第39卷第s1 塑料工业 2011年4月 CHINA PLASTICS INDUSlTRY ・69・ 无卤阻燃PC/ABS合金的研究 葛腾杰 (大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714) 摘要:研究了四苯基间苯二酚基二磷酸酯(RDP)和氢氧化铝复配阻燃体系对PC/ABS合金性能的影响;并以马 来酸酐接枝丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚物(ABS—g—MAH)为相容剂,考察了ABS—g—MAH的用量对合金性能的影响。 结果表明,复配阻燃体系可显著提高PC/ABS合金的阻燃性能,当RDP为14份、Al(OH) 为6份时,氧指数可达到 32%;相容剂的加入能够明显提高合金的力学性能,最佳用量为6%,但使体系的黏度增加,熔体质量流动速率降低。 关键词:聚碳酸酯/丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚物;无卤阻燃;四苯基问苯二酚基二磷酸酯;相容剂 中图分类号:TQ323.4 1;TQ325.2 文献标识码:A 文章编号:1005—5770(2011)S1—0069—03 Research on Non。。halogen Flame。。retardant PC/ABS Alloy GE Teng-jie (Daqing Chemical Technology Research Institute,Daqing 163714,China) Abstract:The effect of tetraphenyl resorcinol diphosphate(RDP)and aluminum hydroxide flame re— tardants on PC/ABS alloy properties was studied.ABS—g—MAH graft copolymer was chosen to be the compati— bilizer,and the influence of ABS—g—MAH dosage on the PC/ABS property alloy was also studied.The results showed that the addition of flame retardants could improve the flame retardancy of PC/ABS alloy effectively. LO1 was 32%by adding 14 phr RDP and 6 phr aluminum hydroxide.The addition of compatibilizer could im- prove the properties of blend alloy distinctly:the optimum concentration was 6%.The viscosity of the blend systems may increase with the addition of compatibilizers,and MFR may decrease. Keywords:PC/ABS;Non。halogen Flame Retardant;Tetraphenyl Resorcinol Diphosphate;Compatibi- 】izer 聚碳酸酯(PC)/丙烯腈一苯乙烯一丁二烯共聚 PA-757,奇美实业股份有限公司;改性马来酸 物(ABS)合金以其独特的耐热、耐冲击、耐应力开 酐接枝ABS(ABS—g—MAH):自制,接枝率为2.3%; 裂以及良好的尺寸稳定性被广泛的应用于办公设备和 四苯基问苯二酚基二磷酸酯(RDP):天津市联瑞化 汽车零部件的制造¨ 』。为满足某些领域的特殊要 工有限公司;氢氧化铝:分析纯,山东淄博五维实业 求,PC/ABS合金需要具有良好的阻燃性。含卤素类 有限公司;聚四氟乙烯(PTFE):FA。500B,大金氟 阻燃剂因其具有很好的阻燃效果而一直备受青睐,但 化工有限公司。 是材料燃烧时可放出有毒的卤化氢气体和大量烟雾, 1.2仪器及设备 严重影响了人们生命财产的安全l3 J,开发无卤阻燃 双螺杆挤出机:TSSJ-25/33,晨光化工研究院塑 材料越来越受到重视。本文采用磷系阻燃剂和无机阻 料机械研究所;注塑成型机:K。TEC 40型,德国 燃剂(氢氧化铝)复配技术,并添加自制的增容剂 FERROMATIK MILACRON公司;悬臂梁冲击强度测 等方法,开发出符合环保阻燃标准和力学性能要求的 试仪:XJU-5.5,承德市金建检测仪器有限公司;万 无卤阻燃PC/ABS合金材料,可用于家电、计算机、 能材料试验机:5567,美国INSTRON;MFR测定仪{ 通讯器材、办公设备等领域。 CS一127,承德市精密试验机有限公司;氧指数测试 l试验部分 仪:HC一2型,南京江宁分析仪器厂;扫描电子显微 1.1 主要原料 镜(SEM):JSM6360A型,日本电子公司。 PC:201—15,美国陶氏化学公司;ABS树脂: 作者简介:葛腾杰,女,1982年生,硕士,工程师,主要从事聚烯烃加工方面的研究。ge ̄459@petrochina.con.en 1.2共混合金的制备 慢;第三,磷的含氧酸多系粘稠状的半同态物质,可 在材料表面形成一层覆盖于焦炭层的液膜,这能降低 焦炭层的透气性和保护焦炭层不被继续氧化。 由表1还可以看出,复配阻燃剂的阻燃效果要好 于使用单一阻燃剂,当RDP为14份、A1(OH) 为6 份时,氧指数最高,可达到32%,阻燃等级达到 uL94 V_()级,继续增加A1(OH) 的份数,阻燃效果 首先将PC以及ABS和相容剂分别在鼓风干燥箱 内于120℃和75℃干燥12 h,接着将配料按照一定 比例混合,然后在挤出机上造粒,挤出机温度为210 ~235℃,转速为40 r/min。再将制备的共混粒料在 注塑机上制成标准试样。 1.3性能测试 悬臂梁缺口冲击强度按GB/T 1843--1989测试; 略微下降;但加入阻燃剂后,合金体系的力学性能明 显下降,尤其是断裂伸长率和冲击强度,这是由于 拉伸性能按GB/T 1040--1990测试,拉伸速率50 mm/min;熔体质量流动速率(MFR)按GB/T 3682--1989测试:260 oC,载荷为5.0 kg;燃烧性能 按UL94标准测试,试样厚度1.6 nllYl。 2结果与讨论 2.1 PC/ABS配比的选择 一般都认为PC与ABS在一定比例范围内共混会 产生协同效应,ABS的加入降低了Pc对缺口的敏感 性,但是由于PC与ABS不完全相容,使合金的冲击 强度有所下降。因此,不同牌号的ABS在合金体系 中存在一个最佳配混比例。从图1中可以看出,对于 本实验所使用的ABS,当PC/ABS质量比为75/25 时,合金的冲击性能达到一个最高值,因此本文中以 PC/ABS质量比为75/25为基本配比。 7宕 ● 螽 镬 相 爱 图1 ABS含量对合金冲击性能的影响 2.2复配配比对共混合金性能的影响 表1为RDP和Al(OH) 不同复配配比对PC/ ABS合金性能的影响。从表1中可以看出,加入 RDP后可以明显提高合金体系的氧指数。这是因为 含有磷系阻燃剂的高聚物被引燃时,阻燃剂受热分解 生成磷的含氧酸(包括它们中的某些聚合物),这类 酸能催化含羟基化合物的脱水成炭,降低材料的质量 损失速度和可燃物的生成量,而磷则大部分残留于炭 层中 J。在材料表面生成的焦炭层,可以发挥良好 的阻燃效能。首先,炭层本身氧指数可高达60%, 且难燃、隔热、隔氧,可使燃烧窒息;其次,焦炭层 导热性差,使传递至基材的热量减少,基材热分解缓 RDP在加工过程中易分解,与合金体系相容性较差 造成的,因此需要添加相容剂来提高体系的综合 性能。 表1 不同复配配比阻燃剂对PC/ABS合金性能的影响 A/B配比”氧指数 垂直燃拉伸强度断裂伸长 缺f』冲击强 堕量 ! 竺 堑篁丝 ! 皇 堕 :竺:: 0/0 20.8 HB 59.36 45.96 58.23 2O/0 27 V—l 56.23 37.45 43.29 18/2 29 V-1 55.12 38.02 44.56 l6/4 30 V一1 54.28 39.25 45 O8 14/6 32 V-0 54.01 38.45 45.12 12/8 32 V-0 53.28 36.12 45.69 】0/10 31 V一1 52 l4 37 23 46 5R 注:1)A为RDP;B为A1(OH)3。 2.3相容剂用量对共混合金性能的影响 表2相容剂对PC/ABS合金性能的影响 21.5 45.12 38.45 54.01 19.7 48.29 40.45 55.15 18.8 48.56 42.O2 56.35 16.5 5O 65 42.25 55.88 15.3 48.77 42.45 55 61 I5.2 48,09 43.23 54.74 PC、ABS的分子链中均含有大量的苯环结构, Pc的溶解度参数为39.8~41.0(J/era ) ,ABS的 溶解度参数为40.2~41.9(J/em ) 。,两者比较接 近,说明Pc与ABS具有一定的相容性 ,但与其他 相的相容性相对较差,因此必须对Pc和ABS进行增 容改性,改善Pc与ABS体系的相容性,以提高合金 的综合性能。 本文选用改性马来酸酐接枝ABS(ABS—g—MAH) 作为相容剂,阻燃体系用量为20份(其中RDP为14 份、Al(OH) 为6份)来研究增容剂对合金体系的 性能影响,结果如表2所示。从表2可以看出,加入 ABS—g—MAH后,合金体系的力学性能都有了一定的 提高,尤其是冲击强度和断裂伸长率,当ABS-g— MAH的质量分数为6%时,冲击强度达到最大值。 第39卷sl 葛腾杰:无卤阻燃PC/ABS合金的研究 这是由于ABS。g—MAH能够在PC和ABS两相间形成 MAH,能明显提高合金体系的相容性,改善合金的 力学性能。当相容剂质量分数为6%时,合金的力学 性能最佳;相容剂的加入使PC/ABS体系的黏度增 共价键,起到桥梁的作用,这就提高了两相微观界面 上的结合力,从而改善了共混体系的相容性,大大提 高了合金的冲击强度。另一方面,ABS—g—MAH中含 有活性较强的酸酐基团,它能在高温及剪切力作用下 与Pc发生酯交换反应} ,因而能够明显地降低两相 间的界面张力,使体系中分散相粒子明显细化,提高 共混物的力学性能。但是当ABS’g。MAH的添加量达 到一定值时,继续加入反而使合金的冲击强度在一定 加,MFR值降低。 3)研制的无卤阻燃PC/ABS合金具有优异的综 合性能,可以满足家电和电子电器领域的应用要求。 参 考文 献 [1]LIU P Y.Composition of polycarbonate,an ABS resin and an acrylate—methacrylate interpolymer:US,4390657[P]. 程度上有所下降。这是由于过量ABS。g‘MAH中的 MA基团能与更多的PC结合,在高温及剪切作用下 引起Pc的热降解,导致分子链断裂 J,从而使合金 冲击强度有所下降。 另外,ABS g—MAH的加入使PC/ABS的MFR值 降低。这是因为相容剂的加入增强了组分之间的作用 力,使两者的相对滑动能力降低,从而使体系黏度增 大,导致了合金的MFR值降低。 3 结论 1)RDP与A1(OH) 复配体系是PC/ABS合金 的有效阻燃剂,当RDP为14份、Al(OH) 为6份 时,氧指数最高,可达到32%,阻燃等级达到UL94 V_()级。但同时使材料的力学性能下降。 2)在PC/ABS阻燃体系中加人相容剂ABS‘g— 1983—06—28. [2]wu J s,SHEN S C,CHANG F C.Effect of rubber content in acrylonitrile。。butadiene‘‘styrene and additional rubber on the polymer blends of polycarbonate andacrylonitrile。。butadiene。。 styrene[J].Polym J,1994,26(1):33—42. [3]辛敏琦,刘春艳.磷、溴阻燃剂在PC/ABS合金中的应 用[J].塑料助剂,2006(2):32—34. [4]欧育湘,陈宇,王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京: 国防工业出版社,2001:44. [5]刘建,闻荻江.PC/ABS合金研究进展[J].苏州大学 学报,2002,22(2):1—6. [6]叶锦镛.苯乙烯一马来酸酐共聚物与聚碳酸酯共混体系 的研究[J].应用科学学报,1991,9(2):109—116. [7]王久芬,周海骏,姜丽萍.相容剂对PC/ABS合金性能 的影响[J].工程塑料应用,2001,29(6):1—4.