本发明涉及一种PC/ABS复合材料及其制备方法，尤其涉及一种高耐候性阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法，属于高分子合金及其加工技术领域。
背景技术：
PC为聚碳酸酯，ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，二者形成的PC/ABS复合材料是一种重要的工程塑料，其不仅能提高ABS的耐热性和拉伸强度，还能降低PC的熔体粘度，改善加工性能。但由于ABS中含有不饱和双键，使得PC/ABS的耐候性相对PC要差很多，此外在PC/ABS复合材料中常用的阻燃剂为磷酸酯类，其虽然具有相容性好及阻燃效率高等优点，但不可避免的会导致材料韧性大幅下降。为提高阻燃PC/ABS复合材料的韧性，常添加的增韧剂之一为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)，其中的丁二烯也含有不饱和双键，这就使阻燃PC/ABS复合材料的耐候性变得更差。为改善阻燃PC/ABS复合材料的耐候性，目前已有技术人员提出向该复合材料中添加紫外线吸收剂作为耐侯剂，但这种方法虽然对耐候性有一定的改良，其带来的弊端也更多，比如会降低复合材料的耐热性和韧性，尤其是韧性的降低非常明显，此外耐候剂在加工过程中也会出现污染设备，影响后续生产的现象。而针对上述现象，有技术公开PC/ABS中选用丁二烯含量较低的ABS，并选用间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)与磷酸三苯酯(TPP)复配形成的阻燃剂，可以适当的提高材料的耐候性，但由于丁二烯含量低通常会导致复合材料较低的韧性，另外TPP作为阻燃剂也存在加工困难的缺陷。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高耐候性阻燃PC/ABS复合材料及其制备方法，其制备方法简单、操作安全，且制备所得的复合材料具有优异的耐候性、对力学性能影响小，特别适用于使用环境要求比较高的场合。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高耐候性阻燃PC/ABS复合材料，包括下述按重量份计的各组分：
优选为：
众所周知，选材用料、原料配方、制备工艺是决定产品品质的三大要素，三者互为影响。因而为了更好地说明本发明所得高耐候阻燃PC/ABS复合材料的优点及创新性，以下将对本发明所得产品的选材用料、原料配方和制备方法进行详细说明。
所述ABS树脂为本体聚合法制备所得的粘均分子量为8000～150000的ABS树脂，该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的含量为5～30wt.％，丙烯腈形成的链段含量为10～30wt.％，苯乙烯形成的链段含量为40～70wt.％，且该ABS树脂中丁二烯形成的橡胶的数均粒径为100～1200nm，优选为150～800nm，更优选为200～500nm，此处丁二烯形成的橡胶的数均粒径是通过扫描电子显微镜(SEM)测定的。本申请中所涉及的数均粒径均是采用日立扫描电子显微镜在施加电压2.0KV，放大倍数为10000倍观察到300个橡胶粒子的粒径来测定所得的，下述涉及到数均粒径均不再赘述。
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸类增韧剂和丙烯酸-硅橡胶类增韧剂中的至少一种，且所述增韧剂的粒径为50～700nm。所述增韧剂优选为乳液聚合物法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，该甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径为130～300nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量40～90wt.％；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的粒径更优选为140～260nm，且其中丁二烯形成的橡胶的含量更优选为50～70wt.％。上述乳液聚合法制备所得的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物中含有极少量残留的乳化剂、润滑剂和催化剂等，这是乳液聚合法制备聚合物的共性，不再赘述原因。
所述耐候剂为二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、羟基苯基三嗪系化合物和环状亚氨酸酯系化合物的紫外线耐候剂中的至少一种。
所述PC树脂为通过界面聚合法、熔融酯交换法、吡啶法、环状碳酸酯化合物的开环聚合法或预聚物的固相酯交换法制备所得的，上述制备方法均为本领域常规技术方案，因此不再赘述。且该PC树脂为由上述制备方法制备所得的芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯和支化聚碳酸酯中的至少一种，优选为粘均分子量为13000-40000的芳香族聚碳酸酯，更优选为粘均分子量为17000-24000的芳香族聚碳酸酯。当芳香族聚碳酸酯的粘均分子量在17000-24000范围内时，其具有良好的机械性能和优异的成型性。
所述阻燃剂为含氮阻燃剂、含磷阻燃剂和有机磺酸金属盐阻燃剂中的至少一种，优选为含磷阻燃剂。该含磷阻燃剂为磷酸三苯基酯、磷酸三甲苯基酯、磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸三(2,4,6-三甲基苯基)酯、磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、磷酸三(2,6-二叔丁基苯基)酯、间苯二酚双(磷酸二苯基酯)、对苯二酚双(磷酸二苯基酯)、双酚A-双(磷酸二苯基酯)、间苯二酚双(2,6-二叔丁基苯基磷酸酯)和对苯二酚双(2,6-二甲基苯基磷酸酯)中的至少一种，优选为双酚A-双(磷酸二苯基酯)。
在本发明中，在上述PC树脂、ABS树脂、阻燃剂、增韧剂和耐候剂混合时，还可以根据需要适当添加其它助剂，所述其它助剂选自热稳定剂、抗氧剂、抗滴落剂、增塑剂、填料、着色剂中的至少一种。
合适的热稳定剂包括：有机亚磷酸酯类热稳定剂，如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯、亚磷酸三-壬基苯基酯、二甲基苯膦酸酯、磷酸三甲酯等。
合适的抗氧剂包括：有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物、对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物、烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类、亚烷基-双酚、苄基化合物、多元醇酯类等。
合适的抗滴落剂优选为氟化聚烯烃，该氟化聚烯烃通常为包含含氟乙烯结构的聚合物或共聚物，且可具体示例为二氟乙烯树脂、四氟乙烯树脂、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物树脂，其中优选四氟乙烯树脂。
合适的增塑剂为邻苯二甲酸酯。
合适的填料包括钛白粉、滑石粉、云母、硫酸钡等矿物填料。
合适的着色剂包括各种颜料、染料。
本申请还公开了一种上述高耐候性阻燃PC/ABS复合材料的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
(1)称取60～80份PC树脂、8～15份ABS树脂、8～12份阻燃剂、1～5份增韧剂、0.1～0.8份耐侯剂、0.4～0.8份其他助剂，并将上述各组分投入混合机中进行共混直至均匀，得到预混物；
(2)将步骤(1)中所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到高耐候性阻燃PC/ABS复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～45:1，螺筒温度为250～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
本发明的有益技术效果是：相较于现有技术，本发明于原料配方中加入了使用乳液聚合法制备所得的增韧剂，该增韧剂含有极少量残留的乳化剂、润滑剂、催化剂等，其受到光和水作用后，将PC的水解、PC的FRIES重排反应、光氧老化反应控制在较低水平；同时本申请中加入本体法制备所得的ABS树脂，由此种方法制备所得的ABS树脂较为纯净，杂质残留较低，并且其几乎不含有润滑剂，大大提高了组合物的耐候性。另一方面通过对原材料的优选，限定了所使用了增韧剂和ABS树脂中橡胶的含量、橡胶粒子的大小等，可降低耐候剂的添加量，减少了耐候剂对阻燃PC/ABS复合材料在力学和热学性能的影响。综上本申请极大程度的提高了阻燃PC/ABS复合材料的耐候性及力学性能(尤其是韧性)，特别适用于使用环境要求比较高的场合。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比实施例来进一步说明本发明，以下具体实施例均为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制，特别并不局限于下述具体实施例中所使用的各组分原料的型号。
所使用的各组分原料的选择：
PC树脂选用粘均分子量为25000的PC S-2000F(日本三菱)。ABS树脂选用本体聚合法制备所得的ABS AT-08(日本A&L)。其他ABS树脂采用乳液聚合法制备所得的ABS 747S(台湾奇美)。阻燃剂选用PhireGuard BDP(江苏雅克)。增韧剂选用M-732(日本钟渊化学)。其他增韧剂选用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯M-701(日本钟渊化学)。耐候剂选用TINUVIN 234(德国巴斯夫)。其他助剂中的抗氧剂选用AO1076，即β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS NO.：〔2082-79-3〕)；其他助剂中的抗滴落剂选用30N PTFE(DuPont)。
按照表1中所述的具体实施例1～4和对比实施例1～4配方用量分别称取PC树脂、ABS树脂、阻燃剂、增韧剂、耐侯剂和其他助剂，并将上述各组分投入混合机中进行共混直至均匀，得到预混物；然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到高耐候性阻燃PC/ABS复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为250～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
表1实施例1～4和对比例1～4各组分用量(单位：kg)
对上述具体实施例1-4和对比例1-4中制备所得的PC/ABS复合材料的阻燃性、耐候性和缺口悬臂梁冲击强度进行测试，测试所参照标准或方法如下所述，测试结果参见表2中所示。
(1)耐候性：采用注射成型机，在料筒260温度℃、模具温度80℃的条件下，以震德注塑机制得测试耐候用色板：纵90mm×横50mm×厚2mm。在黑面板温度63℃、湿度50％、18min水喷雾和102min无喷雾的合计120min周期的条件下，对得到的成型板(长120mm×宽60mm×厚2mm)进行240h的处理。利用爱色丽制Color Eye 7000A，以D65光源反射法对照射前后的成型板的色调(L、a、b)进行测定，通过下式求出色差ΔE。结果显示：ΔE越大，成型耐热性越差。ΔE＝{(L-L’)2+(a-a’)2+(b-b’)2}1/2。其中“照射前”的色调：L、a、b；“照射后”的色调：L’、a’、b’。
(2)缺口悬臂梁冲击强度测定：在23℃条件下，使用3.2mm厚的模制缺口悬臂梁冲击棒测定缺口悬臂梁冲击强度。根据ASTM D256测定缺口悬臂梁冲击强度，以J/m记录结果。
(3)阻燃性测定：按照“塑料材料的可燃性测试，UL94”的规程进行可燃性测试。
表2实施例1～4和对比例1～4物性测试结果
从表2中可以看出，实施例1～4与对比例1～4所制得的阻燃PC/ABS复合材料相比，对比例1～4所制得的阻燃PC/ABS复合材料的耐候性及缺口冲击性能在经过300h的氙灯老化处理后，均出现不同程度的变差。而不同于对比例1～4，本发明实施例所制得的耐候性能优异的阻燃PC/ABS复合材料在经过240h的氙灯老化处理后，耐候性能优异，且由于耐候剂添加较少，对材料的韧性影响也几乎没有。
本发明所制得的PC/ABS复合材料之所以能够在经过氙灯照射后，仍保持较好的耐候性能及力学性能，主要得益于对原料配方进行的优化改进，具体表现为：相较于现有技术，本发明于原料配方中加入了使用乳液聚合法制备所得的增韧剂，该增韧剂含有极少量残留的乳化剂、润滑剂、催化剂等，其受到光和水作用后，将PC的水解、PC的FRIES重排反应、光氧老化反应控制在较低水平；同时本申请中加入本体法制备所得的ABS树脂，由此种方法制备所得的ABS树脂较为纯净，杂质残留较低，并且其几乎不含有润滑剂，大大提高了组合物的耐候性。另一方面通过对原材料的优选，限定了所使用了增韧剂和ABS树脂中橡胶的含量、橡胶粒子的大小等，可降低耐候剂的添加量，减少了耐候剂对阻燃PC/ABS复合材料在力学和热学性能的影响。综上本申请极大程度的提高了阻燃PC/ABS复合材料的耐候性及力学性能(尤其是韧性)，特别适用于使用环境要求比较高的场合。
本发明所制得的高耐候阻燃PC/ABS复合材料产品可广泛应用于如手机、MP3播放器、计算机、笔记本电脑、照相机、录像机、平板电脑、手持受话器、厨房电器或电气壳体的一部分、汽车部件、建筑领域的外壳或盖子、电器用具外壳和边框，等等；尤其适用于有雨水及阳光侵蚀的户外使用场合，具有广阔的市场前景和市场效益。
以上所述仅为本发明的优先实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明原理的情况下，还可作出若干改进和变型，均视为本发明的保护范围。