CN102558821A - 一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料及组合物制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，该材料包括如下组分：聚碳酸酯70%～90%、阻燃剂2%～20%、导热剂1%～5%、相容剂2%～6%、偶联剂1%～3%、其他助剂0.3%～0.5%；由这种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂制成的组合物制备方法包括以下步骤：A、机械预混合；B、熔融混合；C、冷却切粒；D、制膜。本发明的优点是，这种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料有很好的导热功能，阻燃效率高,不含卤素,耐高温。

Description

一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料及组合物制备方法

技术领域

本发明涉及一种材料，尤其是涉及一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料及组合物制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种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、绝缘性能优良，是五大工程塑料中唯一具有很好透明性的产品，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，随着其在各种电子/电气仪表板，台式计算机、手提电脑、视屏录像机、彩色电视机、复印机等的外壳和重要电子电气零部件以及汽车的仪表板、耐热电器壳体等领域应用越来越广，签于微电子的高度集成化、器件的小型化，对聚碳酸酯的导热散热性能、阻燃性能提出较高的要求，很多场合需要其导热系数（λ）达到1.0 w/m.K以上,阻燃等级要求厚度0.4mm以上的达到V-0级。

聚碳酸酯本身的导热性能不好，其导热系数约为0.2w/m.K, 其具有一定的自熄性，燃烧时会放出CO2，其阻燃性能优于一般塑料，。但是某些阻燃要求高的场合则需要对其进一步提高阻燃等级。在保持聚碳酸酯原有优良综合性能的基础上提高其导热性能与阻燃性能，对扩展其应用领域意义重大。通过在聚碳酸酯中添加导热剂与阻燃剂可以一定程度地获得导热性能与阻燃性，但这些助剂的加入会导致聚碳酸酯本身的性能严重损失，无法正常使用，更不能用于加工生产薄膜产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好导热性能、阻燃性能、耐温性及可加工性的一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料及组合物制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：这种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，该材料包括如下组分：聚碳酸酯70%～90%、阻燃剂2%～20%、导热剂1%～5%、相容剂2%～6%、偶联剂1%～3%、其他助剂0.3%～0.5%。

优选的，所述聚碳酸酯平均分子量为10000～40000。

优选的，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，该无卤阻燃剂优选硅系阻燃剂复配含氟的磺酸盐，或采用磷系阻燃剂复配无机填充物；所述硅系阻燃剂以甲基苯基硅氧烷为主体复配全氟丁基碘酸钾盐，并配以含氟防滴剂为阻燃体系；所述磷系阻燃体系选用环状磷酸酯的化合物、无机填料，如滑石粉体或云母粉体并以含氟防滴剂为阻燃体系。

优选的，所述导热剂为Al2O3 、 ALN、SIC或BN无机填料，优选纳米级的ALN。

优选的，所述的相容剂为含有苯乙烯类或酯类嵌段共聚物或马来酸酐接枝物。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

优选的，所述的其他助剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；并且为常规市售的抗氧剂，如抗氧剂1010，抗氧剂168或两者的复配成份。

优选的，所述组合物导热系数达到1.0w/m.K以上，表面电阻率大于1015Ω.cm.，阻燃等级达到V-0。

一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂组合物制备方法，包括以下步骤：

A、机械预混合：将各组分的阻燃剂及其他助剂按比例加入聚碳酸酯粉体中，在高速混料机中充分均匀混合搅拌；

B、熔融混合：将高速混合好的混合物放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，螺杆转速控制在15～45转/分；

C、冷却切粒：熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成，粒子呈半透明状；

D、制膜：将制得的粒子投入成型装置进行制膜成型。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料有很好的导热功能，阻燃效率高,不含卤素,耐高温。

具体实施方式：

下面通过具体实施方式对本发明进行详细描述：

对比实施例：

配方组成：                           添加比（质量分数：%）

聚碳酸酯粉体                               88.5

复配阻燃剂（硅系复配）                5

导热剂（ALN）                            0

相容剂                                        3

偶联剂                                        3

其他助剂                                     0.5

实施例1：

配方组成：                           添加比（质量分数：%）

聚碳酸酯粉体                               87.5

复配阻燃剂（硅系复配）                5

导热剂（ALN）                            1

相容剂                                        3

偶联剂                                        3

其他助剂                                     0.5

实施例2：

配方组成：                           添加比（质量分数：%）

聚碳酸酯粉体                              86.5

复配阻燃剂（硅系复配）                5

导热剂（ALN）                            2

相容剂                                        3

偶联剂                                        3

其他助剂                                     0.5

实施例3：

配方组成：                           添加比（质量分数：%）

聚碳酸酯粉体                               77.5

复配阻燃剂（磷系复配）                15

导热剂（ALN）                            1

相容剂                                        3

偶联剂                                        3

其他助剂                                     0.5

实施例4：

配方组成：                           添加比（质量分数：%）

聚碳酸酯粉体                               76.5

复配阻燃剂（磷系复配）                15

导热剂（ALN）                             2

相容剂                                         3

偶联剂                                         3

其他助剂                                      0.5

应用于上述导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂组合物制备方法，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、导热剂、相容剂和偶联剂，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，经过熔融挤出，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。

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，得到的导热无卤阻燃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性能对比表：

性能（T: 0.5mm）	对比实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						拉伸强度（Mpa）	65	68	67	60	65
断裂伸长度(%)	140	110	85	85	60
						导热率（w/m.K）	0.2	1.0	1.5	0.9	1.4
表面电阻率（Ω.cm）	1015	1015	1015	1015	1015
						阻燃等级	V-0	V-0	V-0	V-0	V-0
HDT（℃，0.45Mpa）	125	125	125	100	100
						耐折叠性	○	○	△	△	×
表面品质	○	○	○	○	○

注： ○=良好              △= 一般               ×=差

从以上表中可以看出，通过添加导热剂，有效的提高了聚碳酸酯薄膜的导热系数，并且薄膜产品的物理性能与热性能没有大的变化。通过对比，可以得出，添加硅系复配阻燃的产品，各方面的性能均很优异；由于导热剂为无机材料，随添加量的增加，材料的力学性能会有所损失；对于磷系阻燃的产品，阻燃剂本身会导致材料的耐温性下降，导热剂本身并没有产生对耐温性的影响，对于耐折叠性能，导热剂的过份添加会导致材料的韧性下降，出现产品性能恶化。以上数据作为参考，不作为最终在生产中的实际数值。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，该材料包括如下组分：聚碳酸酯70%～90%、阻燃剂2%～20%、导热剂1%～5%、相容剂2%～6%、偶联剂1%～3%、其他助剂0.3%～0.5%。

2.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述聚碳酸酯平均分子量为10000～40000。

3.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述阻燃剂为无卤阻燃剂，该无卤阻燃剂优选硅系阻燃剂复配含氟的磺酸盐，或采用磷系阻燃剂复配无机填充物；所述硅系阻燃剂以甲基苯基硅氧烷为主体复配全氟丁基碘酸钾盐，并配以含氟防滴剂为阻燃体系；所述磷系阻燃体系选用环状磷酸酯的化合物、无机填料，如滑石粉体或云母粉体并以含氟防滴剂为阻燃体系。

4.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述导热剂为Al2O3 、 ALN、SIC或BN无机填料，优选纳米级的ALN。

5.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述的相容剂为含有苯乙烯类或酯类嵌段共聚物或马来酸酐接枝物。

6.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

7.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述的其他助剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂；并且为常规市售的抗氧剂，如抗氧剂1010，抗氧剂168或两者的复配成份。

8.根据权利要求1所述的导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂材料，其特征是，所述组合物导热系数达到1.0w/m.K以上，表面电阻率大于10¹⁵Ω.cm.，阻燃等级达到V-0。

9.一种导热无卤阻燃聚碳酸酯树脂组合物制备方法，其特征是，包括以下步骤：

A、机械预混合：将各组分的阻燃剂及其他助剂按比例加入聚碳酸酯粉体中，在高速混料机中充分均匀混合搅拌；

B、熔融混合：将高速混合好的混合物放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，螺杆转速控制在15～45转/分；

C、冷却切粒：熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成，粒子呈半透明状；

D、制膜：将制得的粒子投入成型装置进行制膜成型。