CN102040818A - 一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其采用如下重量百分比的材料配制而成：聚碳酸酯：60-80％；阻燃剂：10-30％；抗氧剂：0.1-0.5％；玻璃纤维：10-30％；偶联剂：0.1-0.5％。其制备方法采用如下步骤：a、按照质量分数称取原材料并在高速混合器中混合3-7分钟；b、将混好的原料投置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出；c、将挤出的熔融共混物经水浴冷却进行切粒，其中水浴的温度控在40℃-60℃；d、将制得的粒子投入成型装置进行制膜成型。本发明的高透明阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜使用了不含溴、氯和磷元素，属于环保型的无卤高效阻燃剂，同时提高了玻璃纤维与PC之间的相容性，使得玻纤增强材料的各项力学性能都有了较大程度的提高。

Description

一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜及其制备方法。
背景技术：
光学级聚碳酸酯(PC)的透光率可达89％，雾度不到0.3％，折射率为1.58，所得薄膜光学性能优异，外观无色透明。此外PC还具有突出的冲击性能，具有尺寸稳定性，优良的力学性能和电学性能及阻燃优良等优点，广泛应用于电子电气、建筑、包装、医疗机械等领域。用玻璃纤维(GF)填充的聚碳酸酯材料刚性及耐热性比PC有很大的提高，且成型收缩率小，尺寸稳定好，主要用于一些承载部件及测量仪器的外罩、照相机等精密仪器领域。GF填充PC制品一般以PC粉料为基料，添加聚碳酸酯专用玻璃短纤维、脱模剂、抗氧剂等，制成的塑料制品光滑度很高，表面无浮纤。但是由于玻璃纤维与PC的折射率相差较大，一般GF填充PC制品的雾度值较大，所得产品多为半透明材料，难以满足光学性能要求严格的光学面板、航天器材等方面的使用需求。
发明内容：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其采用如下重量百分比的材料配制而成：聚碳酸酯：60-80％；阻燃剂：10-30％；抗氧剂：0.1-0.5％；玻璃纤维：10-30％；偶联剂：0.1-0.5％。
其中：所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯粉料，其分子量为20000-30000，熔体流动速率为8-10g/10min；所述阻燃剂为有机硅阻燃剂；所述抗氧剂由主抗氧剂1010和辅抗氧剂168以2∶1的比例组成；所述玻璃纤维为折射率为1.58的玻璃纤维；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或是三者以1∶1∶1的比例混合而成的混合物。
应用于高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的制备方法，采用如下步骤：
a、按照质量分数称取原材料：聚碳酸酯、阻燃剂、抗氧剂、玻璃纤维和偶联剂，然后在高速混合器中混合3-7分钟；
b、将步骤a中得到的混好的原料投置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出；
c、将步骤b中的挤出的熔融共混物经水浴冷却进行切粒，其中水浴的温度控在40℃-60℃；
d、将步骤c中制得的粒子投入成型装置进行制膜成型。
在完成所述步骤d后得到的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的表面采用加热覆膜的方式附上保护膜，所述保护膜的优选材料为耐高温PE材料。
在所述步骤b中，所述双螺杆挤出机中的输料时间为1-2分钟，双螺杆挤出机的温控1-2区温度为200-300℃，温控3-4区温度为200-300℃，温度5-6区温度为200-300℃，温控7-8区为200-300℃，温控9-10区温度为200-300℃，螺杆转速控制在15转/分-45转/分。
在进行所述步骤c时，所述粒子需进行干燥处理，而在制膜成型过程时，须在净化等级在1万级以上的高净化车间进行。
与现有技术相比，本发明的高透明阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜使用了不含溴、氯和磷元素，属于环保型的无卤高效阻燃剂。同时采用带有环氧基或氨基的活性官能团的偶联剂改善玻璃纤维与基体树脂材料的界面作用力，提高了玻璃纤维与PC之间的相容性，使得玻纤增强材料的各项力学性能都有了较大程度的提高。又由于玻璃纤维与PC折射率相当，所得薄膜为无色透明的。
具体实施方式：
玻璃纤维的主要成分有二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、三氧化二硼(B2O3)、氧化镁(MgO)等，各个成分的折射率不一样，所以玻璃纤维可以通过调整其组成含量的变化来调整其整体折射率的变化。为了准备高透明的玻璃纤维填充聚碳酸酯薄膜，本发明选择特殊制备的折射率与PC相当的玻璃纤维(折射率约为1.58)作为填充物，添加到PC中，并通过添加无卤阻燃剂制得阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜。
一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其采用如下重量百分比的材料配制而成：聚碳酸酯：60-80％；阻燃剂：10-30％；抗氧剂：0.1-0.5％；玻璃纤维：10-30％；偶联剂：0.1-0.5％。
其中：所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯粉料，其分子量为20000-30000，熔体流动速率为8-10g/10min；所述阻燃剂为有机硅阻燃剂；所述抗氧剂由主抗氧剂1010和辅抗氧剂168以2∶1的比例组成；所述玻璃纤维为折射率为1.58的玻璃纤维；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或是三者以1∶1∶1的比例混合而成的混合物。
应用于上述高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的制备方法，采用如下步骤：
a、按照质量分数称取原材料：聚碳酸酯、阻燃剂、抗氧剂、玻璃纤维和偶联剂，然后在高速混合器中混合3-7分钟；
b、将步骤a中得到的混好的原料投置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，其中：双螺杆挤出机中的输料时间为1-2分钟，双螺杆挤出机的温控1-2区温度为200-300℃，温控3-4区温度为200-300℃，温度5-6区温度为200-300℃，温控7-8区为200-300℃，温控9-10区温度为200-300℃，螺杆转速控制在15转/分-45转/分，所述所述双螺杆挤出机具有抽真空系统；
c、将步骤b中的挤出的熔融共混物经水浴冷却进行切粒，其中水浴的温度控在40℃-60℃；
d、将步骤c中制得的粒子投入成型装置进行制膜成型，该成型装置中的成型辊为镜面辊，薄膜的厚度为0.1-3mm，宽度为960-1250mm。而在制膜成型前，需先对粒子进行干燥处理，以消除粒子本身含有的水份，提高薄膜的表面质量，而在制膜成型过程时，其须在净化等级在1万级以上的高净化车间进行，从而防止由于环境尘埃污染到板表面而导致影响到产品的光学特性。
而为了防止产品在运输过程中产生不同程度的表面刮伤，在完成所述步骤d后得到的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的表面采用加热覆膜的方式附上保护膜，所述保护膜的优选材料为耐高温PE材料。
下面为本发明的实施例和对比例的配方及性能表。
  组成(％)   实施例1   实施例2   对比例1   对比例2
  聚碳酸酯粉料   69.7   74.7   69.7   74.7
  阻燃剂   10   10   10   10
  玻纤(折射率1.58)   20   15   /   /
  玻纤(折射率1.83)   /   /   20   15
  偶联剂   0.2   0.2   0.2   0.2
  抗氧剂   0.1   0.1   0.1   0.1
  阻燃性能   V-0   V-0   V-0   V-0
  透光率(％)   88.8   89.7   83.5   85.4
  雾度(％)   0.6   0.5   53.2   44.7
上表是采用不同折射率的玻璃纤维以及不同玻璃纤维用量所制得0.5mm厚度薄膜性能的比较。从表中可以看出，对于相同玻璃纤维用量，不同折射率的玻璃纤维填充PC薄膜的雾度值相差较大，采用与基体PC折射率相当的玻璃纤维填充所得薄膜的雾度不到1％，所得产品呈现无色透明状；而采用与基体PC折射率相差较大的玻璃纤维填充所得薄膜的雾度值较大，产品呈现半透明或不透明状。另外，由于添加合适的阻燃剂，所得产品的阻燃性能优异，且符合环保无卤要求。

Claims (10)

1.一种高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜由如下重量百分比的材料配制而成：聚碳酸酯：60-80％；阻燃剂：10-30％；抗氧剂：0.1-0.5％；玻璃纤维：10-30％；偶联剂：0.1-0.5％。
2.根据权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯粉料，其分子量为20000-30000，熔体流动速率为8-10g/10min。
3.根据权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述阻燃剂为有机硅阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述抗氧剂由主抗氧剂1010和辅抗氧剂168以2∶1的比例组成。
5.根据权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述玻璃纤维为折射率为1.58的玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或是三者以1∶1∶1的比例混合而成的混合物。
7.一种应用于权利要求1所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的制备方法，其特征是：所述制备方法采用如下步骤：
a、按照质量分数称取原材料：聚碳酸酯、阻燃剂、抗氧剂、玻璃纤维和偶联剂，然后在高速混合器中混合3-7分钟；
b、将步骤a中得到的混好的原料投置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出；
c、将步骤b中的挤出的熔融共混物经水浴冷却进行切粒，其中水浴的温度控在40℃-60℃；
d、将步骤c中制得的粒子投入成型装置进行制膜成型。
8.根据权利要求7所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：在完成所述步骤d后得到的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜的表面采用加热覆膜的方式附上保护膜，所述保护膜的优选材料为耐高温PE材料。
9.根据权利要求7所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：在所述步骤b中，所述双螺杆挤出机中的输料时间为1-2分钟，双螺杆挤出机的温控1-2区温度为200-300℃，温控3-4区温度为200-300℃，温度5-6区温度为200-300℃，温控7-8区为200-300℃，温控9-10区温度为200-300℃，螺杆转速控制在15转/分-45转/分。
10.根据权利要求7所述的高透明无卤阻燃玻纤填充聚碳酸酯薄膜，其特征是：在进行所述步骤c时，所述粒子需进行干燥处理，而在制膜成型过程时，须在净化等级在1万级以上的高净化车间进行。
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