻燃剂主要有硅油、硅树脂、硅橡胶及有机硅烷醇酰胺等。当高分子材料燃烧时，有机硅氧烷能从有机物内部迁移到表面，且很快在表面富集，形成表面为聚硅氧烷富集层的高分子梯度材料，同时会形成聚硅氧烷特有的，含有-Si-O-键和-Si-C-键的无机隔氧绝热保护层，即可以阻止燃烧生成的挥发物外逸，又可以阻隔氧气与基质接触，防止熔体滴落，从而达到阻燃目的。中国专利CN201480011001.4采用有机硅氧烷低聚物复配磺酸碱金属盐作为阻燃剂，可以将2毫米厚的PC板材达到UL94V-0级。中国专利申请CN200910130822.0采用磷系阻燃剂与有机硅氧烷类阻燃剂的阻燃成炭作用，提供PC/PET复合材料的阻燃性。然而，有机硅氧烷与PC的相容性较差，在PC中分散效果不理想，从而影响了硅系阻燃剂的使用效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供一种阻燃PC/ABS共混合金，通过添加环氧基封端改性聚硅氧烷和酯交换催化剂以提高共混合金的阻燃性能，可有效降低阻燃剂的用量。本专利技术的以上一个目的通过以下技术方案来实现：一种耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，包括以下重量份成分：聚硅氧烷阻燃剂即可以改善PC/ABS合金的阻燃性能，又可以提高合金的冲击性能，非常适合用来制备无卤阻燃PC/ABS合金。当高分子材料燃烧时，聚硅氧烷阻燃剂能从有机物内部迁移到表面，且很快在表面富集，形成表面为聚硅氧烷富集层的高分子梯度材料，同时会形成聚硅氧烷特有的含有-Si-O-键和-Si-C-键的无机隔氧绝热保护层，即可以阻止燃烧生成的挥发物外逸，又可以阻隔氧气与基质接触，防止熔体滴落，从而达到阻燃目的。然而，聚硅氧烷阻燃剂与PC/ABS合金相容性较差，在加工过程中难以分散，因此阻燃效果并不理想。本专利技术引用环氧基封端改性聚硅氧烷，其环氧活性基团可以提高聚硅氧烷阻燃剂与PC、ABS分子主链的物理相互作用，还可以通过化学反应接枝在PC分子主链上，进一步增加与PC/ABS合金的相容性。其化学反应增容机理为PC在热加工过程中会存在水解、热降解反应，导致PC分子链断裂，并形成端羟基；环氧基则可以同PC分子链降解后形成的端羟基反应。环氧基封端改性聚硅氧烷主要依靠活性端基参与PC加工过程中的副反应来增加与PC的相容性，但是PC在加工过程中发生的副反应还不足以消耗大量环氧基封端改性聚硅氧烷，阻燃效率依旧有限。本专利技术在PC/ABS合金中进一步添加了酯交换催化剂，其可以提高PC分子间酯交换反应的活性，并引发更多的水解反应等副反应，从而在PC端基形成更多的羟基，确保PC在挤出过程中产生的适量端羟基与环氧基封端聚硅氧烷进行化学反应，提高环氧基封端聚硅氧烷效率，增强环氧基封端改性聚硅氧烷与基体的相容性，大大提高阻燃性能。作为优选，本专利技术所述环氧基封端改性聚硅氧烷具有以下结构：其中，R为材料燃烧过程中，环氧基封端改性聚硅氧烷需要快速向材料表面富集，才能较好地发挥阻燃性能。具有上述结构的环氧基封端改性聚硅氧烷分子链条柔软，自由行动性较高，接枝在PC端基，其分子链可以在燃烧过程中快速迁移至表面，阻隔氧气。作为优选，本专利技术所述酯交换催化剂选自Li2CO3、NaHCO3、Na2WO4、AlCl3、ZnCl2，Zn(OAc)2、Ti(OC4H9)4、n-Bu2SnO中的一种或几种。进一步优选，所述酯交换催化剂为AlCl3和Ti(OC4H9)4以质量比为(0.5～5)：1形成的混合物。无机氯化铝与有机钛酸四丁酯的复合使用，能够大幅度提高环氧基封端改性聚硅氧烷与PC端羟基的结合，提高环氧基封端改性聚硅氧烷使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述共混合金包括以下重量份成分：/n

【技术特征摘要】
1.一种耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述共混合金包括以下重量份成分：





2.根据权利要求1所述耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述环氧基封端改性聚硅氧烷具有以下结构：



其中，R为


3.根据权利要求1所述耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述酯交换催化剂选自Li2CO3、NaHCO3、Na2WO4、AlCl3、ZnCl2，Zn(OAc)2、Ti(OC4H9)4、n-Bu2SnO中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述酯交换催化剂为AlCl3和Ti(OC4H9)4以质量比为(0.5～5)：1形成的混合物。


5.根据权利要求1所述耐冲击无卤阻燃PC/ABS共混合金，其特征在于，所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-硅橡胶共聚物中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述耐冲击无卤阻燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐禄波，吴剑波，王旭，范方虹，
申请(专利权)人：宁波多普达聚合物有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33