本发明属于高分子材料技术领域，具体地，本发明涉及低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料及制备方法。
背景技术：
pc/abs合金是一种性能优良、加工容易、物美价廉、极具商业化价值的热塑性工程塑料合金，被广泛地应用于汽车工业、家用电器和办公设备等领域。为了满足应用领域中防火安全要求，pc/abs合金必须兼具有良好的阻燃性，阻燃pc/abs合金材料则是在此基础上提升材料的阻燃性，具备良好的防火性能。关于pc/abs合金的研究表明，含溴阻燃剂对材料的阻燃效果最好，其阻燃的作用机理在于抑制气相过程，但它们的加入会大大降低材料的力学性能，另外还存在燃烧时发烟急剧增加，腐蚀加工设备，析出高毒分解产物等不足。
为克服阻燃剂对pc/abs合金材料力学性能的影响，人们使用碳纤维对其进行增强改性。近年来，汽车、电子电器及航天事业蓬勃发展，带动了碳纤维增强pc/abs合金及相关产业的快速发展。近几年合金需求量保持年均8％递增，预计到2017我国pc/abs合金需求将达到3.6万吨。然而，碳纤维的加入会产生“烛芯效应”，材料的阻燃性能不佳。我国的碳纤维增强pc合金技术发展处于起步阶段，远远落后发达国家，很多方面存在瓶颈，现有的碳纤维增强pc/abs合金无法满足工业级及军事领域的需求，且pc/abs材料中含有一定的挥发性气体，影响材料的环保性能。
技术实现要素：
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型的碳纤维增强pc/abs合金材料，所述pc/abs合金材料具有低气味高模量，且同时兼具优异的阻燃性能和力学性能，可应用于电子电器超薄制件、汽车工业和航天领域，产业化前景广阔，有很高的经济价值。
其技术方案如下：
一种pc/abs合金材料，包括如下按质量份计算的组分：
pc树脂30-50份；
abs树脂8-15份；
碳纤维25-35份；
多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂1-8份；
硅系三嗪成炭协效剂0.1-3份；
超细磷酸盐0.5-3份；
增韧剂1-5份；
抗氧剂0.5-1份；
润滑剂0.5-1份；
气味吸收剂0.5-1份；
其中，所述超细磷酸盐粒径为10-50μm，所述碳纤维长度为2-5mm。
本发明通过复配多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂、硅系三嗪成炭协效剂、超细磷酸盐等解决了碳纤维带来的“烛芯效应”，使得pc/abs合金材料具有优异的阻燃性能，同时本发明的pc/abs合金材料保持了碳纤维网络分布，从而极大的提高了pc/abs合金材料的力学强度，气味吸收剂可以吸附pc/abs合金材料中的挥发性有毒气体，提高合金材料的环保性能。本发明中多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂、硅系三嗪成炭协效剂的搭配，提高了协同成炭效果，从而进一步挺高了阻燃效果；超细磷酸盐的加入可以协同提高熔体的流动性，改善了碳纤维在进入螺杆内部的分散效果，大幅提高了pc/abs合金材料的刚性及模量，在低比重条件下，做到超高的模量。
在其中一个实施例中，所述多聚芳香酯磷酸盐阻燃剂为低聚芳基磷酸酯，磷含量≥10％。具体的，所述低聚芳基磷酸酯为px-220。
在其中一个实施例中，所述硅系三嗪成炭协效剂为三嗪类大分子成炭协效剂，含氮量≥40％。具体的，所述硅系三嗪成炭协效剂为cfa。
在其中一个实施例中，所述超细磷酸盐为超细磷酸锆。
在其中一个实施例中，所述超细磷酸锆粒径为30μm。
在其中一个实施例中，所述碳纤维为短切碳纤维，长度4mm，单丝12k。
在其中一个实施例中，所述pc树脂熔融指数为10-20g/10min。
在其中一个实施例中，所述气味吸附剂为蓖麻醇锌类气味吸附剂。
所述pc/abs合金材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述pc/abs合金材料的配方称取各原料；
s2、将pc及abs树脂于90℃的温度下干燥3-4小吋，然后与其他原料混合均匀；
s3、将混合好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，即得pc/abs合金材料。
在其中一个实施例中，所述步骤s3为：将混合好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，工艺参数为：一区温度210-220℃，二区温度255-260℃，三区温度250-255℃，四区温度245-250℃，五区温度240-245℃，六区温度235-240℃，七区温度230-235℃，八区温度225-230℃，九区温度225-230℃，模头温度240-245℃，主机的转速为240-260r/min，喂料的转速为60-70r/min，侧喂料的转速为30-35r/min，得到pc/abs合金材料。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明低聚芳基磷酸酯阻燃剂、硅系三嗪成炭剂的搭配，提高了pc/abs合金材料的协同成炭效果，进一步提高了阻燃效率；
(2)超细磷酸盐的加入可以协同提高熔体的流动性，进一步保证了碳纤维在进入螺杆内部的分散效果，从而大幅提高刚性及模量；
(3)气味吸收剂可以吸附pc/abs合金材料中的挥发性有毒气体，提高合金材料的环保性能；
(4)本发明在pc/abs合金材料解决了碳纤维带来的“烛芯效应”，提高了无卤阻燃剂的阻燃性能，同时保持着碳纤维网络分布，极大的提高了力学强度，在低比重条件下，做到超高的模量，本发明的pc/abs兼具优异的阻燃性能和力学性能，可应用于电子电器超薄制件、汽车工业和航天领域，产业化前景广阔，有很高的经济价值。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
以下实施例所用的原料如下：
低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-220：浙江万盛生产，磷含量≥10％；
低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-200：日本大八化学；
硅系三嗪成炭协效剂cfa：喜嘉化工生产的大分子三嗪成炭剂，含氮量≥40％；
硅系三嗪成炭协效剂ctj-1：清远普塞夫磷化学有限公司；
超细磷酸锆：天尧实业生产，粒径30μm，五氧化二磷含量≥30％；
超细次磷酸铝：中山康诺德公司，粒径10μm；
增韧剂：日本钟渊丙烯酸树脂m511，白色粉末；
碳纤维a：日本东丽短切碳纤维，长度4mm，单丝12k；
碳纤维b：日本mts公司，长度3mm，单丝10k；
pc树脂：日本出光ir2200，熔融指数10g/10min；
pc树脂：韩国湖南石化pc1100，熔融指数11g/10min；
abs树脂：中海油h181，熔融指数40g/10min；
abs树脂：天津大沽dg417，熔融指数17g/10min；
气味吸附剂：赢创德固赛tegosorba30；
抗氧剂：抗氧剂1010，普通市售；
润滑剂：pets，普通市售。
实施例1
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，abs树脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22012份，硅系三嗪成炭协效剂cfa4份，超细磷酸锆2份，增韧剂3份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂0.5份。
本实施例低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法如下：
s1、按所述pc/abs合金材料的配方称取各原料；
s2、将pc及abs树脂于90℃的温度下干燥3-4小吋，然后与其他原料混合均匀；
s3、将混合好的原料置于挤出机的下料斗中，经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，工艺参数为：一区温度210-220℃，二区温度255-260℃，三区温度250-255℃，四区温度245-250℃，五区温度240-245℃，六区温度235-240℃，七区温度230-235℃，八区温度225-230℃，九区温度225-230℃，模头温度240-245℃，主机的转速为240-260r/min，喂料的转速为60-70r/min，侧喂料的转速为30-35r/min，得到pc/abs合金材料。
实施例2
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220045份，abs树脂h18115份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22013份，硅系三嗪成炭协效剂cfa5份，超细磷酸锆2份，增韧剂4份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂0.5份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，abs树脂h1818份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22010份，硅系三嗪成炭协效剂cfa1份，超细磷酸锆2份，增韧剂3份，碳纤维a25份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂1份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220045份，abs树脂h18115份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22015份，硅系三嗪成炭协效剂cfa3份，超细磷酸锆1份，增韧剂3份，碳纤维a20份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂1份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂pc110030份，abs树脂dg41720份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22014份，硅系三嗪成炭协效剂cfa3份，超细磷酸锆3份，增韧剂5份，碳纤维a24份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂1份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，abs树脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-20012份，硅系三嗪成炭协效剂ctj-14份，超细磷酸锆2份，增韧剂3份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂0.5份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，abs树脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22012份，硅系三嗪成炭协效剂cfa4份，超细次磷酸铝2份，增韧剂3份，碳纤维b15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份，气味吸收剂0.5份。
本实施例中低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，abs树脂h18113份，聚磷酸胺阻燃剂12份，硅系三嗪成炭协效剂cfa4份，超细磷酸锆2份，增韧剂3份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
本对比例中pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂ir220050份，absh181树脂13份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22012份，成炭协效剂ctj-14份，超细磷酸锆2份，增韧剂3份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
本对比例中pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种pc/abs合金材料，配方如下：pc树脂50份，abs树脂13份，低聚芳基磷酸酯阻燃剂px-22012份，硅系三嗪成炭协效剂cfa4份，磷酸锆(厦门鑫达康无机材料有限公司生产)2份，增韧剂3份，碳纤维a15份，抗氧剂0.5份，润滑剂0.5份。
本对比例中pc/abs合金材料的制备方法与实施例1相同。
下面对上述实施例和对比例制备的pc/abs合金材料作进一步的性能检测。
按下列方法标准测材料力学性能：
将实施例1～8和对比例1～3造粒好的树脂置于温度为90℃的鼓风干燥箱中干燥2-3小时，在80t注塑机上制样。冷却放置24小时后测试。测试标准为美国标准，测试温度为室温，具体如下：
(1)拉伸强度标准：astmd638，样条尺寸为57mm×127mm×3.2mm(有效尺寸)，拉伸速度为50mm/min；
(2)弯曲强度标准：astmd790，样条尺寸为127mm×13mm×3.2mm，弯曲速度为2mm/min；
(3)悬臂梁冲击标准：astmd256，样条尺寸为64mm×12.7mm×3.2mm，缺口剩余宽度为10.12mm；
(4)熔融指数标准：astmd1238，测试条件为230℃/3.8kg；
(5)阻燃性能：按照ul94标准进行测试；
(6)灼热丝性能：按照iec60695标准进行测试。
(7)总挥发性有机化合物(tvoc)：gb/t27630。
表1实施例低气味高模量无卤阻燃pc/abs合金材料性能
表2对比例pc/abs合金材料及市售pc合金性能
由表1中的测试数据可知，本发明制备的pc/abs合金材料具有优异的力学性能，其缺口冲击强度不低于130j/m，阻燃等级为v-0，拉伸强度不低于100mpa，弯曲强度不低于135mpa，其弯曲模量可高达9600mpa，tvoc低于22ugc/g，显著优于其他pc/abs合金材料。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。