CN101712792A

CN101712792A - 良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN101712792A
Application number: CN200810199005A
Authority: CN
Inventors: 何继辉; 欧阳晓岳; 徐布衣; 刘思杨
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-05-26

Abstract

本发明公开了一种良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物及其制备方法。该组合物包括：聚四氟乙烯微粉5～25％，超高分子量聚乙烯0～8％，马来酸酐接枝聚烯烃0～3％，阻燃剂0～15％，无碱玻璃纤维0～40％，助剂0.1～5％，聚碳酸酯树脂为余量。该组合物不但具有良好的耐热和机械性能、永久自润滑性和阻燃性，且表面外观良好，可应用于各种要求高刚性、高耐热、阻燃、耐磨的注塑件。

Description

良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，尤其涉及一种良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物及其制备方法。

背景技术

随着以塑代钢日益普及，在各类滑动部件(如轴承、导轨、滑板、活塞环)及连接转动结构件上均已广泛采用各种不同塑料材料来替代钢铁和其他金属。

目前，已开发出了多种具有自润滑和耐磨性能的塑料材料。美国赫希斯特人造公司申请的专利95197725.3和96192218.4均公开了一种聚乙烯改性聚甲醛组合物，该组合物可用于制造齿轮、滑轮、辊轴和轴承。林安良也在专利03151026.4中公开了一种聚氨酯改性聚甲醛组合物，主要用于高速、高压、高热条件下动力传动传导零部件。黄文浩和宋明斌在专利200510095700.4中公开了一种聚四氟乙烯和聚丙烯腈组合物的烧结复合材料，适合加工高耐磨、耐高温、耐化学药品的密封圈、轴承衬套、阀门管道。另外，美国专利5416154、6303691B1和中国专利CN1043776、CN1590455A中均公开了一种自润滑耐磨增强尼龙材料。

上述材料中聚甲醛复合材料虽有优良的自润滑性，但不具备防火性能；聚四氟乙烯组合物具有高耐磨性能和耐化学药品性，但其加工困难，不适合注塑而应用受到限制；自润滑尼龙组合物克服了前两者的缺点，但如不采用玻纤增强则很难在高温的环境中长期使用。因此，目前市场上迫切需要开发具有优良外观的阻燃自润滑材料。

聚碳酸酯(PC)是一种无定形的无毒无味无臭、透明无色的非晶型热塑性工程塑料。其特点是具有综合均衡的机械性能、热性能及电性能，尤其是抗冲击韧性为一般热塑性塑料之冠，而且蠕变性又相当小，尺寸稳定性好。它的耐热性较好，可在-60～120℃下长期使用，热变形温度130～140℃，玻璃化温度149℃，无明显熔点，在220～230℃呈熔融状态，热分解温度大于310℃，属自熄性树脂。可见，聚碳酸酯是制备良外观阻燃耐热自润滑材料的理想基材。

而在现有的专利技术中，美国专利5488086公开了一种采用硅烷共聚聚碳酸酯与热塑性树脂的组合物，该组合物具有抗冲韧性、流动性、耐化学溶剂性、耐磨性和滑动特性。但由于该专利采用了价格较高且市场供应量较小的硅烷共聚聚碳酸酯，限制该组合物的实际生产应用，同时其耐磨性能仍不能满足某些要求较高的零部件。

美国专利5504139和5750620均公开了一种聚碳酸酯、热塑性树脂(PP或ABS)、聚四氟乙烯微粉和玻纤或碳纤的组合物。添加聚四氟乙烯微粉可明显降低聚碳酸酯的摩擦系数，但玻纤或碳纤对降低摩擦系数不利。该组合物弥补了上述专利对聚碳酸酯树脂的苛刻要求，但在阻燃性能方面仍未改善，因此仍不能满足众多对防火有要求的应用领域。

此外，随着人们对产品外观的要求日益提高，市场上迫切需要同时兼顾良好外观、阻燃性、耐热性的自润滑聚碳酸酯复合材料。

但到目前为止，还未有专利公开同时具有良外观、阻燃、耐热、自润滑聚碳酸酯组合物及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物。

本发明的另一个目的是提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。

本发明的良外观阻燃耐热自润滑聚碳酸酯组合物，由如下重量百分数的组分组成：

聚四氟乙烯微粉5～25％，超高分子量聚乙烯0～8％，

马来酸酐接枝聚烯烃0～3％，阻燃剂0～15％，

无碱玻璃纤维0～40％，助剂0.1～5％，

聚碳酸酯树脂为余量。

所述的聚四氟乙烯微粉优选为高温烧结型聚四氟乙烯微粉，粒径在0.5～100μm之间，优选0.5～10μm。

所述的超高分子量聚乙烯优选分子量大于1000,000。

所述的马来酸酐接枝聚烯烃优选自马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种。

所述的阻燃剂优选为含卤阻燃剂和无卤阻燃剂中的任一种。含卤阻燃剂主要选自溴系阻燃剂，如溴化环氧、溴化聚碳酸酯、溴化三嗪等；无卤阻燃剂主要选自磺酸盐类阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂。

所述的无碱玻璃纤维优选为经表面处理过的直径在6～14μm的长玻纤和短切玻纤，短切玻纤长径比为3～30，其中优选短切玻纤。表面处理剂不限，可使用环氧型、聚氨酯型和偶联型表面处理剂(硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或它们的混合物)。

所述的助剂为现在市场上公开销售的各类防滴落剂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂、无机填充增强剂、硅油、白矿油及色粉中的一种或几种，以改善材料的其他性能，但以不损害材料上述特征性能为前提。

所述的聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯树脂，其相对分子质量M_W为12000-40000，优选20000～36000的范围。这里的相对分子质量M_W是采用GPC(凝胶色谱法)测定的，以聚苯乙烯为标样校正。不同分子量的聚碳酸酯树脂可以组合搭配使用。

碳酸酯组合物的制备方法为两步法：首先是按配比将聚四氟乙烯微粉、超高分子量聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃、阻燃剂、助剂与部分聚碳酸酯树脂先混合挤出造粒制得一步料，然后按比例将一步料、玻璃纤维和剩余聚碳酸酯树脂在双螺杆挤出机中挤出造粒制得组合物粒料，其中玻璃纤维采用侧喂的方式进料。

与现有技术相比，本发明的聚碳酸酯组合物的优点在于同时兼顾良好外观、阻燃性能、耐热和自润滑性能；另外，添加玻纤可显著提高材料的刚性，因此可满足不同领域对材料的要求。本发明采用聚四氟乙烯微粉和超高分子量聚乙烯复配来降低价格较高的聚四氟乙烯微粉的添加量，降低了材料成本。通过添加马来酸酐接枝聚烯烃来改善超高分子量聚乙烯、聚碳酸酯和玻纤的界面相容性，从而提高了材料的机械性能和表面外观。此外，本发明还提供了一种制备该组合物的方法。该方法与目前普遍采用的混合挤出造粒一步法相比，可使聚四氟乙烯微粉和超高分子量聚乙烯在聚碳酸酯基体表面上分散更加均匀，在相同添加量下，材料的自润滑性更好。因此采用本发明的二步法可减少聚四氟乙烯微粉的添加量，从而进一步降低了材料的成本。该方法对生产设备没有特别的限制和要求，可以通过常规的混合挤出设备生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1-6：采用常规的混合挤出造粒一步法制备。

实施例7-9系列：采用二步法制备，具体步骤如下：

首先按表1实施例7-9各配方组分配比将聚四氟乙烯微粉、超高分子量聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、阻燃剂、助剂与一定量的聚碳酸酯树脂先在高混机中混合后于230～260℃下挤出造粒制得一步料，然后将一步料和剩余聚碳酸酯树脂在高混机中均匀混合，也可以分别置于两个高精度计量喂料称中按比例自动控制进料，在双螺杆挤出机中第二次挤出造粒制得组合物粒料，而玻璃纤维采用侧喂的方式按比例进料，并可通过调节侧喂速度来控制玻纤含量。

粒料经干燥后在280℃左右的温度下注塑成标准样条，力学性能根据ASTM标准测试，如表2所示。

摩擦系数和磨耗量：采用我国MM-200型摩擦磨损试验机测试，测试条件：载荷200N，速度为0.42m/s，干摩擦，大气环境，时间2h。

外观判断采用企业内部自定测试方法进行：先将各配方材料在同样的工艺条件下注塑成长8cm×宽5cm×厚2.5cm的平板，首先进行(a)目测评判。眼睛观察平板表面玻纤流纹明显情况，玻纤纹越明显则表明外观越差，并以好、中等、一般、差四个等级来评判；然后采用(b)胶带粘附法：采用3M公司产同一型号强力胶带贴在平板相同位置和表面积上，瞬间扯下后看胶带表面是否粘有玻纤，如有则记录胶带表面粘附的玻纤根数。

表1实施例组分和配比

注：配方各组分总和为100

表2实施例性能测试结果

上述各实施例的性能数据表明，本发明的自润滑聚碳酸酯组合物不但具有表面耐磨损性和低摩擦系数，而且外观良好、高刚韧性、和阻燃性能，同时保持了聚碳酸酯的高耐热性。

Claims

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于该组合物由如下重量百分数的组分组成：

聚四氟乙烯微粉5～25％，超高分子量聚乙烯0～8％，

马来酸酐接枝聚烯烃0～3％，阻燃剂0～15％，

无碱玻璃纤维0～40％，助剂0.1～5％，

聚碳酸酯树脂为余量。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚四氟乙烯微粉为高温烧结型聚四氟乙烯微粉，粒径在0.5～100μm之间。

3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的分子量大于1000,000。

4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的马来酸酐接枝聚烯烃选自马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的阻燃剂为含卤阻燃剂和无卤阻燃剂中的任一种。

6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的无碱玻璃纤维为直径在6～14μm的长玻纤或短切玻纤，长径比为3～30∶1。

7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的助剂为防滴落剂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂、无机填充增强剂、硅油、白矿油及色粉中的一种或一种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯树脂，其相对分子质量M_W为12000～40000。

9.根据权利要求1所述组合物的制备方法，其特征在于该方法为两步法：首先是按配比将聚四氟乙烯微粉、超高分子量聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃、阻燃剂、助剂与部分聚碳酸酯树脂先混合挤出造粒制得一步料，然后按比例将一步料、玻璃纤维和剩余聚碳酸酯树脂在双螺杆挤出机中挤出造粒制得组合物粒料，其中玻璃纤维采用侧喂的方式进料。