CN102250459A - 一种聚碳酸酯合金组合物、薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚碳酸酯合金组合物、薄膜及其制备方法，其组分包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺，其特征在于其组分还包括磷氮系阻燃剂；其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。其制备方法中的双螺杆挤出机包括依次相邻排布的第1至第9温控区：290℃~310℃，模头的温度为310℃；在输送料段的末端和计量段分别设有与真空泵相连接的抽真空口。薄膜是由聚碳酸酯合金组合物颗粒用压片机压成膜片。本发明的组合物、薄膜物理机械性能良好，阻燃性能和耐热性能极其优异，可以通过模塑、挤出和压延成型。本发明的组合物尤其适合制作高耐热性、高阻燃性的薄膜。

Description

一种聚碳酸酯合金组合物、薄膜及其制备方法
技术领域
 本发明涉及热塑性工程塑料，特别是涉及一种聚碳酸酯合金组合物、薄膜及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯（Polycarbonate，缩略词为PC）是综合性能优良的热塑性工程塑料，其自身的阻燃性可以达到的燃烧等级为UL94 V2级，优于一般的塑料，但仍然难以满足电子、电气和办公设备等领域对材料阻燃性的高要求，仍需要通过改性手段来获得具有高阻燃性的阻燃材料。
聚醚酰亚胺（Polyetherimide，缩略词为PEI）又称为聚双酚A四酰亚胺，其固有阻燃性优于PC，其氧指数高达47%，燃烧等级为UL94 V-0级，热变形温度为198~208℃，可以在160~170℃下长期使用，允许间歇最高使用温度为200℃，但存在缺口冲击强度低、成型加工非常困难和单独使用成本高昂的缺陷。
共混合金化是PC改性的一种重要手段，PEI的加入可以极大地提升PC的耐热性，一定程度地增强PC的阻燃性，对PC的其它性能也有不同幅度的提高，并且可以保持PC较高的缺口冲击强度。然而，PC/PEI共混合金自身的阻燃性，还是难以满足某些应用领域对薄膜的高阻燃性要求，有必要对PC/PEI共混合金进一步进行阻燃改性。
现有常用于PC的阻燃剂主要为溴系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂，如十溴二苯醚、聚二溴苯醚、四溴双酚A 、全氟丁基磺酸钾、三苯基磷酸酯和间苯二酚双磷酸酯。有的对环境和生物健康会产生损害，西欧、北美和日本等工业发达国家或地区已经先后颁布并实施了禁止使用卤系阻燃剂的指令；有的无法使薄膜制品达到较高的阻燃要求，有的无法满足有高耐热要求的应用领域；有的工艺复杂，价格昂贵，难以普及且无法满足薄膜制品对阻燃性的高要求。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种高耐热性、高阻燃性的聚碳酸酯合金组合物。
本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，一种高耐热性、高阻燃性的聚碳酸酯合金组合物制备方法。
本发明所要解决的再一个技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种具有高耐热性、高阻燃性的聚碳酸酯合金薄膜。
    本发明的聚碳酸酯合金组合物技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种聚碳酸酯合金组合物，其组分包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺。
这种聚碳酸酯合金组合物的特点是：
其组分还包括磷氮系阻燃剂，所述磷氮系阻燃剂阻燃效率高，有极好的热稳定性，并且对基材树脂的耐温性如热变形温度影响极小。
其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
本发明的聚碳酸酯合金组合物技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有10～25重量份的聚醚酰亚胺，以及含有8～12重量份的磷氮系阻燃剂。
更优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有15～20重量份的聚醚酰亚胺，
所述聚碳酸酯是通过光气法或酯交换法得到的聚合物中的一种或至少两种的组合。
优选的是，所述聚碳酸酯是芳族聚碳酸酯，由2,2-二（4-羟基苯基）丙烷（双酚A）制得。
所述聚碳酸酯的数均分子量为10000～100000。
优选的是，所述聚碳酸酯的数均分子量为15000-35000。
优选的是，所述磷氮系阻燃剂的磷/氮复合含量≥18% 。
更优选的是，所述磷氮系阻燃剂的磷/氮复合含量≥25% 。
所述聚碳酸酯合金组合物的组分还包括抗滴落剂，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~5.0重量份抗滴落剂。所述抗滴落剂能有效的防止燃烧时产生的熔融滴落现象，并且对缩短燃烧时间有显著作用。
优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~1.0重量份抗滴落剂。
更优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.2~0.8重量份抗滴落剂。
所述聚碳酸酯合金组合物的组分还包括增强剂、增塑剂、脱膜剂、发泡剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和抗静电剂中的至少一种，每100重量份聚碳酸酯中含有总量至多为5重量份。
本发明的聚碳酸酯合金组合物制备方法技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种聚碳酸酯合金组合物制备方法，包括按照设定的各组分及其重量份混合后投置于双螺杆挤出机中熔融、挤出和制造颗粒。
这种聚碳酸酯合金组合物制备方法的特点是：
所述双螺杆挤出机包括依次相邻排布的第1至第9温控区，其中第1至第2温控区的温度为290℃，第3至第4温控区的温度为300℃，第5至第6温控区的温度为305℃，第7至第8温控区的温度为310℃，第9温控区的温度为310℃，模头的温度为310℃。
所述双螺杆挤出机在输送料段的末端和计量段分别设有与真空泵相连接的抽真空口。
所述设定的各组分及其重量份如下：
以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
本发明的聚碳酸酯合金组合物制备方法技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有10～25重量份的聚醚酰亚胺，以及含有8～12重量份的磷氮系阻燃剂。
更优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有15～20重量份的聚醚酰亚胺
所述聚碳酸酯合金组合物的组分还包括抗滴落剂，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~5.0重量份抗滴落剂。
优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~1.0重量份抗滴落剂。
更优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.2~0.8重量份抗滴落剂。
所述聚碳酸酯合金组合物的组分还包括增强剂、增塑剂、脱膜剂、发泡剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和抗静电剂中的至少一种，每100重量份聚碳酸酯中含有总量至多为5重量份。
本发明的高耐热性高阻燃性聚碳酸酯制备方法技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
所述各组分及其重量份混合，是在速度为30~50转/分钟的中速混合器中混合15~20分钟。
本发明的聚碳酸酯合金薄膜技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种聚碳酸酯合金薄膜，将按照设定的各组分及其重量份混合后投置于双螺杆挤出机所制造的颗粒用压片机压成膜片。
这种聚碳酸酯合金薄膜的特点是
所述设定的各组分及其重量份如下：
以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有10～25重量份的聚醚酰亚胺，以及含有8～12重量份的磷氮系阻燃剂。
更优选的是，其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有15～20重量份的聚醚酰亚胺
所述聚碳酸酯合金薄膜的组分还包括抗滴落剂，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~5.0重量份抗滴落剂。
优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~1.0重量份抗滴落剂。
更优选的是，每100重量份聚碳酸酯中含有0.2~0.8重量份抗滴落剂。
所述聚碳酸酯合金薄膜组分还包括增强剂、增塑剂、脱膜剂、发泡剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和抗静电剂中的至少一种，每100重量份聚碳酸酯中含有总量至多为5重量份。
本发明的聚碳酸酯合金薄膜技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
    所述压片机压成膜片的厚度为0.1~0.8mm。
    本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明的聚碳酸酯合金组合物、薄膜，物理机械性能良好，阻燃性能和耐热性能极其优异，可以通过模塑、挤出和压延成型。本发明的聚碳酸酯合金组合物尤其适合制作高耐热性、高阻燃性的薄膜。
具体实施方式
下面结合五个具体实施方式以及与五个对照例的对比对本发明进行说明。
聚碳酸酯合金组合物的组分如下：
聚碳酸酯（A）
代号 牌号 出品商 熔融指数
A-1 PC 131R 美国通用电气公司 3.5 g/10min
A-2 PC L-1225L 日本帝人株式会社 20g/10min
A-3 PC 201-15 美国陶氏化学公司 15g/10min
A-4 PC 2805 德国拜尔公司 10g/10min
        聚酰亚胺（B）
代号 牌号 出品商
B-1 E1000 沙特基础工业公司（SABIC）
B-2 2100HF 美国增强热塑性塑料公司（RTP）
磷氮系阻燃剂（C）
代号 牌号
C-1 SR020
C-2 YS-PC703
抗滴落剂（D）
代号 牌号 类型 出品商
D-1 TF-1645 悬浮型 美国明尼苏达矿务及制造业公司（3M）
D-2 FA-500 分散型 日本大金工业株式会社
将组合物颗粒用压片机压成片材，然后剪切成125mm×13mm×3.0mm、125mm×13mm×1.5mm和130mm×6.5mm×3.0mm的样条。
将125mm×13mm×3.0mm和125mm×13mm×1.5mm的样条用垂直燃烧法测试阻燃性，并将130mm×6.5mm×3.0mm的样条用承德大华试验机有限公司出品的XZT-100A氧指数测定仪测试氧指数。
将组合物颗粒用压片机压成0.3mm厚度的薄膜，测试0.3mm厚度薄膜的阻燃性。
将组合物颗粒用压片机压成0.1mm厚度的薄膜，将薄膜放在设定温度的烘箱中，观察薄膜是否变形，以此来测试薄膜的耐温性。
表1是具体实施方式1的组合物的各组分及其重量份，以及与对照例1的性能测试结果对比。
表1
组分/性能 具体实施方式1 对照例1
A-1 100份 100份
B-1 15份 ——
C-1 8份 ——
D-1 0.3份 ——
阻燃性（3.0mm） V-0 V-2
阻燃性（1.5mm） V-0 V-2
阻燃性（0.3mm） V-0 V-2
氧指数（3.0mm） 42 26
耐热性（0.1mm）140℃，10小时 不变形 变形
表2是具体实施方式2的组合物的各组分及其重量份，以及与对照例2的性能测试结果对比。
表2
组分/性能 具体实施方式2 对照例2
A-2 100份 100份
B-1 20份 ——
B-2 —— ——
C-2 10份 10份
D-2 0.2份 0.2份
阻燃性（3.0mm） V-0 V-0
阻燃性（1.5mm） V-0 V-0
阻燃性（0.3mm） V-0 V-1
氧指数（3.0mm） 46 34
耐热性（0.1mm）140℃，10小时 不变形 变形
表3是具体实施方式3的组合物的各组分及其重量份，以及与对照例3的性能测试结果对比。
表3
组分/性能 具体实施方式3 对照例3
A-2 100份 100份
B-1 —— ——
B-2 20份 ——
C-2 10份 10份
D-2 0.2份 0.2份
阻燃性（3.0mm） V-0 V-0
阻燃性（1.5mm） V-0 V-0
阻燃性（0.3mm） V-0 V-1
氧指数（3.0mm） 45 35
耐热性（0.1mm）140℃，10小时 不变形 变形
表2和表3表明：组合物中聚醚酰亚胺的加入对组合物的阻燃性和耐热性有较大影响，当组合物中含有聚醚酰亚胺时，组合物的阻燃性和耐热性明显提高，氧指数也大幅度提升；组合物中不添加聚醚酰亚胺时，用组合物树脂所制得的薄膜无法满足耐温要求，而当添加了聚醚酰亚胺之后，用组合物树脂所制得的0.1mm厚薄膜可以在高温下烘烤而不变形。本发明的聚碳酸酯合金组合物有效保留了聚醚酰亚胺高耐热性的特性。
表4是具体实施方式4的组合物的各组分及其重量份，以及与对照例4的性能测试结果对比。
表4
组分/性能 具体实施方式4 对照例4
A-3 100份 100份
B-1 18份 18份
B-2 —— ——
C-1 12份 ——
D-1 0.3份 0.3份
阻燃性（3.0mm） V-0 V-0
阻燃性（1.5mm） V-0 V-0
阻燃性（0.3mm） V-0 V-1
氧指数（3.0mm） 46 37
耐热性（0.1mm）140℃，10小时 不变形 不变形
表5是具体实施方式5的组合物的各组分及其重量份，以及与对照例5的性能测试结果对比。
表5
组分/性能 具体实施方式5 对照例5
A-3 100份 100份
B-1 —— ——
B-2 18份 18份
C-1 12份 ——
D-1 0.3份 0.3份
阻燃性（3.0mm） V-0 V-0
阻燃性（1.5mm） V-0 V-0
阻燃性（0.3mm） V-0 V-1
氧指数（3.0mm） 48 35
耐热性（0.1mm）140℃，10小时 不变形 不变形
表4、表5表明：组合物中不含有.磷氮系阻燃剂时，组合物的阻燃性无法满足薄膜的高阻燃要求。添加了.磷氮系阻燃剂，使组合物的阻燃性增加，使0.3mm厚的薄膜可以达到UL 94 V-0的高阻燃级别。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯合金组合物，其组分包括聚碳酸酯、聚醚酰亚胺，其特征在于：
其组分还包括磷氮系阻燃剂；
其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
2.如权利要求1所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
其组分重量份以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有10～25重量份的聚醚酰亚胺，以及含有8～12重量份的磷氮系阻燃剂。
3.如权利要求1或2所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
所述聚碳酸酯是芳族聚碳酸酯。
4.如权利要求3所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
所述聚碳酸酯是通过光气法或酯交换法得到的聚合物中的一种或至少两种的组合。
5.如权利要求4所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
所述聚碳酸酯的数均分子量为10000～100000。
6.如权利要求5所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
所述磷氮系阻燃剂的磷/氮复合含量≥18% 。
7.如权利要求6所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
其组分还包括抗滴落剂，每100重量份聚碳酸酯中含有0.1~5.0重量份抗滴落剂。
8.如权利要求7所述的聚碳酸酯合金组合物，其特征在于：
其组分还包括增强剂、增塑剂、脱膜剂、发泡剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和抗静电剂中的至少一种，每100重量份聚碳酸酯中含有总量至多为5重量份。
9.一种聚碳酸酯合金组合物制备方法，包括按照设定的各组分及其重量份混合后投置于双螺杆挤出机中熔融、挤出和制造颗粒，其特征在于：
所述双螺杆挤出机包括依次相邻排布的第1至第9温控区，其中第1至第2温控区的温度为290℃，第3至第4温控区的温度为300℃，第5至第6温控区的温度为305℃，第7至第8温控区的温度为310℃，第9温控区的温度为310℃，模头的温度为310℃；
所述双螺杆挤出机在输送料段的末端和计量段分别设有与真空泵相连接的抽真空口；
所述设定的各组分及其重量份如下：
以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
10.一种聚碳酸酯合金薄膜，将按照设定的各组分及其重量份混合后投置于双螺杆挤出机所制造的颗粒用压片机压成膜片，其特征在于：
所述设定的各组分及其重量份如下：
以聚碳酸酯的总重量为基准，每100重量份聚碳酸酯中含有5～35重量份的聚醚酰亚胺，以及含有3～20重量份的磷氮系阻燃剂。
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