本發明屬于高分子材料技術領域，具體地，本發明涉及一種高模量高流動無鹵阻燃pc/abs合金材料及其制備方法。
背景技術：
pc/abs合金是一種性能優良、加工容易、物美價廉、極具商業化價值的熱塑性工程塑料合金，被廣泛地應用于汽車工業、家用電器和辦公設備等領域。為了滿足應用領域中防火安全要求，pc/abs合金必須兼具有良好的阻燃性，阻燃pc/abs合金材料則是在此基礎上提升材料的阻燃性，具備良好的防火性能。關于pc/abs合金的研究表明，含溴阻燃劑對材料的阻燃效果最好，其阻燃的作用機理在于抑制氣相過程，但它們的加入會大大降低材料的力學性能，另外還存在燃燒時發煙急劇增加，腐蝕加工設備，析出高毒分解產物等不足。
為克服阻燃劑對pc/abs合金材料力學性能的影響，人們使用碳纖維對其進行增強改性。近年來，汽車、電子電器及航天事業蓬勃發展，帶動了碳纖維增強pc/abs合金及相關產業的快速發展。近幾年合金需求量保持年均8%遞增，預計到2017我國pc/abs合金需求將達到3.6萬噸。然而，碳纖維的加入會產生“燭芯效應”，材料的阻燃性能不佳。我國的碳纖維增強pc合金技術發展處于起步階段，遠遠落后發達國家，很多方面存在瓶頸，現有的碳纖維增強pc/abs合金無法滿足工業級及軍事領域的需求。
技術實現要素：
基于此，本發明在于克服現有技術的缺陷，提供一種新型的碳纖維增強pc/abs合金材料，所述pc/abs合金材料具有高模量和高流動性，且同時兼具優異的阻燃性能和力學性能，可應用于電子電器超薄制件、汽車工業和航天領域，產業化前景廣闊，有很高的經濟價值。
其技術方案如下：
一種pc/abs合金材料，包括如下按質量份計算的組分：
pc樹脂30-50份；
abs樹脂8-15份；
碳纖維25-35份；
多聚芳香酯磷酸鹽阻燃劑1-8份；
硅系三嗪成炭協效劑0.1-3份；
超細磷酸鹽0.5-3份；
增韌劑1-5份；
抗氧劑0.5-1份；
潤滑劑0.5-1份；
其中，所述超細磷酸鹽粒徑為10-50μm，所述碳纖維長度為2-5mm。
本發明通過復配多聚芳香酯磷酸鹽阻燃劑、硅系三嗪成炭協效劑、超細磷酸鹽等解決了碳纖維帶來的“燭芯效應”，使得pc/abs合金材料具有優異的阻燃性能，同時本發明的pc/abs合金材料保持了碳纖維網絡分布，從而極大的提高了pc/abs合金材料的力學強度。本發明中多聚芳香酯磷酸鹽阻燃劑、硅系三嗪成炭協效劑的搭配，提高了協同成炭效果，從而進一步挺高了阻燃效果；超細磷酸鹽的加入可以協同提高熔體的流動性，改善了碳纖維在進入螺桿內部的分散效果，大幅提高了pc/abs合金材料的剛性及模量，在低比重條件下，做到超高的模量。
在其中一個實施例中，所述多聚芳香酯磷酸鹽阻燃劑為低聚芳基磷酸酯，磷含量≥10%。具體的，所述低聚芳基磷酸酯為px-220。
在其中一個實施例中，所述硅系三嗪成炭協效劑為三嗪類大分子成炭協效劑，含氮量≥40%。具體的，所述硅系三嗪成炭協效劑為cfa。
在其中一個實施例中，所述超細磷酸鹽為超細磷酸鋯。
在其中一個實施例中，所述超細磷酸鋯粒徑為30μm。
在其中一個實施例中，所述碳纖維為短切碳纖維，長度4mm，單絲12k。
在其中一個實施例中，所述pc樹脂熔融指數為10-20g/10min。
所述pc/abs合金材料的制備方法，包括以下步驟：
s1、按所述pc/abs合金材料的配方稱取各原料；
s2、將pc及abs樹脂于90℃的溫度下干燥3-4小吋，然后與其他原料混合均勻；
s3、將混合好的原料置于擠出機的下料斗中，經雙螺桿擠出機熔融擠出造粒，即得pc/abs合金材料。
在其中一個實施例中，所述步驟s3為：將混合好的原料置于擠出機的下料斗中，經雙螺桿擠出機熔融擠出造粒，工藝參數為：一區溫度210-220℃，二區溫度255-260℃，三區溫度250-255℃，四區溫度245-250℃，五區溫度240-245℃，六區溫度235-240℃，七區溫度230-235℃，八區溫度225-230℃，九區溫度225-230℃，模頭溫度240-245℃，主機的轉速為240-260r/min，喂料的轉速為60-70r/min，側喂料的轉速為30-35r/min，得到pc/abs合金材料。
本發明的有益效果在于：
（1）本發明低聚芳基磷酸酯阻燃劑、硅系三嗪成炭劑的搭配，提高了pc/abs合金材料的協同成炭效果，進一步提高了阻燃效率；
（2）超細磷酸鹽的加入可以協同提高熔體的流動性，進一步保證了碳纖維在進入螺桿內部的分散效果，從而大幅提高剛性及模量；
（3）本發明在pc/abs合金材料解決了碳纖維帶來的“燭芯效應”，提高了無鹵阻燃劑的阻燃性能，同時保持著碳纖維網絡分布，極大的提高了力學強度，在低比重條件下，做到超高的模量，本發明的pc/abs兼具優異的阻燃性能和力學性能，可應用于電子電器超薄制件、汽車工業和航天領域，產業化前景廣闊，有很高的經濟價值。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施方式，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，并不限定本發明的保護范圍。
以下實施例所用的原料如下：
低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-220：浙江萬盛生產，磷含量≥10%；
低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-200：日本大八化學；
硅系三嗪成炭協效劑cfa：喜嘉化工生產的大分子三嗪成炭劑，含氮量≥40%；
硅系三嗪成炭協效劑ctj-1：清遠普塞夫磷化學有限公司；
超細磷酸鋯：天堯實業生產，粒徑30μm，五氧化二磷含量≥30%；
超細次磷酸鋁：中山康諾德公司，粒徑10μm；
增韌劑：日本鐘淵丙烯酸樹脂m511，白色粉末；
碳纖維a：日本東麗短切碳纖維，長度4mm，單絲12k；
碳纖維b：日本mts公司，長度3mm，單絲10k；
pc樹脂：日本出光ir2200，熔融指數10g/10min；
pc樹脂：韓國湖南石化pc1100，熔融指數11g/10min；
abs樹脂：中海油h181，熔融指數40g/10min；
abs樹脂：天津大沽dg417，熔融指數17g/10min；
抗氧劑：抗氧劑1010，普通市售；
潤滑劑：pets，普通市售。
實施例1
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，abs樹脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22012份，硅系三嗪成炭協效劑cfa4份，超細磷酸鋯2份，增韌劑3份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例pc/abs合金材料的制備方法如下：
s1、按所述pc/abs合金材料的配方稱取各原料；
s2、將pc及abs樹脂于90℃的溫度下干燥3-4小吋，然后與其他原料混合均勻；
s3、將混合好的原料置于擠出機的下料斗中，經雙螺桿擠出機熔融擠出造粒，工藝參數為：一區溫度210-220℃，二區溫度255-260℃，三區溫度250-255℃，四區溫度245-250℃，五區溫度240-245℃，六區溫度235-240℃，七區溫度230-235℃，八區溫度225-230℃，九區溫度225-230℃，模頭溫度240-245℃，主機的轉速為240-260r/min，喂料的轉速為60-70r/min，側喂料的轉速為30-35r/min，得到pc/abs合金材料。
實施例2
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220045份，abs樹脂h18115份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22013份，硅系三嗪成炭協效劑cfa5份，超細磷酸鋯2份，增韌劑4份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
實施例3
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，abs樹脂h1818份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22010份，硅系三嗪成炭協效劑cfa1份，超細磷酸鋯2份，增韌劑3份，碳纖維a25份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
實施例4
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220045份，abs樹脂h18115份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22015份，硅系三嗪成炭協效劑cfa3份，超細磷酸鋯1份，增韌劑3份，碳纖維a20份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
實施例5
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂pc110030份，abs樹脂dg41720份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22014份，硅系三嗪成炭協效劑cfa3份，超細磷酸鋯3份，增韌劑5份，碳纖維a24份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
實施例6
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，abs樹脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-20012份，硅系三嗪成炭協效劑ctj-14份，超細磷酸鋯2份，增韌劑3份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
實施例7
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，abs樹脂h18113份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22012份，硅系三嗪成炭協效劑cfa4份，超細次磷酸鋁2份，增韌劑3份，碳纖維b15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本實施例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
對比例1
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，abs樹脂h18113份，聚磷酸胺阻燃劑12份，硅系三嗪成炭協效劑cfa4份，超細磷酸鋯2份，增韌劑3份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本對比例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
對比例2
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂ir220050份，absh181樹脂13份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22012份，成炭協效劑ctj-14份，超細磷酸鋯2份，增韌劑3份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本對比例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
對比例3
一種pc/abs合金材料，配方如下：pc樹脂50份，abs樹脂13份，低聚芳基磷酸酯阻燃劑px-22012份，硅系三嗪成炭協效劑cfa4份，磷酸鋯（廈門鑫達康無機材料有限公司生產）2份，增韌劑3份，碳纖維a15份，抗氧劑0.5份，潤滑劑0.5份。
本對比例中pc/abs合金材料的制備方法與實施例1相同。
下面對上述實施例和對比例制備的無鹵阻燃增強pc/abs作進一步的性能檢測。
按下列方法標準測材料力學性能：
將實施例1～8和對比例1～3造粒好的樹脂置于溫度為90℃的鼓風干燥箱中干燥2-3小時，在80t注塑機上制樣。冷卻放置24小時后測試。測試標準為美國標準，測試溫度為室溫，具體如下：
（1）拉伸強度標準：astmd638，樣條尺寸為57mm×127mm×3.2mm(有效尺寸），拉伸速度為50mm/min；
（2）彎曲強度標準：astmd790，樣條尺寸為127mm×13mm×3.2mm，彎曲速度為2mm/min；
（3）懸臂梁沖擊標準：astmd256，樣條尺寸為64mm×12.7mm×3.2mm，缺口剩余寬度為10.12mm；
（4）熔融指數標準：astmd1238，測試條件為230°c/3.8kg；
（5）阻燃性能：按照ul94標準進行測試；
（6）灼熱絲性能：按照iec60695標準進行測試。
表1實施例pc/abs合金材料性能
表2對比例pc/abs合金材料及市售pc合金性能
由表1中的測試數據可知，本發明制備的pc/abs合金材料具有優異的力學性能，其缺口沖擊強度不低于130j/m，阻燃等級為v-0，拉伸強度不低于100mpa，彎曲強度不低于135mpa，其彎曲模量可高達9600mpa，顯著優于其他pc/abs合金材料。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。