CN107474510A - 高流动性高刚性无卤阻燃pc/abs混合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物及其制备方法。该无卤阻燃PC/ABS混合物由以下重量百分数的原料组成：PC树脂43～76％，ABS树脂13～43％，相容剂0～5％，多芳基磷酸酯5～10％，苯基磷酸稀土盐0.5～3％，金属杂化聚倍半硅氧烷0～2％，短切碳纤维5～15％。其制备方法是：将上述原料(除碳纤维外)经高速混合机混合，再经主喂料仓加入到挤出机料筒内，加入短切碳纤维，经同向平行双螺杆熔融混合、挤出造粒，制备高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物。本发明所制备的PC/ABS混合物兼具流动性好、强度高、抗静电和阻燃性能突出等优点，适用于制备超薄制件。
Description
技术领域
本发明涉及PC/ABS合金改性领域，具体来说是一种高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物及其制备方法。
背景技术
目前在高端电子设备领域，国内外大多采用镁铝合金作为设备外壳，这种材料刚性大、美观大方，但价格昂贵且比重大，无法满足轻量化的发展需求。碳纤维复合材料不仅可以满足其轻量化要求，还可以赋予材料优秀的力学性能、良好的电磁屏蔽效应以及抗静电作用。但碳纤维的加入也给PC/ABS复合材料带来一些负面影响：一方面材料熔体黏度增大，加工难度提高，难以满足超薄制品的制作需求；另一方面，因为碳纤维所带来的“烛芯引燃”效应，对材料的阻燃性能也提出了更大的挑战。PC/ABS合金常用的无卤阻燃剂主要有磷酸酯、亚磷酸酯、金属氢氧化物、红磷、聚磷酸铵和三聚氰胺等。其中阻燃效果最为明显的是有机磷系阻燃剂。然而，其单独使用时成炭性能差、阻燃效率低、添加量大，对材料力学性能与加工性能恶化严重，难以满足碳纤维增强PC/ABS复合材料的性能要求，因此研发出一种加工性能好、力学强度高的无卤阻燃PC/ABS复合材料就显得尤为迫切和重要。
目前，对无卤阻燃与纤维增强PC/ABS复合材料的研究已取得一定的进展，Wei等采用次磷酸铝(AHP)与乙烯‐丙烯酸甲酯‐甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMA)阻燃增韧PC/ABS，在实现高效阻燃的同时保持基体的力学性能不受太大影响，但流动性能出现明显恶化，不利于加工(Wu N,Lang S.Flame retardancy and toughness modification offlame retardant polycarbonate/acrylonitrile‐butadiene‐styrene/AHP composites[J].Polymer Degradation and Stability,2016,123:26‐35.)；中国发明专利申请CN103013089A公开了一种阻燃玻纤增强PC/ABS复合材料及其制备方法，提出添加适量N,N乙撑双硬脂酸酰胺和芥酸酰胺作为内外润滑剂和防玻纤外漏剂，实现两者的协同作用，使纤维分散均匀，提高了材料的力学性能，但玻纤恶化了PC/ABS复合材料的流动性，无法用于制备超薄制件；魏芬芳等考虑到提高流动性对改性PC/ABS的重要性，以磷酸三苯酯(TPP)为阻燃剂，并复配苯乙烯‐马来酸酐共聚物和甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物等加工助剂，研制出一种具有良好流动性无卤阻燃PC/ABS(魏芬芬,谢世平.高流动性无卤阻燃PC/ABS合金的制备[J].山东化工,2014,7:017.)。但TPP对PC/ABS力学性能的恶化非常严重，并且TPP分解温度较低，在加工过程中易挥发和降解。
以上与PC/ABS合金增强、阻燃相关的现有技术都无法兼顾阻燃性能、力学性能与加工性能之间的平衡，难以应用于超薄电子制件、轻量化构件中。目前，国内外尚未发现兼具高流动性、高刚性和高阻燃性能的PC/ABS混合物的研究报导。因此，如何制备高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物具有重要的社会意义和巨大的经济效益。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种兼具加工性能好、强度高、阻燃性能的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物及其制备方法，该混合物适用于制备高强度阻燃超薄制件，可应用于笔记本电脑、平板电脑和智能手机等领域，替代昂贵笨重的金属合金在高端电子产品的使用。
本发明所制备的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，熔融指数超19g/10min，拉伸强度超70MPa，弯曲强度超120MPa，各性能均高于现有PC/ABS混合物50％以上，兼具加工性能好、强度高、阻燃性能突出等多重优势。碳纤维的加入在增强复合材料的同时，可赋予材料抗静电作用；相容剂对PC/ABS增容增韧，提高复合材料抗冲击性能；多芳基磷酸酯作为阻燃剂，在克服碳纤维“烛芯引燃效应”的同时，大大降低了混合物的熔融黏度，从而降低制备超薄制件的难度；金属杂化聚倍半硅氧烷与苯基磷酸稀土盐作为协同阻燃剂，具有自由基捕捉、片层阻隔和增强材料等功能，与多芳基磷酸酯有机耦合，使得燃烧后的炭层与碳纤维结合紧密，炭层更为致密，实现高效阻燃，适用于制备超薄阻燃制件。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，由以下重量百分数的原料组成：
PC树脂38～76％
ABS树脂13～38％
相容剂0～5％
多芳基磷酸酯5～10％
苯基磷酸稀土盐0.5～3％
金属杂化聚倍半硅氧烷0.5～2％
短切碳纤维5～15％
所述的多芳基磷酸酯为双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)、PX‐200和PX‐220芳香族磷酸酯阻燃剂中的一种或多种；
所述的苯基磷酸稀土盐为苯基磷酸镧、苯基磷酸锆或苯基磷酸铈中的一种或多种。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的PC树脂缺口冲击强度为60～120kJ/m2，在300℃/1.2kg条件下熔融指数为10～20g/10min。
优选地，所述的ABS树脂缺口冲击强度为10～40kJ/m2，在200℃/5kg条件下熔融指数为5～10g/10min。
优选地，所述的相容剂为乙烯‐丙烯酸甲酯‐甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMA)、有机硅改性的乙烯醋酸乙烯共聚物、苯乙烯‐马来酸酐(SMA)、马来酸酐接枝ABS(ABS‐g‐MAH)和聚碳酸酯有机硅嵌段共聚物中的一种或多种。
优选地，所述的金属杂化聚倍半硅氧烷为钛杂化聚倍半硅氧烷、锆杂化聚倍半硅氧烷或铈杂化聚倍半硅氧烷中的一种或多种。
优选地，所述的短切碳纤维长度为4～12mm，直径为5～10μm，拉伸强度为2～5GPa的短碳纤维切片，其堆积密度为350～600g/L。
所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物的制备方法，包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、短切碳纤维、相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷干燥；然后将PC树脂、ABS树脂、相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷经高速混合机混合；
2)将混合后的原料置于同向平行双螺杆挤出机的主喂料仓，经喂料螺杆加入到挤出机的料筒内，将短切碳纤维通过侧喂料仓加入料筒内，料筒内八段加热段的加工温度从加料口到机头出口依次为：190～200℃、210～220℃、210～220℃、210～220℃、220～230℃、225～235℃、235～245℃、240～250℃，经熔融挤出、造粒和干燥处理后得到所述的PC/ABS混合物。
优选地，所述的PC树脂、ABS树脂和短切碳纤维的干燥是置于70～90℃烘箱中干燥6～12小时；所述的相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷的干燥是置于60～80℃真空烘箱真空干燥6～12小时。
优选地，所述的高速混合机混合的时间为15～20min。
优选地，所述的同向平行双螺杆挤出机的主机转速为300～400rpm，主喂料螺杆的转速为20～40rpm；侧喂料螺杆的转速为15～25rpm。
本发明多芳基磷酸酯不但是作为芳香族磷酸酯类阻燃剂，在体系中起阻燃增塑的效果，而且还由于其较小的分子量，在体系中能有效提升PC/ABS的加工流动性；其阻燃机理为在芳基磷酸酯分解过程中，能促进羟基化合物吸热脱水成碳，在材料表面形成石墨状焦炭层；磷氧基团受热产生自由基，捕获基体降解过程中的活性自由基；脱水反应生成的水蒸气可以稀释气相中可燃气体的浓度，起到很好的阻燃作用。
金属杂化聚倍半硅氧烷的阻燃作用机理主要在阻燃PC/ABS燃烧时，金属元素在价态发生变化的过程中可以终止聚合物降解过程中产生的活性自由基，抑制气相中的自由基链式反应。同时金属杂化倍半硅氧烷的立体结构可以在炭层中起到支撑作用，提高炭层强度，形成稳定炭层，阻断气相与凝聚相之间的传质与传热过程。
苯基磷酸稀土盐的阻燃机理主要在阻燃PC/ABS时，苯基磷酸稀土盐中稀土元素发生价态变化，捕捉PC/ABS基体降解过程中产生的活性自由基，抑制自由基链式分解反应。同时苯基磷酸稀土盐的片层阻隔结构可以更好地封闭炭层，阻断气固相态间的传热与传质，增强阻燃效果。
短切碳纤维的增强机理主要在碳纤维与PC/ABS基体之间的锚定效应、化学键合等各种效应的作用形成了有效的粘结界面，随着碳纤维含量的增加，碳纤维表面的沟槽以及不饱和基团增多，锚定效应和化学键合效应加强，基体树脂和碳纤维之间的界面结合更加充分，聚合物基体所受外力能很好传递给碳纤维，起到了很好的耗散作用，有效提高了PC/ABS的拉伸强度和冲击强度。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
1、本发明所制备的PC/ABS混合物兼具阻燃性能优异、力学强度高和流动性好的优点。通过多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐、金属杂化聚倍半硅氧烷聚的协同作用提升阻燃效率的同时，小分子磷酸酯提高了PC/ABS共混物流动性，有效解决了碳纤维增强PC/ABS熔融粘度过大、加工困难、无法制成超薄制件的难题，为高端电子电器与汽车工业中“以塑代钢”的需求提供了解决方案。
2、本发明所制备的PC/ABS共混物具有高强度、抗静电的优点，通过短切碳纤维和相容剂对PC/ABS增强增韧，并由于碳纤维独特的高电导率赋予材料抗静电性能，使改性PC/ABS满足手机、电脑、汽车内饰等制件对材料的力学与抗静电性能的要求，适用于制备轻量化高强度的超薄制件。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中产品性能测试方法如下：
拉伸性能测试：按照GB/T 1040标准测试，测试速率为50mm/min。
弯曲性能测试：按照GB/T 9341标准测试，测试速率为20mm/min。
冲击性能测试：按照GB/T1843标准测试，测试样条厚度为4mm。
垂直燃烧等级：按照GB/T 2408直燃烧标准测试，测试样条尺寸为80ⅹ10ⅹ1.6mm3。
极限氧指数测试：按照GB/T 2406.1标准测试，测试样条尺寸为150ⅹ10ⅹ3mm3。
导电率测试：按照GB/T 15662标准测试，测试样条厚度为3mm。
熔融指数测试：按GB/T 3682标准，测试温度250℃，荷载2.16kg。
实施例1
称取PC树脂(60％)、ABS树脂(15％)、短切碳纤维(15％)，EMA(4％)，多芳基磷酸酯PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(0.5％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(0.5％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为25rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为30rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例2
称取PC树脂(68％)、ABS树脂(17％)、短切碳纤维(5％)，EMA(4％)，PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(0.5％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(0.5％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为25rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为30rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例3
称取PC树脂(38％)、ABS树脂(38％)、短切碳纤维(14％)，EMA(4％)，PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(0.5％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(0.5％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为25rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为30rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例4
称取PC树脂(53％)、ABS树脂(13％)、短切碳纤维(15％)，EMA(4％)，PX‐200(10％)，苯基膦酸镧(3％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(2％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为25rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例5
称取PC树脂(59％)、ABS树脂(14.5％)、短切碳纤维(15％)，EMA(4％)，PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(0.5％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(2％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为25rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例6
称取PC树脂(58％)、ABS树脂(14.5％)、短切碳纤维(15％)，EMA(4％)，PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(3％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(0.5％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为25rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
实施例7
称取PC树脂(69％)、ABS树脂(17％)、短切碳纤维(15％)，EMA(4％)，PX‐220(5％)，苯基膦酸镧(3％)金属钛杂化聚倍半硅氧烷(2％)，烘干，将PC、ABS、EMA、PX‐220、苯基膦酸镧和金属钛杂化聚倍半硅氧烷高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为25rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为200℃、220℃、220℃、230℃、235℃、245℃、245℃、250℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
比较例1
验证力学性能增强改性效果，以未添加碳纤维、相容剂、阻燃剂的PC/ABS作为对比。
称取PC树脂(80％)、ABS树脂(20％)，烘干，将PC与ABS高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段控制温度(从加料口到机头出口)为220℃、240℃、240℃、250℃、255℃、255℃、265℃、270℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
比较例2
验证阻燃改性效果，以仅添加了市场常见阻燃剂有机磷系阻燃剂的PC/ABS作为对比。
称取PC树脂(72％)、ABS树脂(18％)、PX‐220(10％)，烘干，将PC、ABS与PX‐220高速混合20min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为40rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段控制温度(从加料口到机头出口)为220℃、240℃、240℃、250℃、255℃、255℃、265℃、270℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
比较例3
验证流动性改性效果，以仅添加了市场常见阻燃剂有机磷系阻燃剂的PC/ABS作为对比。
称取PC树脂(68％)(韩国LG Chem)、ABS树脂(17％)(台湾奇美)、短切碳纤维(15％)(日本东丽)，烘干，将PC与ABS高速混合15min后投入到双螺杆挤出机的主喂料仓，主喂料螺杆转速为25rpm，将短切碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，侧喂料螺杆转速为25rpm，经喂料螺杆加入到挤出机主机筒内，主机转速300rpm，主机筒各加热段控制温度(从加料口到机头出口共八段)为220℃、240℃、240℃、250℃、255℃、255℃、265℃、270℃，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。用注塑机制备标准试样，用于拉伸、弯曲、冲击和阻燃等性能测试，结果如表1所示。
表1 PC/ABS混合物的阻燃性能、力学性能、熔融指数和电导率
由表1可知，碳纤维和相容剂可以有效提高PC/ABS混合物的力学性能。如实施例1添加短切碳纤维(15％)和EMA(4％)的PC/ABS混合物的拉伸强度、弯曲强度与PC/ABS合金相比(请见比较例1)分别从63MPa和82MPa提升至90MPa和121MPa。这主要归因于碳纤维的增强作用与EMA的增容和增韧作用。
由实施例1～7与比较例3可知，使用多芳基磷酸酯阻燃体系可以有效提升PC/ABS共混物的流动性，大大改善其加工性能。如实施例1与比较例3相比，熔融指数从4.3g/10min提升至19.7g/10min，可满足超薄制件的加工性能。
由实施例1与比较例1可知，添加短切碳纤维(15％)的PC/ABS共混物的电导率与PC/ABS合金相比(见比较例1)从1.30*10-9S/m提升至6.58*10-7S/m。
由实施例1～7与比较例2可知，单独使用多芳基磷酸酯PX-220为阻燃剂的PC/ABS混合物达到其阻燃等级为NR(见比较例2)。但将多芳基磷酸酯与苯基磷酸稀土盐复配阻燃，阻燃效率得到了有效提高，苯基磷酸稀土盐具有片层阻隔作用，使得燃烧形成的膨胀炭层更加致密，并且具有抗熔滴的效果；金属钛参杂聚倍半硅氧烷作为协同阻燃剂具有自由基捕捉等功能，进一步提升阻燃效率，使得整个阻燃体系有机耦合，高效阻燃。如实施例7，添加了PX-220(5％)、苯基磷酸镧(3％)和金属钛杂化聚倍半硅氧烷(2％)的碳纤维增强PC/ABS混合物，其极限氧指数LOI与只添加了PX-220(10％)的PC/ABS共混物相比，可从27.5％提升至30％，并达到V-0级阻燃等级。说明本发明的阻燃PC/ABS体系具有高效阻燃的功能。
由实施例7和比较例1可知，本发明与普通PC/ABS合金相比，本发明提供的改性PC/ABS混合物兼具高效阻燃、强度高、抗静电和流动性好的优点。如实施例7，添加了PX‐220(5％)、苯基磷酸镧(3％)，金属钛杂化聚倍半硅氧烷(2％)，碳纤维(15％)的PC/ABS混合物，其拉伸强度、弯曲强度、熔融指数、电导率和阻燃性能与比较例1相比从63MPa、82MPa、15.9g/10min、1.30*10‐9S/m和垂直燃烧无等级提升为83MPa、138MPa、19.7g/10min、7.05*10‐7S/m和垂直燃烧V‐0级。通过多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐、金属杂化聚倍半硅氧烷的协同作用提升阻燃效率的同时，小分子磷酸酯提高了PC/ABS共混物流动性，有效解决了碳纤维增强PC/ABS熔融粘度过大、加工困难、无法制成超薄制件的难题；通过短切碳纤维和相容剂对PC/ABS增强增韧，并由于碳纤维独特的高电导率赋予材料抗静电性能。
通过本发明得到的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，可广泛应用于电子电器超薄制件领域如手提电脑、平板电脑和智能手机等，替代昂贵的金属合金在高端电子产品的使用。
Claims (10)
1.一种高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于由以下重量百分数的原料组成：
PC树脂38～76％
ABS树脂13～38％
相容剂0～5％
多芳基磷酸酯5～10％
苯基磷酸稀土盐0.5～3％
金属杂化聚倍半硅氧烷0.5～2％
短切碳纤维5～15％
所述的多芳基磷酸酯为双酚A双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、PX‐200和PX‐220芳香族磷酸酯阻燃剂中的一种或多种；
所述的苯基磷酸稀土盐为苯基磷酸镧、苯基磷酸锆或苯基磷酸铈中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于，所述的PC树脂缺口冲击强度为60～120kJ/m2，在300℃/1.2kg条件下熔融指数为10～20g/10min。
3.根据权利要求1所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于，所述的ABS树脂缺口冲击强度为10～40kJ/m2，在200℃/5kg条件下熔融指数为5～10g/10min。
4.根据权利要求1所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于，所述的相容剂为乙烯‐丙烯酸甲酯‐甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、有机硅改性的乙烯醋酸乙烯共聚物、苯乙烯‐马来酸酐、马来酸酐接枝ABS和聚碳酸酯有机硅嵌段共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于，所述的金属杂化聚倍半硅氧烷为钛杂化聚倍半硅氧烷、锆杂化聚倍半硅氧烷或铈杂化聚倍半硅氧烷中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物，其特征在于，所述的短切碳纤维长度为4～12mm，直径为5～10μm，拉伸强度为2～5GPa的短碳纤维切片，其堆积密度为350～600g/L。
7.权利要求1‐6任一项所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将PC树脂、ABS树脂、短切碳纤维、相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷干燥；然后将PC树脂、ABS树脂、相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷经高速混合机混合；
2)将混合后的原料置于同向平行双螺杆挤出机的主喂料仓，经喂料螺杆加入到挤出机的料筒内，将短切碳纤维通过侧喂料仓加入料筒内，料筒内八段加热段的加工温度从加料口到机头出口依次为：190～200℃、210～220℃、210～220℃、210～220℃、220～230℃、225～235℃、235～245℃、240～250℃，经熔融挤出、造粒和干燥处理后得到所述的PC/ABS混合物。
8.根据权利要求7所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物的制备方法，其特征在于，所述的PC树脂、ABS树脂和短切碳纤维的干燥是置于70～90℃烘箱中干燥6～12小时；所述的相容剂、多芳基磷酸酯、苯基磷酸稀土盐和金属杂化聚倍半硅氧烷的干燥是置于60～80℃真空烘箱真空干燥6～12小时。
9.根据权利要求7所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物的制备方法，其特征在于，所述的高速混合机混合的时间为15～20min。
10.根据权利要求7所述的高流动性高刚性无卤阻燃PC/ABS混合物的制备方法，其特征在于，所述的同向平行双螺杆挤出机的主机转速为300～400rpm，主喂料螺杆的转速为20～40rpm；侧喂料螺杆的转速为15～25rpm。
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