CN101812225B - 具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料及制备方法 - Google Patents

具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料及制备方法，按重量份数计，该具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯由78～85.4份的树脂、8～15份的阻燃剂、6份的相容剂、0.3～0.5份的抗滴剂和0.3～0.5份的抗氧剂组成。其制备方法是将各组分混合均匀，然后在250℃～270℃下进行挤出、牵引、造粒，制得具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯。在相容剂的作用下，聚甲基丙烯酸甲酯在聚碳酸酯基体内部分散均匀、形成网络状，从而保证体系具有优良的力学性能，本发明配方改善体系的表面硬度，并可有效地提高体系的光泽度。本发明材料材料可用作抗划伤高光泽的阻燃塑料部件。

Description

具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料及制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯，特别是涉及具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯及其制备方法，该具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯可用作抗划伤高光泽的阻燃塑料部件。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性，且耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品。PC树脂销量位居5大通用工程塑料之首，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料品种。目前PC广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域。然而，PC的表面硬度和光泽度不足，限制了其进一步拓宽应用领域。近年由于电子电器行业对电器的塑料外壳的美观要求越来越高，要求塑料部件具有较高的光泽度和较高的表面硬度从而具备抗划伤的性能。因此赋予PC较高的表面硬度和光泽度是十分必要的，并可进一步促进其在电子电器、汽车等领域的应用。此外，出于对防火安全的考虑，许多应用场合要求PC具有阻燃性能。因此，具有高表面硬度和光泽度的阻燃聚碳酸酯对满足市场对于抗划伤高光的阻燃塑料部件的需要是很有意义的。
美国专利US 6476158 B1公开了一种具有高光泽度的聚碳酸酯的制备方法。该方法将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、紫外光吸收剂、抗氧剂一起挤出造粒，制得具有高光泽度的聚碳酸酯。由于聚碳酸酯重量份数为10～90份，所得产品具有较好的光泽度，其60°光泽度大于等于80％。但是，由于所添加的聚对苯二甲酸丁二醇酯的硬度较小，因此对塑料的硬度不但没有改善，反而有所损害，所得的具有高光泽度的聚碳酸酯不具备较高的硬度，而且该材料不具有阻燃性能。该材料不能用作抗划伤的高光阻燃塑料部件，因而限制了其进一步的应用。
美国专利US 5280070公开了一种聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯共混材料的制备方法。该方法将聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、抗氧剂一起挤出造粒，制得的聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯共混材料具有较高的玻璃化转变温度，其玻璃化转变温度大于120℃。由于聚碳酸酯的重量份数为10～90份，所得产品具有较高的玻璃化转变温度。但所得产品的不具备阻燃性能，无法用作高光阻燃塑料部件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料，以使其可用作抗划伤的高光阻燃塑料部件，拓宽其在电子电器、汽车等领域的应用。
本发明的另一目的在于提供上述具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯材料的制备方法。
本发明的目的可通过如下措施来实现：
一种具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯，按重量份数计，其原料配方组成为：78～85.4份树脂、8～15份阻燃剂、6份相容剂、0.3～0.5份抗滴剂和0.3～0.5份抗氧剂；
所述的树脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照质量比4∶1组成；所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，数均分子量为80000～100000g/mol；聚甲基丙烯酸甲酯的数均分子量为500000～800000g/mol；
所述的相容剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物按质量比1∶1组成，其中乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的质量百分比含量为25％，熔融指数为0.4g/10min；苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈的质量百分比为20％，熔融指数为4～6g/10min；
所述的抗滴剂为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的数均分子量为4000000g/mol；
所述的抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成；
所述的阻燃剂为间苯二酚缩聚芳基磷酸酯。
所述的具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯的硬度达到3H级，60°光泽度大于90％，阻燃性能达UL94V0级。
具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将重量份数为78～85.4份的树脂、8～15份的阻燃剂、6份的相容剂、0.3～0.5份的抗滴剂和0.3～0.5份的抗氧剂，其中树脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照重量比4∶1组成，在温度80～120℃下烘干后，混合均匀；
(2)在250℃～270℃下进行挤出、牵引、造粒，制得具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
由于聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的相容性较好，若将两者直接共混，聚甲基丙烯酸甲酯分子链均匀分布在聚碳酸酯树脂内部，材料可具有优良的力学性能，可在一定程度上提高材料的光泽度，但对共混材料的表面硬度提高不明显。本发明利用苯乙烯-丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物两种物质作为相容剂。苯乙烯-丙烯腈共聚物中的丙烯腈基元、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯酸甲酯基元与聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的相容性，可对体系起到相容作用；而苯乙烯基元和乙烯基元却与聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的相容性差，由此利用这两种相容剂可以到达部分相容的作用。一方面利用两种相容剂与树脂的相容作用，使聚甲基丙烯酸甲酯在聚碳酸酯基体内部分散均匀、形成网络状，从而保证体系具有优良的力学性能。另一方面，充分利用两种相容剂的部分相容作用使一部分聚甲基丙烯酸甲酯富集于体系的表面，从而充分发挥聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度高的作用，大大地改善体系的表面硬度，并可有效地提高体系的光泽度。阻燃剂的加入可赋予材料优良的阻燃性能。抗氧剂的加入可避免材料在加工过程中出现氧化降解及由此产生的性能下降。纯聚碳酸酯的表面硬度为H级，将其直接与聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度为1～2H级；而利用本发明制备的共混材料的表面硬度达3H级。
具体实施方法
为进一步理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步的论述，但需要说明的是，本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
将原料充分烘干后，称取780克树脂、150克间苯二酚缩聚芳基磷酸酯、30克苯乙烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的质量百分比为20％，熔融指数为4g/10min)、30克乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、5克聚四氟乙烯(数均分子量为4000000g/mol)、5克抗氧剂(四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯摩尔比1∶2)，其中780克树脂由624克聚碳酸酯(分子量为80000g/mol)和156克聚甲基丙烯酸甲酯(分子量为500000g/mol)组成；将上述组份混合均匀，然后将所得混合物在双螺杆挤出机中于260℃下进行挤出、牵引、造粒，并注塑制成样品。
性能测试：
样品的光泽度按照《ASTM D2457塑料薄膜镜向光泽的标准测试方法》测试；样品的硬度按《ASTM D3363硬度测试方法》测试；样品的弯曲强度按《ASTM D790塑料弯曲强度测试方法》测试；垂直燃烧性能按照ANSI/UL94测试，所得样品的60°光泽度为93％，硬度为3H，弯曲强度达109MPa，阻燃性能达到V-0级。纯聚碳酸酯的表面硬度为H级，将其直接与聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度为1～2H级。
实施例2
将原料充分烘干后，称取854克树脂、80克间苯二酚缩聚芳基磷酸酯、30克苯乙烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的质量百分比为20％，熔融指数为5g/10min)、30克乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、3克聚四氟乙烯(数均分子量为4000000g/mol)、3克抗氧剂(四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯摩尔比1∶2)，其中854克树脂由683.2克聚碳酸酯(分子量为100000g/mol)、170.8克聚甲基丙烯酸甲酯(分子量为800000g/mol)组成；将上述组份混合均匀，然后将所得混合物在双螺杆挤出机中于270℃下进行挤出、牵引、造粒，并注塑制成样品。
性能测试：
样品的光泽度按照《ASTM D2457塑料薄膜镜向光泽的标准测试方法》测试；样品的硬度按《ASTM D3363硬度测试方法》测试；样品的弯曲强度按《ASTM D790塑料弯曲强度测试方法》测试；垂直燃烧性能按照ANSI/UL94测试，所得样品的60°光泽度为95％，硬度为3H，弯曲强度达108MPa，阻燃性能达到V-0级。纯聚碳酸酯的表面硬度为H级，将其直接与聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度为1～2H级。
实施例3
将原料充分烘干后，称取800克树脂、132克间苯二酚缩聚芳基磷酸酯、30克苯乙烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的质量百分比为20％，熔融指数为6g/10min)、30克乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、4克聚四氟乙烯(数均分子量为4000000g/mol)、4克抗氧剂(四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯摩尔比1∶2)，其中800克树脂由640克聚碳酸酯(分子量为90000g/mol)、160克聚甲基丙烯酸甲酯(分子量为650000g/mol)组成；将上述组份混合均匀，然后将所得混合物在双螺杆挤出机中于250℃下进行挤出、牵引、造粒，并注塑制成样品。
性能测试：
样品的光泽度按照《ASTM D2457塑料薄膜镜向光泽的标准测试方法》测试；样品的硬度按《ASTM D3363硬度测试方法》测试；样品的弯曲强度按《ASTM D790塑料弯曲强度测试方法》测试；垂直燃烧性能按照ANSI/UL94测试，所得样品的60°光泽度为94，硬度为3H，弯曲强度达105MPa，阻燃性能达到V-0级。纯聚碳酸酯的表面硬度为H级，将其直接与聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度为1～2H级。

Claims (2)

1.一种具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯，其特征在于：按重量份数计，该具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯的原料配方组成为：78～85.4份树脂、8～15份阻燃剂、6份相容剂、0.3～0.5份抗滴剂和0.3～0.5份抗氧剂；
所述的树脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照质量比4∶1组成；所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯，数均分子量为80000～100000g/mol；聚甲基丙烯酸甲酯的数均分子量为500000～800000g/mol；
所述的相容剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物按质量比1∶1组成，其中乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的质量百分比含量为25％，熔融指数为0.4g/10min；苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈的质量百分比为20％，熔融指数为4～6g/10min；
所述的抗滴剂为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的数均分子量为4000000g/mol；
所述的抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩尔比1∶2组成；
所述的阻燃剂为间苯二酚缩聚芳基磷酸酯；
所述的具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯的硬度达到3H级，60°光泽度大于90％，阻燃性能达UL94V0级。
2.权利要求1所述的具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将重量份数为78～85.4份的树脂、8～15份的阻燃剂、6份的相容剂、0.3～0.5份的抗滴剂和0.3～0.5份的抗氧剂，其中树脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照重量比4∶1组成，在温度80～120℃下烘干后，混合均匀；
(2)在250℃～270℃下进行挤出、牵引、造粒，制得具有高表面硬度与光泽度的阻燃聚碳酸酯。
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