[发明专利]一种催化成炭高效无卤阻燃PC/ABS混合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种催化成炭高效无卤阻燃PC/ABS混合物及其制备方法；混合物由如下质量百分比的原料组成：PC树脂37～67％；ABS树脂14～37％；相容剂0～5％；抗氧剂0.1～0.5％；短切碳纤维5～15％；有机磷酸盐阻燃剂3～5％；苯氧基磷腈0.5～3％；磷酸锆修饰三嗪类含硅成炭剂0～1％；制备方法是：将除短切碳纤维外原料干燥后在高速混合机中充分混合，经主喂料仓加入到同向平行双螺杆挤出机料筒内，通过侧喂料的方式加入短切碳纤维，熔融挤出造粒。本发明所混合物兼具强度高、阻燃性能好和阻燃剂添加量低等优点，可应用于超薄笔记本外壳、高铁内饰、无人机外壳和其他高端电器领域。

技术领域

本发明涉及PC/ABS合金的增强阻燃改性领域，具体来说是一种催化成炭高效无卤阻燃碳纤维增强PC/ABS混合物及其制备方法。

背景技术

碳纤增强PC/ABS具有比重小、比强度大、刚性高，模量大等优点，可以满足超薄笔记本电脑及无人机等设备对密度与强度的苛刻要求。但碳纤维增强PC/ABS也存在阻燃性能差的缺陷，使用时存在较大的火灾隐患，必须对其进行阻燃改性。目前PC/ABS合金常用的阻燃剂主要为磷系阻燃剂，如有机磷酸盐阻燃剂、红磷、聚磷酸铵等。但磷系阻燃剂在碳纤维增强PC/ABS中单独使用时，由于碳纤维的“烛芯引燃”效应，使得产品成炭性能差、阻燃效率低、阻燃剂添加量大，且阻燃剂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。因此研究具有高效阻燃性能碳纤维增强PC/ABS复合材料就显得尤为迫切和重要。

中国发明专利申请CN104403295A公开了一种无卤阻燃高光泽无机纤维增强PC/ABS材料及其制备方法，采用磺酸盐类阻燃剂与磷系阻燃剂复配以提高纤增强PC/ABS阻燃性能，一定程度上抑制了纤维填料阻燃劣化效应；但其阻燃效率较低，需要较大添加量(10～12％)才可使合金达UL94(3.2mm)V‐0级阻燃等级，且UL94(1.6mm)仍为HB等级。

中国发明专利申请CN103756276A公开了一种高环保性的阻燃碳纤维增强PC/ABS共混材料及其制备方法，采用季戊四醇、磷酸和尿素复配阻燃体系，阻燃剂总添加量为5～15％，垂直燃烧等级(1.6mm)达V‐0级；该体系阻燃剂添加量大，对基体力学性能影响严重，如弯曲模量等基体力学性能劣化明显。

中国发明专利申请CN107189394A公开了一种碳纤维增强的汽车用阻燃电镀PC/ABS合金材料及制备方法，选用DOPO接枝硅基介孔材料和磷系阻燃剂复配，阻燃剂总用量为10～15％，垂直燃烧等级(1.6mm)达V‐0级；该阻燃体系同样存在阻燃效率偏低，阻燃剂添加量大的缺陷。

综上可知，现有阻燃技术难以克服碳纤维填料带来的烛芯引燃效应，因此，研制高效无卤阻燃碳纤增强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市场需求以及现有技术存在的不足，提供一种催化成炭高效无卤阻燃碳纤维增强PC/ABS混合物及其制备方法，该混合物可用于制备高效阻燃电器与汽车制件，可应用于超薄笔记本外壳、高铁内饰、无人机外壳和其他高端电器等领域。

本发明所制备的催化成炭无卤阻燃碳纤维增强PC/ABS合金，采用有机磷系阻燃剂、苯氧基磷腈、磷酸锆修饰三嗪类含硅成炭剂复配阻燃体系，通过高效催化成炭机理，使得燃烧炭层与碳纤维紧密结合，有效克服纤维增强塑料的“烛芯引燃”效应。有机磷酸盐作为阻燃剂，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；磷酸锆修饰三嗪类含硅成炭剂与苯氧基磷腈作为协同阻燃剂，具有自由基捕捉、片层阻隔和增强材料强度等功能，与有机磷酸盐有机耦合，催化成炭，使得燃烧过程中聚合物形成的炭层与碳纤维结合紧密，炭层更为致密，实现高效无卤阻燃。阻燃体系均为多芳基化合物，与PC/ABS具有良好相容性与分散性，阻燃剂添加量小，对基体力学性能影响小。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：