[發明專利]一種催化成炭高效無鹵阻燃PC/ABS混合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201810535470.6
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108624027B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 賴學軍;周泉;曾幸榮;李紅強;周海云;黃煥坤;徐迎賓
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州科苑新型材料有限公司
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L55/02;C08K13/06;C08K7/06;C08K9/02;C08K5/3492;C08K5/523;C08K5/5399
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發明公開了一種催化成炭高效無鹵阻燃PC/ABS混合物及其制備方法；混合物由如下質量百分比的原料組成：PC樹脂37～67％；ABS樹脂14～37％；相容劑0～5％；抗氧劑0.1～0.5％；短切碳纖維5～15％；有機磷酸鹽阻燃劑3～5％；苯氧基磷腈0.5～3％；磷酸鋯修飾三嗪類含硅成炭劑0～1％；制備方法是：將除短切碳纖維外原料干燥后在高速混合機中充分混合，經主喂料倉加入到同向平行雙螺桿擠出機料筒內，通過側喂料的方式加入短切碳纖維，熔融擠出造粒。本發明所混合物兼具強度高、阻燃性能好和阻燃劑添加量低等優點，可應用于超薄筆記本外殼、高鐵內飾、無人機外殼和其他高端電器領域。

技術領域

本發明涉及PC/ABS合金的增強阻燃改性領域，具體來說是一種催化成炭高效無鹵阻燃碳纖維增強PC/ABS混合物及其制備方法。

背景技術

碳纖增強PC/ABS具有比重小、比強度大、剛性高，模量大等優點，可以滿足超薄筆記本電腦及無人機等設備對密度與強度的苛刻要求。但碳纖維增強PC/ABS也存在阻燃性能差的缺陷，使用時存在較大的火災隱患，必須對其進行阻燃改性。目前PC/ABS合金常用的阻燃劑主要為磷系阻燃劑，如有機磷酸鹽阻燃劑、紅磷、聚磷酸銨等。但磷系阻燃劑在碳纖維增強PC/ABS中單獨使用時，由于碳纖維的“燭芯引燃”效應，使得產品成炭性能差、阻燃效率低、阻燃劑添加量大，且阻燃劑對材料力學性能與加工性能惡化嚴重，難以滿足碳纖維增強PC/ABS復合材料的性能要求。因此研究具有高效阻燃性能碳纖維增強PC/ABS復合材料就顯得尤為迫切和重要。

中國發明專利申請CN104403295A公開了一種無鹵阻燃高光澤無機纖維增強PC/ABS材料及其制備方法，采用磺酸鹽類阻燃劑與磷系阻燃劑復配以提高纖增強PC/ABS阻燃性能，一定程度上抑制了纖維填料阻燃劣化效應；但其阻燃效率較低，需要較大添加量(10～12％)才可使合金達UL94(3.2mm)V‐0級阻燃等級，且UL94(1.6mm)仍為HB等級。

中國發明專利申請CN103756276A公開了一種高環保性的阻燃碳纖維增強PC/ABS共混材料及其制備方法，采用季戊四醇、磷酸和尿素復配阻燃體系，阻燃劑總添加量為5～15％，垂直燃燒等級(1.6mm)達V‐0級；該體系阻燃劑添加量大，對基體力學性能影響嚴重，如彎曲模量等基體力學性能劣化明顯。

中國發明專利申請CN107189394A公開了一種碳纖維增強的汽車用阻燃電鍍PC/ABS合金材料及制備方法，選用DOPO接枝硅基介孔材料和磷系阻燃劑復配，阻燃劑總用量為10～15％，垂直燃燒等級(1.6mm)達V‐0級；該阻燃體系同樣存在阻燃效率偏低，阻燃劑添加量大的缺陷。

綜上可知，現有阻燃技術難以克服碳纖維填料帶來的燭芯引燃效應，因此，研制高效無鹵阻燃碳纖增強PC/ABS混合物具有重要的社會意義和巨大的經濟效益。

發明內容

本發明的目的是針對市場需求以及現有技術存在的不足，提供一種催化成炭高效無鹵阻燃碳纖維增強PC/ABS混合物及其制備方法，該混合物可用于制備高效阻燃電器與汽車制件，可應用于超薄筆記本外殼、高鐵內飾、無人機外殼和其他高端電器等領域。

本發明所制備的催化成炭無鹵阻燃碳纖維增強PC/ABS合金，采用有機磷系阻燃劑、苯氧基磷腈、磷酸鋯修飾三嗪類含硅成炭劑復配阻燃體系，通過高效催化成炭機理，使得燃燒炭層與碳纖維緊密結合，有效克服纖維增強塑料的“燭芯引燃”效應。有機磷酸鹽作為阻燃劑，提高PC/ABS阻燃性能，并可降低合金的熔融黏度，提高材料加工性能；磷酸鋯修飾三嗪類含硅成炭劑與苯氧基磷腈作為協同阻燃劑，具有自由基捕捉、片層阻隔和增強材料強度等功能，與有機磷酸鹽有機耦合，催化成炭，使得燃燒過程中聚合物形成的炭層與碳纖維結合緊密，炭層更為致密，實現高效無鹵阻燃。阻燃體系均為多芳基化合物，與PC/ABS具有良好相容性與分散性，阻燃劑添加量小，對基體力學性能影響小。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：