一種音視頻設備外殼用復合材料及制備方法、音視頻設備的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種音視頻設備外殼用復合材料及制備方法、音視頻設備，其組分及重量份為：高抗沖聚苯乙烯HIPS 80?95份，滑石粉2?10份，阻燃劑10?20份，金屬氧化物消煙劑1?2份，抗氧化劑3?5份，潤滑劑1?3份。制備方法是在高速混料機中依次加入滑石粉、HIPS及潤滑劑攪拌均勻，再依次加入阻燃劑、抗氧化劑和金屬氧化物消煙劑，攪拌均勻；由雙螺桿擠出機擠出，經水冷、切粒、過篩、烘干，得到本發明的音視頻設備外殼材料。本發明通過超細滑石粉與聚苯乙烯分子鏈的結合，有效抑制塑料外殼后收縮，提高了塑料外殼的性能。
【專利說明】
一種音視頻設備外殼用復合材料及制備方法、音視頻設備
技術領域
[0001] 本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種適用于音視頻設備外殼的復合材 料及其制備方法，以及使用該復合材料作為外殼材料的音視頻設備。
【背景技術】
[0002] 音視頻設備，包括各類載體形式的音視頻錄制、播放及處理設備，如電視、電腦、音 響等，音視頻設備的外殼大多使用高分子復合材料，如PC(聚碳酸酯）、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、HIPS(聚苯乙烯)等，要求外殼材料具有一定的強度、阻燃性、耐候性及美觀性等。
[0003] 隨著家電行業進行國際業務拓展，中國的音視頻設備遠銷歐洲、美國等全球絕大 數市場，某些家電公司選擇在墨西哥、南非等地建立生產工廠，由于國外人力成本較高，如 外殼等關鍵部件由國內注塑完成，經1-2個月海上運輸到達國外工廠。音視頻設備的外殼在 中國注塑完成運往國外工廠時，會經歷高溫高濕長時間的海上運輸，到達國外工廠時，塑料 外殼的尺寸通常會發生約0.1%的收縮。收縮后的外殼無法裝配整機，若蠻力裝配會出現閃 縫等降低設備品質的質量缺陷，造成極大的成本浪費。另外，音視頻設備的外殼在注塑成型 時，因停機或異常問題，塑料粒子在螺桿中停滯時間過長，會發生高溫分解，釋放出大量煙 霧，危害生產環境，有害操作工人身體健康。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是解決音視頻設備在運輸過程中出現的尺寸收縮的技術問題。
[0005] 提供了一種音視頻設備外殼用復合材料，其組分及重量份為：高抗沖聚苯乙烯 HIPS80-95份，滑石粉2-10份，阻燃劑10-20份，金屬氧化物消煙劑1-2份，抗氧化劑3-5份，潤 滑劑1-3份。
[0006] 還提供了一種音視頻設備外殼用復合材料的制備方法，步驟為：1)按配比將滑石 粉、HIPS及潤滑劑放入高速混料機中，攪拌均勻，再依次加入阻燃體系、抗氧化劑和金屬氧 化物消煙劑，攪拌均勻;2)將上述混合均勻的物料傳輸至雙螺桿擠出機的加料斗中，開啟雙 螺桿擠出機;3)將雙螺桿擠出機擠出的熔融物料經水冷、切粒、過篩、烘干，得到本發明的音 視頻設備外殼材料。
[0007] 還提供了一種音視頻設備，包括由所述復合材料制備的外殼。
[0008] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明采用滑石粉能有效抑制聚 苯乙烯剛性分子鏈由一種狀態向另一狀態的轉變，通過超細滑石粉與高抗沖聚苯乙烯分子 鏈的結合，有效抑制塑料外殼后收縮，且外觀優良。但滑石粉容易團聚，容易在聚苯乙烯分 子中分布不均，由此本發明采用具有消煙作用的金屬氧化物消煙劑與滑石粉同時使用，先 將金屬氧化物消煙劑與滑石粉在高速混煉機中混合均勻，再添加至聚苯乙烯中，同時解決 了塑料外殼高溫分解時減少煙霧排放的技術問題，以及滑石粉在聚苯乙烯分子中分布不均 的技術問題，另外復合材料中加入滑石粉和金屬氧化物還能提高聚苯乙烯材料的耐熱性， 降低材料的線性膨脹系數。
[0009] 本發明的音視頻設備，采用所述復合材料制備的外殼，有效克服了設備在運輸過 程中出現的尺寸收縮的技術問題，避免了閃縫、變形等質量缺陷。
【附圖說明】
[0010] 圖1聚烯烴的氧化降解過程示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。
[0012] 本實施例提出了一種適用于音視頻設備外殼的超細滑石粉改性高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)材料，其組分及重量份為:高抗沖聚苯乙烯HIPS 80-95份，滑石粉2-10份，阻燃劑10-20份，金屬氧化物消煙劑1-2份，抗氧化劑3-5份，潤滑劑1-3份。
[0013] 其中所述高抗沖聚苯乙烯是通過接枝共聚法制備的，主鏈是由丁二烯、苯乙烯兩 種單體相嵌形成的嵌段共聚物，注塑成塑料外殼之后容易產生后收縮，其原因是由于塑料 外殼內部存在應力的松弛作用，而HIPS的分子鏈呈剛性，因為剛性分子鏈運動速度慢，其分 子鏈從一種狀態轉變為另一種狀態，需要一個較長時間的重新排列過程，后收縮時間比較 長，后收縮率比較大，導致整機無法裝配或引起外觀不良等質量缺陷，降低了用戶體驗水 平。
[0014] 所述滑石粉采用超細滑石粉，粒徑在6-8WI1之間，滑石粉粒徑太小，容易發生團聚， 但粒徑過大，容易造成局部應力集中，降低材料的沖擊強度。
[0015] 所述阻燃劑為雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）（BDP)(后文標記為FR1)、十溴二苯乙烷 (DBDPE)(后文標記為FR2)、三氧化二銻(后文標記為FR3)、溴代三嗪（后文標記為FR4)中的 一種或者幾種混合物。
[0016]所述雙酚A-雙（二苯基磷酸酯）（BDP)為一種新型磷系阻燃劑，呈無色或淡黃色透 明液體，相對密度1 .26(20°C)，磷含量8.9%，毒性LD50 = 5000mg/Kg，粘度（25°C) 17000mPa. s，屬于無鹵、低煙、低毒的環保型阻燃劑，它與HIPS等高聚物具有良好的相容性， 在對HIPS塑膠進行阻燃改性的過程中，既能夠有效的提高阻燃性能，又不會對改性后的材 料物理機械性能造成很大的影響，獲得具有良好的抗拉伸強度、抗彎曲強度、抗沖擊強度、 抗熱變形溫度等性能的無鹵阻燃HIPS塑膠改性材料，應用其制備的電視機外殼抗沖擊性能 較強、使用壽命長。
[0017] 所述十溴二苯乙烷(DBDPE)為白色粉末，含水量低于0.1 %，總溴含量2 82.3%，游 離溴<20ppm，熔點在345°C以上，是一種使用范圍廣泛的廣譜添加型阻燃劑，其溴含量高， 熱穩定性好，抗紫外線性能佳，較其他溴系阻燃劑的滲出性低，特別適用于生產電腦、傳真 機、電話機、復印機、家電等的高檔材料的阻燃。
[0018] 所述三氧化二銻是一款性能優異的協效阻燃劑，同鹵素阻燃物質共同作用在氣體 狀態下熄滅火焰，性能穩定、通用性強、無毒，抑煙，成本低。
[0019] 所述溴代三嗪外觀潔白，分子量大，結構復雜，具有良好的熱穩定性和電氣性能， 優越的耐光性，溴代三嗪不同于傳統的溴系阻燃劑，其起始分解溫度高，同時由于其阻燃機 理去吸熱分解熱降型，不含游離溴。
[0020] 所述金屬氧化物消煙劑采用Fe203、M〇0 3、Cu0或BiO中的一種或幾種混合物。因滑石 粉容易團聚，容易在聚苯乙烯分子中分布不均。本實施例先將金屬氧化物消煙劑與滑石粉 在高速混煉機中混合均勻，再添加至聚苯乙烯中，優選的滑石粉與金屬氧化物消煙劑質量 比為2-5:1，解決了塑料外殼高溫分解時減少煙霧排放的技術問題，以及滑石粉在聚苯乙烯 分子中分布不均的技術問題，另外滑石粉和金屬氧化物同時使用能提高聚苯乙烯材料的耐 熱性，將材料的線性膨脹系數降低至65wii/m°C左右。
[0021] 所述抗氧化劑為四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑 1〇1〇)(后文標記為A01)、P-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076) (后文標記為A02)或三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)(后文標記為403)中的一 種或幾種混合物。本發明中抗氧化劑優選為受阻酚類抗氧化劑（如抗氧劑1010和抗氧劑 1076)與亞磷酸酯類化合物(如抗氧劑168)同時使用。這是因為材料在加工使用過程中存在 熱氧老化現象，如圖1所示為聚烯烴的氧化降解過程示意圖，抗氧劑的使用可顯著提高材料 的耐熱老化。氧氣存在情況下發生循環一，再發生循環二，受阻酚抗氧劑通過捕捉循環一中 聚合物過氧化自由基(R00 ?)后變成氫過氧化物(RC00H)，阻止循環一的進行。另外，氫過氧 化物對熱氧化降解具有自動催化作用，會發生圖1中的循環二，而受阻酚抗氧劑自身不能分 解氫過氧化物，所以單獨使用受阻酚抗氧劑的聚合物中，仍有潛在的熱氧老化的危險，難以 實現理想的抗氧化目的。亞磷酸酯類化合物(如抗氧劑168)雖然不具備捕捉過氧化自由基 的能力，但能夠分解氫過氧化物，阻止循環二的進行，從而抑制了自動催化反應導致的聚合 物降解。其作用原理如下式:R00H+P(0R'）3-R0H+0=PP(0R'）3。
[0022] 本發明中阻燃劑與抗氧化劑的質量比控制在3-5:1，利用抗氧化劑對氧氣的捕捉， 以及其較高的耐熱性，與阻燃劑協同增效能夠將材料的阻燃性能提高至5VB，甚至更高等 級。若抗氧劑含量低于本發明的含量，或者不添加抗氧化劑，材料的阻燃性能僅能達到V0， 無法滿足重量在18kg以上的信息技術類電子設備對外殼的阻燃要求(5VB)，5VB阻燃外殼是 18kg以上信息技術類電子設備進入市場流通的安全前提，不滿足5VB，則無法投入市場。但 若抗氧化劑含量過高，會降低材料的韌性，采用韌性較低材料制備電子設備外殼，無法滿足 電子設備在儲運環境中面臨的氣候環境和機械環境的考驗，出現殼裂或變形等質量問題， 無法用于電子設備外殼。
[0023] 所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硅酮、石蠟、聚乙烯蠟或硬脂酸鋅中的一種或幾種混合 物。
[0024] 本實施例的音視頻設備外殼材料的制備方法，步驟為：
[0025] 1)按配比將超細滑石粉和金屬氧化物放入高速混料機中，攪拌均勻，再將其加入 HIPS中，后依次加入阻燃劑、抗氧化劑及潤滑劑，攪拌均勻；
[0026] 2)將上述混合均勻的物料傳輸至雙螺桿擠出機的加料斗中，開啟雙螺桿擠出機， 控制料筒的前部、中部、后部及機頭溫度分別為deS-nOtUSO-igOtUgSIOStdlO-SSCrC， 其中機頭螺桿轉速控制在 200-230rpm/min;
[0027] 3)將雙螺桿擠出機擠出的熔融物料經水冷、切粒、過篩、烘干，得到HIPS復合材料， 即為本發明的音視頻設備外殼材料。
[0028] 本實施例還提供了一種音視頻設備，包括外殼，所述外殼是采用所述復合材料注 塑而成的，有效克服了設備在運輸過程中出現的尺寸收縮的技術問題，避免了閃縫、變形等 質量缺陷。
[0029] 實施例1-3
[0030] 按照表1所示的配方制備HIPS復合材料。
[0031] 實施例1中超細滑石粉的粒徑為6wn，潤滑劑為硬脂酸鈣和硅酮的混合物，消煙劑 為Fe203與M〇0 3的混合物。
[0032] 實施例2中超細滑石粉的粒徑為7wii，潤滑劑為硬脂酸鈣和石蠟的混合物，消煙劑 為M〇03與CuO的混合物。
[0033]實施例3中超細滑石粉的粒徑為8wn，潤滑劑為硬脂酸鋅，消煙劑為CuO與BiO的混 合物。
[0034]制備方法為：
[0035] 1)按配方將超細滑石粉、HIPS及潤滑劑放入高速混料機中，攪拌均勻，再依次加入 阻燃體系、抗氧化劑和金屬氧化物消煙劑，攪拌均勻；
[0036] 2)將上述混合均勻的物料傳輸至雙螺桿擠出機的加料斗中，開啟雙螺桿擠出機， 如表2所示的工藝參數控制料筒的前部、中部、后部及機頭溫度，其中機頭螺桿轉速控制在 220rpm/min；
[0037] 3)將雙螺桿擠出機擠出的熔融物料經水冷、切粒、過篩、烘干，即得HIPS復合材料。
[0038]表1實施例1-3的組分及重量份組成
[0040]表2實施例1-3制備復合材料的加工工藝參數
[0042]將實施例1-3制備的HIPS復合材料進行性能測試，結果數據見表3,材料的力學性 能符合電子設備外殼的性能要求，同時將所制備的外殼放置在40°C、60%濕度條件下靜置 48h后，尺寸收縮率降至0.03%以下，有效改善外殼的后收縮問題，另外設備意外停機時，塑 料粒子因高溫分解釋放的煙霧量明顯減小。
[0043]表3實施例1-3制備得到的復合材料的性能測試結果
[0046] 對比例1-6
[0047] 對比例1-6的配方組成、加工工藝參數及性能參數依次見表4、表5和表6。
[0048] 表4對比例1-6的組分及重量份組成
[0050] 表5對比例加工工藝參數
[0052] 表6對比例的性能參數
[0055]表6中各測試項目的依據標準及測試條件與表3相同。
[0056]由上述實施例和對比例可以看出：對比例1中將實施例1中HIPS含量降低10重量 份，因 HIPS含量降低，塑料粒子流動性下降，熔融指數較低，注塑加工工藝難度大，且材料的 沖擊強度明顯降低，在外殼的沖擊試驗中容易開裂。對比例2中將實施例1中的HIPS含量提 高10重量份，塑料粒子分子鏈柔性增強，耐溫性下降，塑料粒子的線性膨脹系數較大，在環 境溫度變化較大時，外殼尺寸變化較大。對比例3中將實施例2中滑石粉含量降低，原理上等 同于提高HIPS含量，塑料粒子的線性膨脹系數增加。對比例4中將實施例2中滑石粉含量增 加，等同于降低HIPS含量，塑料粒子沖擊強度下降。對比例5中將實施例3中消煙劑含量降低 至0.8份，因含量降低，對滑石粉的分散作用減弱，滑石粉在塑料粒子中分布不均，材料的沖 擊強度較低，且線性膨脹系數稍高。對比例6中將實施例3中消煙劑含量增加至6份，因無機 填充物含量增加，顯著降低塑料粒子的沖擊強度，不適合制作電子設備外殼。
[0057]以上實施例僅是本發明若干種優選實施方式中的幾種，應當指出，本發明不限于 上述實施例;對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案 進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或替換，并不使相應技術方 案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，組分及重量份為：高抗沖聚苯乙烯 HIPS 80-95份，滑石粉2-10份，阻燃劑10-20份，金屬氧化物消煙劑1-2份，抗氧化劑3-5份， 潤滑劑1-3份。2. 根據權利要求1所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述滑石粉為 超細滑石粉，粒徑為6_8μπι。3. 根據權利要求1所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述阻燃劑為 雙酸Α-雙(二苯基磷酸酯）、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、溴代三嗪中的一種或幾種混合物。4. 根據權利要求1所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述金屬氧化 物消煙劑為Fe2〇 3、Mo03、CuO或BiO中的一種或幾種混合物。5. 根據權利要求1所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述抗氧化劑 為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010)、β-(3,5-二叔丁 基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)或三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯（抗 氧劑168)中的一種或幾種混合物。6. 根據權利要求1所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述阻燃劑與 抗氧化劑的質量比為3-5:1。7. 根據權利要求1-6任一項所述的一種音視頻設備外殼用復合材料，其特征在于，所述 滑石粉與金屬氧化物消煙劑的質量比為2-5:1。8. -種音視頻設備外殼用復合材料的制備方法，其特征在于，步驟為： 1) 按配比將超細滑石粉和金屬氧化物放入高速混料機中，攪拌均勻，再將其加入HIPS 中，后依次加入阻燃劑、抗氧化劑及潤滑劑，攪拌均勻； 2) 將上述混合均勻的物料傳輸至雙螺桿擠出機的加料斗中，開啟雙螺桿擠出機； 3 )將雙螺桿擠出機擠出的熔融物料經水冷、切粒、過篩、烘干，得到本發明的音視頻設 備外殼材料。9. 根據權利要求8所述的一種改善音視頻設備外殼尺寸收縮性的復合材料的制備方 法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機中料筒的前部溫度、中部溫度、后部溫度及機頭溫度分 別為：165-170°C、180-190°C、195-205°C、210-230°C。10. -種音視頻設備，其特征在于，包括由權利要求1-8任一所述復合材料制備的外殼。
【文檔編號】C08K5/03GK105820487SQ201610213985
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】孫言麗
【申請人】青島海信電器股份有限公司