CN102093690A - 一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂及耐候剂，各组分的含量按质量分数算分别为：聚碳酸脂树脂100份；增韧剂2-30份；阻燃剂3-20份；阻燃协效剂1-5份；抗氧剂0-2份；耐候剂0-3份。本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料阻燃效率高、低温抗冲击性好并具有良好的耐候性。

Description

一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸脂合金材料的改性及制备，具体说是一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种常用的工程塑料，具有优异的透明性、电绝缘性和抗冲击性能。由于其机械性能良好，所以被广泛应用于灯罩、透视镜片、室外装饰物等透明制品上。但受其分子链结构影响，聚碳酸酯分子链的刚性较强，其低温韧性较差。在低温环境下聚碳酸酯的分子链会出现僵化现象，其低温抗冲击性能较差，所以在实际使用和加工过程中均需要加入增韧剂以提高其冲击韧性。而随着社会对防火安全意识的提高，人们对塑料制品的阻燃性能要求也逐步提高，虽然聚碳酸酯树脂本身具有较好的阻燃性能，但在其加工时仍需要加入相应的阻燃助剂，以提高其阻燃等级。目前聚碳酸酯的增韧主要采用苯乙烯类共聚物、聚烯烃弹性体等助剂的加入实现，但是，苯乙烯类共聚物、聚烯烃弹性体与聚碳酸酯的相容性较差，且其耐寒性较弱，未能使聚碳酸酯的低温抗冲击性有明显改善。而现有的聚碳酸酯阻燃剂主要以卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂和磺酸钾盐阻燃剂为主，上述阻燃剂虽然可明显改善聚碳酸酯的阻燃性能，但由于增韧剂的加入会对整个体系的阻燃性能有明显的下降，并且阻燃剂的加入也会对体系的冲击性能有所影响，而上述阻燃剂的低温抗冲击性能均较差，因此聚碳酸酯材料的低温抗冲击性也较差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻燃效率高、低温抗冲击性好并具有良好的耐候性的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料。
本发明的另一个发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种上述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法。
本发明的发明目的是这样实现的：一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂及耐候剂，各组分的含量按质量分数算分别为：聚碳酸脂树脂100份；增韧剂2-30份；阻燃剂3-20份；阻燃协效剂1-5份；抗氧剂0-2份；耐候剂0-3份。
所述增韧剂为具有核-壳结构的多元共聚物。
所述增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉中的一种或上述成分按任意比例混合。
所述阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂中的一种或上述成分按任意比例混合。
所述耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物、水杨酸酯类聚合物和受阻胺类聚合物中的一种或上述成分按任意比例混合。
所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌中的一种或上述成分按任意比例混合。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂DLTP、抗氧剂DLSP中的一种或上述成分按任意比例混合。
一种上述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法，该方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合3-5分钟；
c：常温下加入阻燃剂、阻燃协效剂和耐候剂置于高速混合机中混合3-5分钟；
d：将c步骤所得混合物在240-300℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
本发明具有以下优点：
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料通过在聚碳酸脂树脂中加入增韧剂、阻燃剂和阻燃协效剂，除了提高聚碳酸脂树脂的阻燃性外，还极大的提高了聚碳酸脂树脂的低温韧性，改善了聚碳酸脂树脂的低温抗冲击能力。而在聚碳酸脂树脂中加入抗氧剂和耐候剂，则可有效改善聚碳酸脂树脂的抗氧化性和耐候性，使其在长时间使用后仍然能保持较高的机械性能和抗冲击能力。本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置一段时间后，仍具有较好的低温冲击性能。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
具体实施方式
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂及耐候剂，各组分的含量按质量分数算分别为：聚碳酸脂树脂100份；增韧剂2-30份；阻燃剂3-20份；阻燃协效剂1-5份；抗氧剂0-2份；耐候剂0-3份。为了加强聚碳酸脂的低温抗冲击性，增韧剂选用具有核-壳结构的多元共聚物，具体说是热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉中的一种或上述成分按任意比例混合。阻燃剂可选用溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂中的一种或上述成分按任意比例混合，该阻燃剂为溴类阻燃剂，除了可改善聚碳酸脂树脂的阻燃性外，还使其拥有优良的低温抗冲击性能。而该聚碳酸脂树脂还可选择加入了阻燃协效剂，本发明的聚碳酸脂树脂还可选择加入了阻燃协效剂，该阻燃协效剂可选用三氧化二锑、五氧化而锑、锑酸钠和硼酸锌中的一种或上述成分按任意比例混合。阻燃协效剂的加入可提高阻燃剂的阻燃效果。耐候剂选用钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物、水杨酸酯类聚合物和受阻胺类聚合物中的一种或上述成分按任意比例混合，该耐候剂包含了光屏蔽剂、紫外线吸收剂等，可使聚碳酸脂树脂在室外环境下相对长期地保持稳定的物理力学性能。为了提高聚碳酸脂树脂的耐候性，该聚碳酸脂树脂中加入了抗氧剂，抗氧剂可选用抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂DLTP、抗氧剂DLSP中的一种或上述成分按任意比例混合。而该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合3-5分钟；
c：常温下加入阻燃剂、阻燃协效剂和耐候剂置于高速混合机中混合3-5分钟；
d：将c步骤所得混合物在240-300℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
下面根据表1对各个实施例进行详细说明，但并不因此把本发明限制在所述实施例范围内：
实施例1
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂和阻燃协效剂，增韧剂为热塑性弹性体和MBS的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂的混合物；阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体1份；MBS1份；溴代三嗪5份；十溴二苯乙烷5份；溴化聚苯乙烯5份；溴化环氧树脂5份；三氧化二锑0.2份；五氧化二锑0.3份；锑酸钠0.3份；硼酸锌0.2份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合3分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合3分钟；
d：将c步骤所得混合物在240℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
实施例2
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、耐候剂和抗氧剂，增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂的混合物；阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌的混合物；耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物、水杨酸酯类聚合物和受阻胺类聚合物的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂DLTP和抗氧剂DLSP的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体10份；ABS高胶粉10份；MBS10份；溴代三嗪1份；十溴二苯乙烷0.5份；溴化聚苯乙烯0.5份；溴化环氧树脂1份；三氧化二锑1份；五氧化二锑1.5份；锑酸钠1.5份；硼酸锌1份；钛白粉0.5份；二苯甲酮类聚合物0.5份；苯并三唑类聚合物1份；水杨酸酯类聚合物0.5份；受阻胺类聚合物0.5份；抗氧剂1010 0.5份；抗氧剂168 0.2份；抗氧剂1076 0.3份；抗氧剂1098 0.3份；抗氧剂DLTP0.5份；抗氧剂DLSP0.2份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合5分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合5分钟；
d：将c步骤所得混合物在300℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
实施例3
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、耐候剂和抗氧剂，增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷和溴化聚苯乙烯的混合物；阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌的混合物；耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物和水杨酸酯类聚合物的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098和抗氧剂DLTP的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体5份；ABS高胶粉5份；MBS3份；溴代三嗪2份；十溴二苯乙烷3份；溴化聚苯乙烯1份；三氧化二锑0.4份；五氧化二锑0.8份；锑酸钠1份；硼酸锌0.5份；钛白粉0.2份；二苯甲酮类聚合物0.3份；苯并三唑类聚合物0.6份；水杨酸酯类聚合物0.1份；抗氧剂1010 0.2份；抗氧剂168 0.2份；抗氧剂1098 0.2份；抗氧剂DLTP1份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合4分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合4分钟；
d：将c步骤所得混合物在250℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
实施例4
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、耐候剂和抗氧剂，增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂的混合物；阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑和硼酸锌的混合物；耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物和受阻胺类聚合物的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098和抗氧剂DLSP的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体7份；ABS高胶粉8份；MBS6份；溴代三嗪4份；十溴二苯乙烷2份；溴化聚苯乙烯4份；溴化环氧树脂1份；三氧化二锑0.8份；五氧化二锑1.2份；硼酸锌1.5份；钛白粉0.3份；二苯甲酮类聚合物1份；苯并三唑类聚合物0.2份；受阻胺类聚合物0.5份；抗氧剂1010 0.3份；抗氧剂1076 0.5份；抗氧剂1098 0.4份；抗氧剂DLSP0.3份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合3.5分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合4分钟；
d：将c步骤所得混合物在265℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
实施例5
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、耐候剂和抗氧剂，增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂的混合物；阻燃协效剂为五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌的混合物；耐候剂为钛白粉、苯并三唑类聚合物和水杨酸酯类聚合物的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂DLTP和抗氧剂DLSP的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体5份；ABS高胶粉6份；MBS6份；溴代三嗪3份；溴化聚苯乙烯3份；溴化环氧树脂2份；五氧化二锑1.5份；锑酸钠0.6份；硼酸锌0.7份；钛白粉0.1份；苯并三唑类聚合物0.4份；水杨酸酯类聚合物0.3份；抗氧剂1010 0.4份；抗氧剂168 0.1份；抗氧剂1076 0.2份；抗氧剂1098 0.3份；抗氧剂DLTP0.2份；抗氧剂DLSP0.1份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合4分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合3.5分钟；
d：将c步骤所得混合物在280℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
实施例6
本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料主要包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、耐候剂和抗氧剂，增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉的混合物；阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂的混合物；阻燃协效剂为三氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌的混合物；耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、水杨酸酯类聚合物和受阻胺类聚合物的混合物；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂DLTP和抗氧剂DLSP的混合物。上述组分含量按质量分数算分别为聚碳酸脂树脂100份；热塑性弹性体3份；ABS高胶粉4份；MBS2份；溴代三嗪1份；十溴二苯乙烷0.5份；溴化聚苯乙烯1份；溴化环氧树脂1份；三氧化二锑0.5份；锑酸钠1份；硼酸锌1份；钛白粉0.2份；二苯甲酮类聚合物0.3份；水杨酸酯类聚合物0.3份；受阻胺类聚合物0.2份；抗氧剂1010 0.3份；抗氧剂168 0.2份；抗氧剂1076 0.2份；抗氧剂DLTP0.3份；抗氧剂DLSP0.2份。该耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂、耐候剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合4.5分钟；
c：常温下加入阻燃剂和阻燃协效剂置于高速混合机中混合4分钟；
d：将c步骤所得混合物在270℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
该耐寒阻燃聚碳酸脂制品在-40℃的环境下放置4小时后，用2.5磅重的实心球在1米高度落下，制品不破裂。同时，本发明的耐寒阻燃聚碳酸脂制品达到UL-94 1.6mm的V0标准。
表1
Figure BSA00000409630300091

Claims (8)

1.一种耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料包括聚碳酸脂树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂及耐候剂，各组分的含量按质量分数算分别为：聚碳酸脂树脂100份；增韧剂2-30份；阻燃剂3-20份；阻燃协效剂1-5份；抗氧剂0-2份；耐候剂0-3份。
2.根据权利要求1所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述增韧剂为具有核-壳结构的多元共聚物。
3.根据权利要求2所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述增韧剂为热塑性弹性体、MBS和ABS高胶粉中的一种或上述成分按任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述阻燃剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯和溴化环氧树脂中的一种或上述成分按任意比例混合。
5.根据权利要求1所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述耐候剂为钛白粉、二苯甲酮类聚合物、苯并三唑类聚合物、水杨酸酯类聚合物和受阻胺类聚合物中的一种或上述成分按任意比例混合。
6.根据权利要求1所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠和硼酸锌中的一种或上述成分按任意比例混合。
7.根据权利要求1所述的耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂DLTP和抗氧剂DLSP中的一种或上述成分按任意比例混合。
8.一种上述耐寒阻燃聚碳酸脂合金材料的制备方法，该方法由以下步骤组成：
a：按上述比例称取原料备用；
b：将聚碳酸脂树脂、增韧剂和抗氧剂在常温下置于高速混合机中混合3-5分钟；
c：常温下加入阻燃剂、阻燃协效剂和耐候剂置于高速混合机中混合3-5分钟；
d：将c步骤所得混合物在240-300℃下通过双螺杆挤出机挤出造粒；
e：将d步骤得出的粒料置于均化罐内均化即可。
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