CN102040821A - 一种无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物，其组分按重量百分比包括：（a）聚碳酸酯树脂85～99wt％，（b）含硅阻燃剂0.5～5wt％，以及（c）0.5～10wt％其他助剂，并且（a）～（c）之和是100wt％；所述的含硅阻燃剂的具有如下所示的分子链结构：
其中R1、R2为烷基或苯基，R3为苯基或乙烯基，R4为烷氧基，且分子结构中侧基中的苯基摩尔含量不低于90%；x、y、z为各结构单元组成份数，x=0.5~0.75，y=0.2~0.4，z=0.05~1，重均分子量为2.0×103~2.0×104；该阻燃剂为白色或浅黄色粉末状物，其熔融温度为220~260℃。本发明的优点在于采用了与聚碳酸酯相容性好的具有特殊分子结构的含硅阻燃剂为改性剂，不但提高了材料的阻燃性能，而且还结合了有机硅化合物的特点，使得该组合物流动性提高和表面能降低，适合成型各类大尺寸高光镜面制品。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚碳酸酯模塑组合物。特别是一种无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物。
背景技术
聚碳酸酯是一种具有优良物理机械性能的热塑性工程塑料，尤其是其高透明性和高光泽性，适于制作各种外观精美的制品；但是由于聚碳酸酯分子链刚性大，熔体粘度高，不耐水解，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳等缺点，影响其使用范围。特别是制作具有高光镜面的产品，其在注塑生产过程中都因为高光镜面处出现 “麻点”而导致合格率低或无法生产。另外，电子电气设备所引起的火灾给人们生命和财产安全的带来极大威胁，卤素阻燃剂的阻燃效率高，能够轻易满足高分子材料的安全要求，但由于其卤素阻燃剂在加工、燃烧和回收过程中会释放出二噁英和苯呋喃的高毒致癌物质，对环境和人体健康造成严重危害，因而需要加入无卤阻燃剂。美国专利US20050009968中采用二苯砜磺酸钾、苯磺酸钠、环体硅氧烷使1.6mm的PC达到阻燃UL94V0级别；日本专利JP2005-200588中用磷酸三苯酯、苯基甲基硅树脂、全氟丁基磺酸钾和聚四氟乙烯协效使阻燃PC在0.8mm达到UL94V0级；中国专利201010130280.X公开了一种阻燃碳酸酯组合物及其制备方法，包括聚碳酸酯、有机硅阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、无机协作阻燃剂，其优点在于，高温下使用的耐热性能好，无卤超薄，但其不足之处在于，聚碳酸酯的熔融粘度高，导致其与其他组分难以均匀分散并且界面结合力差，表面常有 “麻点”即高光镜面制品表面出现的各类大大小的异色点、空洞等影响制品表面镜面效果的点状物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制作高光泽镜面制品的无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物。
本发明的另一目的是提供上述组合物制备的模制品。
本发明所述的聚碳酸酯模塑组合物，其特征在于，组分按重量百分比包括：（a）聚碳酸酯树脂85～99wt％，（b）含硅阻燃剂0.5～5wt％，以及（c）0.5～10wt％其他助剂，并且（a）～（c）之和是100wt％；
所述的含硅阻燃剂的具有如下所示的分子链结构：
其中R1、R2为烷基或苯基，R3为苯基或乙烯基，R4为烷氧基，且分子结构中侧基中的苯基摩尔含量不低于90%；x、y、z为各结构单元组成份数，x=0.5~0.75，y=0.2~0.4，z=0.05~1，重均分子量为2.0×103~2.0×104；该阻燃剂为白色或浅黄色粉末状物，其熔融温度为220~260℃。
另外，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MW为17000～30000；所述的其他助剂为无卤阻燃剂、防滴落剂、抗氧剂、润滑剂、耐候剂中的一种或几种。
本发明所述无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合材料可用于模塑制品，建筑材料，家电产品中。
与现有技术相比，本发明的无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物的优点在于采用了与聚碳酸酯相容性好的具有特殊分子结构的含硅阻燃剂为改性剂，不但提高了材料的阻燃性能，而且还结合了有机硅化合物的特点，使得该组合物流动性提高和表面能降低，不但适合成型各类大尺寸高光镜面制品，而且使得材料内应力降低，材料表面自润滑性提高，从而在一定程度上也改善了制品表面的耐划伤性。由于含硅阻燃剂添加量较小，对聚碳酸酯的物理性能损害较小，因此该模塑组合物保持了聚碳酸酯的耐高温性能，可以用于各类要求高耐温的产品。
具体实施方式
下面结合实施例和比较例对本发明做进一步详细说明。所述实施例只是为了详细说明，而不能解释为限制本发明的范围。
实施例中，阻燃聚碳酸酯组合物的成分如下：
聚碳酸酯树脂：由LG-DOW公司制造的MW约为25000的300－10，为直链双酚A型聚碳酸酯；含硅阻燃剂SB-01: 金发科技股份有限公司；增韧剂:日本三菱丽阳产有机硅增韧剂S-2001；其他助剂：二苯砜磺酸钾（KSS）和全氟丁基磺酸钾（3M公司产FR-2025）；浙江万盛有限公司产磷酸酯阻燃剂（BDP）；CIBA公司抗氧剂1076、168；防滴剂PTFE粉；脱模剂季戊四醇四硬脂酸酯（PETS）；碳黑600L。
实施例一
按表1将各组分根据配方比例在高混机中混合2分钟，然后在220℃下长径比为42的双螺杆挤出造粒，所得粒料经110℃干燥4小时后在240℃温度下注塑成标准样条，力学性能根据ASTM标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如表2所示。
实施例二
按表1将各组分根据配方比例在高混机中混合3分钟，然后在270℃下长径比为42的双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在280℃温度下注塑成标准样条，力学性能根据ASTM标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如表2所示。
实施例三
按表1将各组分根据配方比例在高混机中混合2.5分钟，然后在250℃下长径比为42的双螺杆挤出造粒，所得粒料经115℃干燥4小时后在250℃温度下注塑成标准样条，力学性能根据ASTM标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如表2所示。
实施例四
按表1将各组分根据配方比例在高混机中混合3分钟，然后在260℃下长径比为42的双螺杆挤出造粒，所得粒料经110℃干燥4小时后在260℃温度下注塑成标准样条，力学性能根据ASTM标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如表2所示。
对比例
对比例中所采用的组分如表1所述，其制备方法如权利要求1所述。
将各配方所制成的材料在同样的工艺条件下注塑成长100mm×宽80mm×厚2.0mm的高光镜面平板（模具镜面抛光度14000），模温控制在100℃，然后进行如下检测和评判：
（a） 光泽度：按ASTM D2457标准，测试色板表面60°角光泽度数据；
（b） 麻点情况评判：在100W 日光灯下60°角观察平板表面麻点情况，麻点越少越好，并以好、较好、一般、差四个等级来评判。
表1实施例及比较例的组分和配比
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 聚碳酸酯 | 98.5 | 98 | 85 | 94 | 99 | 95.8 |
| 含硅阻燃剂 | 0.5 | 1 | 3 | 5 | ||
| 增韧剂 | 3 | 1 | ||||
| 磷酸酯阻燃剂 | 3 | 3 | ||||
| 全氟丁基磺酸钾 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | |
| 抗氧剂1076 | 0.1 | 0.1 | 1.8 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 抗氧剂168 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 防滴落剂 | 3.4 | 0.3 | ||||
| 炭黑600L | 0.5 | 0.5 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
表2 实施例及比较例性能测试结果
| 测试项目 | 单位 | A1 | A2 | A3 | A4 | B1 | B2 |
| 拉伸强度 | MPa | 63 | 64 | 64 | 65 | 62 | 60 |
| 弯曲强度 | MPa | 95 | 95 | 97 | 100 | 90 | 92 |
| 弯曲模量 | MPa | 2350 | 2270 | 2250 | 2240 | 2250 | 2443 |
| IZOD缺口冲击强度（23℃） | J/m | 690 | 620 | 580 | 560 | 680 | 560 |
| 热变形温度（1.82MPa） | ℃ | 127 | 125 | 123 | 120 | 127 | 116 |
| 熔体流动速率260℃/5KG | g/10min | 14 | 17 | 18 | 22 | 12 | 16 |
| 阻燃性 | 2.0m V-0 | 1.5m V-0 | 1.5m V-0 | 1.5m V-0 | 2.5m V-0 | 3.0m V-0 | |
| 色板表面效果 | 光泽度% | 96.2 | 94.5 | 92.4 | 89.5 | 88.0 | 86.5 |
| 麻点情况 | 好 | 好 | 好 | 较好 | 一般 | 差 |
表2中，拉伸强度的测试标准为D638，弯曲强度、弯曲模量的为D790、IZOD缺口冲击强度的为D256、热变形温度为D648、熔体流动速率为D1238、阻燃性为UL-94。A1、A2、A3、A4、B1、B2分别为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2，由表2测试结果表明，按现有公开化的双螺杆挤出技术，采用对比例B1的配方由于聚碳酸酯熔融粘度较高，炭黑在材料中难分散，从而使得材料表面因炭黑分布不均匀而产生“麻点”现象；而实施例A1～A4中含硅阻燃剂SB-01具有较低的表面能，在熔融挤出过程中主要分布在材料外层，因此有助于炭黑分散均匀，从而明显改善了材料表面“麻点“现象，并且还提高了材料的阻燃性能。
对比例B2虽然采用磷酸酯阻燃剂BDP可降低材料的熔融粘度，从而提高炭黑的分散性，但由于BDP属于低分子化合物，对聚碳酸酯的力学性能影响较大，一般都需加入增韧剂来改善材料的抗冲击性能，有机硅增韧剂S-2001具有很好的增韧效果，且对阻燃性能影响相对较小，但由于S-2001本身分散性和相界面结合的问题，材料表面“麻点“现象并未改善，反而加剧。
由此可见，聚碳酸酯/含硅阻燃剂体系可有效解决现有配方所得材料的表面外观问题，并且可赋予材料更优良的机械性能和阻燃性能，适合制作各类要求高光泽镜面制品，以满足不同行业对产品性能和外观的苛刻需求。
Claims (4)
1.一种无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物，其特征在于，组分按重量百分比包括：（a）聚碳酸酯树脂85～99wt％，（b）含硅阻燃剂0.5～5wt％，以及（c）0.5～10wt％其他助剂，并且（a）～（c）之和是100wt％；
所述的含硅阻燃剂具有如下所示的分子链结构：
其中R1、R2为烷基或苯基，R3为苯基或乙烯基，R4为烷氧基，且分子结构中侧基中的苯基摩尔含量不低于90%；x、y、z为各结构单元组成份数，x=0.5~0.75，y=0.2~0.4，z=0.05~1，重均分子量为2.0×103~2.0×104；该阻燃剂为白色或浅黄色粉末状物，其熔融温度为220~260℃。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物，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MW为17000～30000。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合物，其特征在于，所述的其他助剂为无卤阻燃剂、防滴落剂、抗氧剂、润滑剂、耐候剂中的一种或几种。
4.无卤阻燃聚碳酸酯模塑组合材料在模塑制品，建筑材料，家电产品中的应用。
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