本发明属于功能性塑料合金材料领域，具体涉及一种抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料及其制备工艺。
背景技术
pc/abs合金是最早实现工业化生产的一种聚碳酸酯改性产品，是一种重要的工程塑料合金。pc/abs合金兼具pc和abs的优点，一方面合金可以提高abs的耐热性能和拉伸强度，另一方面还可以降低pc的熔体粘度，改善加工性能，可用于成型大面积及复杂的制品，同时可以降低制品的内应力，提高耐低温冲击性能。pc/abs合金材料已在汽车工业上得到广泛的应用，是汽车最适宜的内装材料，特别是用作仪表板支架、盖板、通风口、托架、散热器格栅、转向柱保护套的原材料。目前pc/abs在计算机、通讯工具、办公设备等行业也有了广泛的应用。
pc/abs共混合金的阻燃化是近几年pc/abs开发的一个热点。pc本身具有一定的阻燃性，但与abs共混后，阻燃性能下降。为了满足pc/abs合金在电子、电器开关、电器等领域的应用，必须添加阻燃剂。常见的阻燃pc/abs材料有卤系阻燃剂(如四溴双酚a、溴化环氧齐聚物、十溴联苯醚等)与氧化锑组成的协效系统。赋予pc/abs很高的阻燃性，但其存在生烟量大、产生有毒的腐蚀性气体，妨碍救护及人员疏散，导致二次灾害发生。目前，以采用磷阻燃剂、氮磷阻燃剂、硅系阻燃剂的无卤阻燃pc/abs合金材料研究报道较多。但是由于其添加量较高，严重恶化了材料的各种力学性能及加工流动性，导致加工窗口变的更窄，这类产品在一些薄壁制品及大制件领域的应用受到一定程度的限制。并且，pc/abs本身的高绝缘、易积聚静电(表面电阻率为4×1020ω)极大地限制了其应用。因此，发展一种抗静电、低烟、无卤阻燃abs成为今后发展的方向。
cn101173090b公开了一种pc/abs合金，其主要包括以下组分，以重量份数表示为：聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、相容剂、增韧剂、磷酸酯类阻燃剂、氢氧化镁、聚四氟乙烯、抗氧剂。该发明的用量较高，会影响材料的各种力学性能及加工流动性。
cn100582163c中公开了一种pc/abs合金，其主要包括以下重量份数配比的原料组分：pc、abs、相容剂、全丙烯酸类核-壳型冲击改性剂、溴系阻燃剂、锑系阻燃剂、聚四氟乙烯、抗氧剂、加工稳定剂、润滑剂。该发明组分中含有溴系阻燃剂，其存在生烟量大、会产生有毒的腐蚀性气体等缺点。
技术实现要素：
本发明制备的抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料是改进pc/abs绝缘体、易积聚静电、易燃性、环保性能差的不足与阻燃剂的加入所导致的力学性能差的问题，使其更适合在家电、装饰材料、机械、电子领域的应用。
本发明的目的是提供一种抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料，其特征在于，以重量份数计包括以下组分：60-85份的pc、48-60份的abs、0.5-2份的阻燃剂、0.5-2份的抗静电剂、1-4份的增容剂、0.5-1份的偶联剂、0.5-1份的分散剂、0.5-1份的抗氧剂。
进一步地，所述合金材料以重量份数计包括以下组分：68-72份的pc、52-55份的abs、0.5-0.8份的阻燃剂、0.8-1.2份的抗静电剂、2-3份的增容剂、0.5-0.8份的偶联剂、0.5-0.8份的分散剂、0.5-0.8份的抗氧剂。
进一步地，所述的pc为聚碳酸酯；abs为含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚的混合物，其中，丙烯腈占abs总重量的20-40％，丁二烯的接枝共聚物占abs总重量的10-30％，苯乙烯占abs总重量的50-70％。
进一步地，所述的阻燃剂为氢氧化镁、碳酸镁、三氧化钼、氢氧化铝、碱性草酸铝中的一种或多种。
进一步地，所述的阻燃剂由复配体系1和复配体系2组成；所述的复配体系1由氢氧化铝和氧化锆组成；所述的复配体系2由氢氧化铝和九钼锰酸铵组成。
进一步地，所述的氢氧化铝和氧化锆质量比为1:1.6-2.7。
进一步地，所述的氢氧化铝和九钼锰酸铵质量比为1:1.6-2.7。
进一步地，所述复配体系2中的氢氧化铝使用前先在质量分数为5-10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用。
在本发明中，发明人发现氢氧化铝和氧化锆配合使用，可以起到良好的协同作用，达到更佳的阻燃效果，氢氧化铝和氧化锆的质量比对本发明影响很大，如氧化锆加入量过多，阻燃效果会出现较为明显的降低。同时将氢氧化铝和九钼锰酸铵配合使用，二者协同作用，可以达到良好的抑烟效果，改变氢氧化铝和九钼锰酸铵的质量比会大大影响本发明的抑烟效果。将复配体系1和复配体系2联合使用可以起到良好的阻燃效果，又可以达到抑烟的效果，实现本发明低烟、无卤阻燃的目的。
在本发明中所述的氢氧化铝、氧化锆为纳米级氢氧化铝和纳米级氧化锆，所述的九钼锰酸铵为八水合九钼锰酸铵粉末。本发明所述阻燃剂为环保无卤的无机矿物阻燃剂，并兼具抑烟效果。本发明所述的无机阻燃剂经过了超细化、高纯化、表面活性化及热稳定化处理。超细化处理增加了粒子的表面积，可使粒子表面的水蒸汽压上升，有利于阻燃性提高，同时，超细无机刚性粒子可增强高聚物与无机界面的相互作用，可更均匀地分散在基体树脂中，对高分子材料具有增韧增强效果；高纯化处理提高了阻燃剂中有效成分的含量，减少了阻燃剂在合金材料中的使用量；表面活性处理改善无极阻燃剂在体系的分散性，并提高了其综合性能；热稳定化提高了阻燃剂的热稳定性，使其在pc/abs这种熔体温度较高的合金材料中性能更稳定。
进一步地，所述的抗静电剂为烷基磺酸盐和乙氧化烷胺中的一种或两种；所述的增容剂为胺基san(胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物)和lldpe-g-mah(马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯)中的一种或两种；所述的偶联剂为异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯或异丙基三(磷酸二辛酯)钛酸酯中的一种或两种。
本发明所述的增容剂为lldpe-g-mah，该增容剂的基体是lldpe，通过lldpe-g-mah分子长链的物理缠结和酸酐官能团对pc和abs的亲和作用，把pc和abs紧密地连接在一起，提高二者的相容性，达到提高合金材料冲击强度、拉伸强度的目的。
进一步地，所述的分散剂为taf(乙撑双脂肪酸酰胺)、ebs(乙烯基双硬脂酰胺)、褐煤蜡中的一种或两种。
进一步地，所述的抗氧剂为四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯、硫代二丙酸二(十八酯)和1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的一种或两种。
本发明的另一个目的是提供上述抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)按配方比例称取各组分；
2)将称量后的pc、abs、阻燃剂、抗静电剂、增容剂、偶联剂、分散剂以及抗氧剂放入高速混合机中，在常温下搅拌10～20min；
3)将步骤2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化；其中，料筒温度设置为：后段230-250℃，中段220-240℃，前段210-230℃，螺杆长径比为35-40，螺杆转速350-500r/min。
本发明还提供一种上述抗静电、低烟、无卤阻燃pc/abs合金材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)按配方比例称取各组分；
2)将称量后的pc、abs、复配体系1、抗静电剂、增容剂、偶联剂放入高速混合机中，在常温下搅拌5-10min，然后加入复配体系2、分散剂以及抗氧剂，在常温下搅拌5-10min；
3)将步骤2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化；其中，料筒温度设置为：后段230-250℃，中段220-240℃，前段210-230℃，螺杆长径比为35-40，螺杆转速350-500r/min。
本发明制备样件的注塑条件：注塑温度220-260℃，注塑压力30-50mpa，注塑速度30-60mm/s。
本发明的有益效果：
第一：本发明通过添加特定的阻燃剂复配体系，使得产品具有良好机械性能的同时，达到了低烟、阻燃的效果。
第二：本发明具有优异的抗静电性能，热稳定性能良好。
第三：本发明巧妙的将纳米级氢氧化铝在硫酸铵溶液中超声处理，进一步提高了产品的抑烟效果。
第四：本发明产品机械性能良好，所需添加的阻燃剂较少。
具体实施方式
实施例1
称取60kgpc、48kgabs、0.5kg纳米级氢氧化镁、0.5kg烷基磺酸盐、1kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.5kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯、0.5kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.5kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯放入高速混合机中，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段230℃，中段220℃，前段210℃，螺杆长径比为35，螺杆转速350r/min。
实施例2
称取85kgpc、60kgabs、2kg纳米级氢氧化镁、2kg烷基磺酸盐、4kg马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、1kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯、1kg褐煤蜡以及1kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯放入高速混合机中，在常温下搅拌20min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段250℃，中段240℃，前段230℃，螺杆长径比为40，螺杆转速500r/min。
实施例3
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.16kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.16kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
实施例4
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.27kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.27kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
实施例5
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.20kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.20kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例1
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.20kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前不在硫酸铵溶液中超声处理)、0.20kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例2
称取70kgpc、53kgabs、0.3kg纳米级氢氧化铝、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.20kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例3
称取70kgpc、53kgabs、0.30kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.20kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例4
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.20kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.3kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例5
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.20kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.30kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例6
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、1kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、0.20kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
对比例7
称取70kgpc、53kgabs、0.1kg纳米级氢氧化铝、0.20kg纳米级氧化锆、1kg烷基磺酸盐、2.5kg胺基丙烯腈-苯乙烯共聚物、0.7kg异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯放入高速混合机中，在常温下搅拌5min；然后加入0.1kg纳米级氢氧化铝(纳米级氢氧化铝使用前先在质量分数为10％的硫酸铵溶液中超声处理5-10min，取出后干燥再使用)、1kg九钼锰酸铵、0.6kg乙烯基双硬脂酰胺以及0.6kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯，在常温下搅拌10min；混合后的物料由加料斗加入到双螺杆挤出机中，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化。其中，料筒温度设置为：后段240℃，中段230℃，前段220℃，螺杆长径比为37，螺杆转速400r/min。
将实施例3-5，对比例1-7制备的样品，制成标准试样，测定其性能。测试结果见表1。
表1实施例3-5，对比例1-7性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。