CN101619161A - 一种填充增强阻燃聚碳酸酯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种填充增强阻燃聚碳酸酯，包括PC、玻璃纤维和阻燃剂，其特征在于：包括重量百分比含量为70～90％的未封端PC、玻璃纤维和阻燃剂，还包括重量百分比含量为2～15％的纯白空心玻璃微珠。本发明还公开了一种填充增强阻燃聚碳酸酯制备方法。本发明的填充增强阻燃PC以未封端PC为基体，以无碱短玻璃纤维为增强体采用共混技术制备，有效地提高了PC的光泽度，使PC的光泽度、强度及稳定性平衡兼顾，从而制备出高光泽度、高强度及高稳定性的填充增强阻燃PC。不仅可广泛用于制造产品内部组件，还可广泛用于制造对表面光泽度要求较高、具有装饰效果的产品外部组件。本发明不仅材料成本较低，且制备工艺简单，综合成本也低。

Description

一种填充增强阻燃聚碳酸酯及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程塑料，特别是涉及一种填充增强阻燃聚碳酸酯及其制备方法。

背景技术

采用填充增强改性技术，可以制备高强度和高稳定性的聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)。现有改性填充物主要是玻璃纤维、碳纤维和硼纤维，由于PC分子的特殊结构，导致改性填充物的相容性较差，难以制备高光泽度、高强度及高稳定性的填充增强阻燃聚碳酸酯。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出一种高光泽度、高强度及高稳定性的填充增强阻燃聚碳酸酯。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的不足，提出上述填充增强阻燃聚碳酸酯的制备方法。

本发明的填充增强阻燃聚碳酸酯的技术问题采用以下技术方案予以解决：

这种填充增强阻燃聚碳酸酯，包括基体-PC、增强体-玻璃纤维和阻燃剂。

这种填充增强阻燃聚碳酸酯的特点是：

所述PC是未封端PC，重量百分比含量为70.00～90.00％。采用未封端PC，与填充物相容性好，可以制备表面光泽度较高的PC混合物。

还包括重量百分比含量为2.00～15.00％的纯白空心玻璃微珠。

本发明的填充增强阻燃聚碳酸酯的技术问题采用以下进一步的技术方案予以解决：

所述未封端PC是链端未封闭的碳酸酯聚合物和链端带活性基团的支链化碳酸酯中的一种。

所述纯白空心玻璃微珠是直径为Φ10～100μm、堆积密度为0.1～0.2g/cm的纯白空心玻璃微珠。采用纯白空心玻璃微珠对PC表面光泽度影响较小。

所述玻璃纤维是单丝直径为Φ8～13μm、长度为3～6mm的无碱短玻璃纤维，其重量百分比含量为5.00～20.00％。优选巨石集团有限公司出品的代号为534D的热塑性塑料用短切原丝产品。采用无碱短玻璃纤维对PC表面光泽度影响较小。

所述阻燃剂是苯磺酰基苯磺酸钾(简称KSS)、2，4，5-三氯苯磺酸钠(简称STB)、全氟丁基磺酸钾(简称PPFBS)、三(2，4-二溴苯基)磷酸酯(简称BPP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(简称RDP)和双酚A双(二苯基磷酸酯)(简称BDP)中的至少一种，重量百分比含量为0.05～1.00％。

还包括重量百分比含量为0.10～1.00％的含有极性基团的甲类润滑剂，以及重量百分比含量为0.10～1.00％的含有极性基团的乙类润滑剂。采用含有极性基团的润滑剂对极性PC具有很好的亲和效果，起到良好的润滑作用，改性PC具有高光泽度的表面，且达到高强度和高稳定性的要求。

还包括重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类抗氧剂，以及重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类抗氧剂。

本发明的填充增强阻燃聚碳酸酯的技术问题采用以下再进一步的技术方案予以解决：

所述含有极性基团的甲类润滑剂是氧化聚乙烯蜡和季戊四醇硬脂酸脂(简称PETS)中的一种。

所述含有极性基团的乙类润滑剂是乙撑双脂肪酸酰胺(简称TAF)和多元酰胺类合成蜡中的一种。

所述甲类抗氧剂是β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八酯(商品名：抗氧剂1076)和3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸(十八)酯中的一种。

所述乙类抗氧剂是四(2，4-二叔丁基苯基-4，4’-联苯基)双磷酸酯(商品名：抗氧剂Irgafos P-EPQ)、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯(商品名：抗氧剂618)和双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(商品名：抗氧剂626)中的一种。

本发明的的填充增强阻燃聚碳酸酯的制备方法技术问题采用以下技术方案予以解决：

这种填充增强阻燃聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

1)将重量百分比含量为70.00～90.00％的未封端PC、重量百分比含量为0.05～1.00％的阻燃剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类润滑剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类润滑剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类抗氧剂和重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类抗氧剂放入中速混合器中预混合，然后加入重量百分比含量为2.00～15.00％的纯白空心玻璃微珠再混合；

2)将步骤1)的混合物置于双螺杆挤出机中熔融，在玻璃纤维喂入口加入重量百分比含量为5.00～20.00％的无碱短玻璃纤维；

3)将双螺杆挤出机的挤出物传送至切粒机切粒；

4)将切粒机的切粒置入干燥器干燥后即为制品。

本发明的填充增强阻燃聚碳酸酯制备方法的技术问题采用以下进一步的技术方案予以解决：

所述步骤1)的中速混合器的转速为400～600r/min，预混合时间为2～3分钟，再混合时间为5～10分钟。

所述步骤2)的双螺杆挤出机中各区熔融温度设定为：一区210℃～215℃、二区220～225℃、三区225～230℃、四区235～240℃、五区210～215℃、机头210～215℃。

所述步骤2)的料条过水长度为1.0±0.1m。

所述步骤4)的干燥器温度为120±10℃，干燥时间为4±0.2小时。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的填充增强阻燃PC以未封端PC为基体，以无碱短玻璃纤维为增强体采用共混技术制备，有效地提高了PC的光泽度，使PC的光泽度、强度及稳定性平衡兼顾，从而制备出高光泽度、高强度及高稳定性的填充增强阻燃PC。不仅可以广泛用于制造产品内部组件，还可以广泛用于制造对表面光泽度要求较高、具有装饰效果的产品外部组件。本发明采用的助剂都是价格低廉的市售产品，不仅材料成本较低，且制备工艺简单，综合成本也低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

第一种填充增强阻燃PC的组分及其重量百分比含量如下：

未封端PC               83.8％；

KSS                    0.3％；

氧化聚乙烯蜡           0.2％；

TAF                    0.2％；

抗氧剂1076             0.3％；

抗氧剂Irgafos P-EPQ    0.2％；

纯白空心玻璃微珠       5.0％；

无碱短玻璃纤维         10.0％。

制备步骤如下：

1)将重量百分比含量为83.8％的未封端PC、重量百分比含量为0.3％的阻燃剂KSS、重量百分比含量为0.2％的甲类润滑剂氧化聚乙烯蜡、重量百分比含量为0.2％的乙类润滑剂TAF、重量百分比含量为0.3％的甲类抗氧剂1076和重量百分比含量为0.2％的乙类抗氧剂Irgafos P-EPQ放入中速混合器中预混合2分钟，然后加入重量百分比含量为5.0％的纯白空心玻璃微珠再混合5分钟；

2)将步骤1)的混合物置于双螺杆挤出机中熔融，在玻璃纤维喂入口加入重量百分比含量为10.0％的无碱短玻璃纤维；双螺杆挤出机中各区熔融温度设定为：一区215℃，二区220℃，三区225℃，四区235℃，五区220℃，机头210℃；料条过水长度为1.0m。

3)将双螺杆挤出机的挤出物传送至切粒机切粒；

4)将切粒机的切粒置入干燥器干燥后即为制品。

实施例2

第二种填充增强阻燃PC的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例1相近似。区别是：未封端PC的重量百分比含量为75.8％，纯白空心玻璃微珠的重量百分比含量为8.0％，无碱短玻璃纤维的重量百分比含量为15.0％。

实施例3

第三种填充增强阻燃PC的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例1相近似。区别是：未封端PC的重量百分比含量为86.8％，纯白空心玻璃微珠的重量百分比含量为4.0％，无碱短玻璃纤维的重量百分比含量为8.0％。

将上述实施例1～3制品在ASTM测试标准下测试的性能参数列于下表1：

表1

性能	单位	实施例1	实施例2	实施例3
					光泽度(60°)	光泽度单位	88	76	83
Izod缺口冲击强度	J/m	102	90	98
					拉伸强度	Mpa	72	77	76
断裂伸长率	％	8	6	6
					弯曲强度	Mpa	108	118	116
弯曲模量	Mpa	3720	3920	3850
					阻燃性(1.6mm)	-	V0	V0	V0

对比表1的性能参数，可以看出本发明的填充增强阻燃聚碳酸酯光泽度至少为76光泽度单位，弯曲强度至少为95Mpa，弯曲模量至少为3500Mpa。其组分中的无碱短玻璃纤维和纯白空心玻璃微珠的重量百分比含量增多，制品的强度增大，但是光泽度明显下降；含量增多到一定量后，材料强度增幅不大。实施例1为最佳实施例，制品的光泽度为88光泽度单位。

为进一步说明本发明与现有技术对比所具有的有益效果，再提供四组对比试验的制品：

对比试验1

制品的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例3相近似。区别是：将等量的低分子量PC替代未封端PC。

对比试验2

制品的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例3相近似。区别是：将等量的长玻璃纤维替代短玻璃纤维。

对比试验3

制品的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例3相近似。区别是：将等量的灰白空心玻璃微珠替代纯白空心玻璃微珠。

对比试验4

制品的组分及其重量百分比含量，以及制备步骤与实施例3相近似。区别是：将重量百分比含量为0.4％的偶联剂KH-560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)等量替代重量百分比含量分别为0.2％的润滑剂氧化聚乙烯蜡和TAF。

将上述对比试验1～4的制品在ASTM测试标准下测试的性能参数列于下表2：

表2

性能	单位	对比试验1	对比试验2	对比试验3	对比试验4
						光泽度(60°)	光泽度单位	72	78	80	82
缺口冲击强度	J/m	112	104	101	100
						拉伸强度	Mpa	68	74	71	70
断裂伸长率	％	10	7	9	8
						弯曲强度	Mpa	103	128	110	112
弯曲模量	Mpa	3820	3810	3750	3710
						阻燃性(1.6mm)	-	V0	V0	V0	V0

对比表2的性能参数，可以看出选择具有一定活性的未封端PC，与无碱短玻璃纤维的相容性极好，可以制备出光泽度与综合性能良好的填充增强阻燃PC。采用无碱短玻璃纤维和纯白空心玻璃微珠对制品的表面光泽度影响较小。采用含有极性基团的润滑剂，对填充增强阻燃PC有较好的润滑效果，有利于改善制品的光泽度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种填充增强阻燃聚碳酸酯，包括PC、玻璃纤维和阻燃剂，其特征在于：

所述PC是未封端PC，重量百分比含量为70.00～90.00％；

还包括重量百分比含量为2.00～15.00％的纯白空心玻璃微珠。

2、如权利要求1所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

所述未封端PC是链端未封闭的碳酸酯聚合物和链端带活性基团的支链化碳酸酯中的一种。

3、如权利要求1或2所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

所述纯白空心玻璃微珠是直径为Φ10～100μm、堆积密度为0.1～0.2g/cm的纯白空心玻璃微珠。

4、如权利要求3所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

所述玻璃纤维是单丝直径为Φ8～13μm、长度为3～6mm的无碱短玻璃纤维，其重量百分比含量为5.00～20.00％。

5、如权利要求4所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

所述阻燃剂是KSS、STB、PPFBS、BPP、RDP和BDP中的至少一种，重量百分比含量为0.05～1.00％。

6、如权利要求5所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

包括重量百分比含量为0.10～1.00％的含有极性基团的甲类润滑剂，以及重量百分比含量为0.10～1.00％的含有极性基团的乙类润滑剂。

7、如权利要求6所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

包括重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类抗氧剂，以及重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类抗氧剂。

8、如权利要求7所述的填充增强阻燃聚碳酸酯，其特征在于：

所述含有极性基团的甲类润滑剂是氧化聚乙烯蜡和PETS中的一种；

所述含有极性基团的乙类润滑剂是TAF和多元酰胺类合成蜡中的一种。

9、一种填充增强阻燃聚碳酸酯制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

1)将重量百分比含量为70.00～90.00％的未封端PC、重量百分比含量为0.05～1.00％的阻燃剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类润滑剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类润滑剂、重量百分比含量为0.10～1.00％的甲类抗氧剂和重量百分比含量为0.10～1.00％的乙类抗氧剂放入中速混合器中预混合，然后加入重量百分比含量为2.00～15.00％的纯白空心玻璃微珠再混合；

2)将步骤1)的混合物置于双螺杆挤出机中熔融，在玻璃纤维喂入口加入重量百分比含量为5.00～20.00％的无碱短玻璃纤维；

3)将双螺杆挤出机的挤出物传送至切粒机切粒；

4)将切粒机的切粒置入干燥器干燥后即为制品。

10、如权利要求9所述的填充增强阻燃聚碳酸酯制备方法，其特征在于：

所述步骤2)的双螺杆挤出机中各区熔融温度设定为：一区210℃～215℃、二区220～225℃、三区225～230℃、四区235～240℃、五区210～215℃、机头210～215℃。