[发明专利]一种UL94-5VA级的高性能阻燃增强PC/ABS共混材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种UL94-5VA级的高性能阻燃增强聚碳酸酯（PC）/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）共混材料及其制备方法。

背景技术

PC/ABS共混材料因具备较好的相间相容性，能将材料中各组分的特性充分发挥出来，其中PC赋予复合材料优良的耐热性、抗冲击性及耐化学性能，而ABS能明显降低材料的熔体黏度，使复合材料具备良好的加工流动性，因而在汽车内外饰、工程机械、通讯器材、家电用品及照明设备等多个领域得以广泛应用。

阻燃PC/ABS材料是为了应对日益严峻的防火形势而做针对性改进的新材料，通常是加入特定的阻燃剂复配体系，使PC/ABS材料的阻燃性能通过相关的燃烧测试标准，而UL94无疑是测试设备、电器用塑料件的可燃性最常用的标准之一。常规的阻燃PC/ABS材料大多都能满足UL94-V0的规范要求，如CN103073864提供一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，具备UL94-V0的阻燃等级、低烟、无卤等特点，CN101759977提供的玻纤增强阻燃PC组合物，玻璃纤维增强体的加入有助于其刚性提高，但阻燃等级却难以进一步提高至UL94-5V级别，尤其是UL94-5VA级，其要求测试样品与火焰的接触面在要求多次施焰后必须无穿孔现象，这对耐热性相对较低的聚合物来说是很难达到的。碳纤维材料作为一种轻质、高强的增强体，其同样具备优良的耐热性能，其力学性能甚至能在1500℃的高温下保持不变，将碳纤维加入到阻燃PC/ABS合金材料中，可明显改善其在火焰中的抗扭曲、抗形变能力，从而将PC/ABS材料的阻燃等级进一步提高，但相关的研究却一直少见报道。

发明内容

本发明提供了一种UL94-5VA级的高性能阻燃增强PC/ABS共混材料及其制备方法，通过加入高强度、高耐热性的碳纤维增强体，在提高PC/ABS材料基本力学性能的同时，大幅度提升了共混材料在测试火焰中的外形保持能力，使其满足了UL94-5VA(2.0mm)阻燃等级的规范要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种UL94-5VA级的高性能阻燃增强PC/ABS共混材料，其包括按照重量百分比计的以下原料：

所述的聚碳酸酯PC为分子量20000～30000的双酚A型树脂，可由多个商业来源获得。

所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS为连续本体法和乳液橡胶接枝-本体SAN掺混法合成的树脂，可由多个商业来源获得。

所述的阻燃剂是十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、溴化环氧、溴化苯乙烯，以及由碳源、酸源和气源复配而成的无卤膨胀型阻燃剂IFR中的一种，可由多个商业来源获得。为无卤膨胀型阻燃剂IFR时，所述的碳源选自季戊四醇和淀粉中的一种或两种混合物；所述的酸源选自磷酸和聚磷酸铵APP中的一种或两种；所述的气源选自尿素、双氰胺及其衍生物中的一种或几种。

所述的碳纤维是长度在4～12mm的短碳纤维切片，其堆积密度为350～600g/L，可由多个商业来源获得。

所述的共混材料中还可包括润滑剂、抗氧剂、抗紫外剂、填料等功能性助剂。

一种UL94-5VA级高性能的阻燃增强PC/ABS共混材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述重量百分比称取原料，将碳纤维以外的其他组分混合均匀，得到混合原料；

（2）将干燥后的混合原料置于双螺杆挤出机的主喂料仓，经喂料螺杆加入到螺杆直径35mm，长径比L/D=36的挤出机主机筒内，将碳纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料仓，经喂料螺杆加入到挤出机的主机筒内，主机筒各分段的控制温度，从加料口到机头出口依次为：215℃、220℃、225℃、230℃、230℃、230℃，主机转速为300转/分钟，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品。

通过本发明的技术方案得到的阻燃增强PC/ABS共混材料，具有高强度、高耐热、高阻燃性及低燃烧发烟量等多重特性，其中，所用无卤阻燃剂在燃烧后发烟少，能在样件的表面形成隔热、隔氧的致密碳层，而碳纤维加入能有效加强碳层以下的基体树脂耐热性，使其在测试火焰的作用下不至于发生明显的扭曲、变形，从而保证了样件外表面碳层的完整性，所得的阻燃增强PC/ABS共混材料不仅能满足基本的UL94V-0要求，更能在较低的样件厚度下（2.0mm）达到了UL94-5VA的各项指标，样件在火焰的多次作用下无扭曲、无穿孔，保持了较完整的外观形状，这一特性对汽车、工程机械、家电产品中关键性电子部件的火灾防护、降低损失有着重要的应用。