CN103044888A

CN103044888A - Pc复合材料、其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103044888A
Application number: CN2012105835855A
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 肖剑波
Original assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Anhui New Material Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103044888B

Abstract

本发明适用于工程塑料领域，提供了一种PC复合材料、其制备方法和应用。本发明PC复合材料，使用碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐、磷酸酯类化合物、具有反应性官能团的聚硅氧烷化合物作为阻燃剂，使PC复合材料的阻燃性能得到大大提高，而且不损伤PC的红外透光率，实现PC复合材料具有优异的红外透过率及阻燃性能。本发明PC复合材料制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

Description

PC复合材料、其制备方法和应用

技术领域

本发明属于工程塑料领域，尤其涉及一种PC复合材料、其制备方法和应用。

背景技术

红外透射材料因具有良好的红外透明性与较宽的透射波段，而被广发应用于红外成像与制导技术中，如：透镜、棱镜、窗口、滤光片等材料。塑料是一种无定形态高分子聚合物,一些塑料在红外或远红外波段有良好的透过率,因而可以用来制备红外窗口、透镜等。最常见的红外塑料包括:丙烯酸脂和乙)甲基丙烯酸脂有机玻璃,聚乙烯、聚丙烯塑料,聚四氟乙烯、聚四甲基戊烯塑料等；目前塑料已广泛地用于红外报警、红外监控及传感等民用或警用领域。

聚碳酸酯以其独特的高透光率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点，在光学领域占有极其重要的位置。而在电子电器领域，要求材料具有阻燃特性。目前，无卤阻燃已成为全球的一种趋势。当前，采用溴系或磷系等阻燃剂的环保型聚碳酸酯，阻燃性虽强，但要想制成更薄的光学制品，就需要更一步提高其阻燃性能。在现有的阻燃剂体系中，主要有磷系阻燃剂和溴系阻燃剂两大类，这两类阻燃剂用于PC，虽能大大增强PC的阻燃性能，但降低了PC红外通过率。在使用炭黑类材料制备黑色聚碳酸酯时，由于炭黑对红外的散射和部分的红外吸收，从而降低了红外透射。通过调节透明红、透明黄、透明蓝色粉之间的比例以及添加比例可以调节可见光的透过率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种PC复合材料，解决现有技术中红外透射材料阻燃性能差的技术问题。

本发明是这样实现的，

一种PC复合材料，包括如下重量百分比的组分：

上述PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

按配方称取聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂、色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂及色粉；

将所述聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂混合，得到第一混合物；

将所述色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂及其它助剂混合，得到第二混合物；

将所述第一混合物和第二混合物混合，加入色粉，混合后熔融挤出，得到PC复合材料。

本发明进一步提供上述PC复合材料在监控器、报警器中等电子电器领域中的应用。

本发明PC复合材料，通过使用碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐、磷酸酯磷酸酯类化合物、具有反应性官能团的聚硅氧烷化合物作为阻燃剂，在配合其他组分，使PC复合材料的阻燃性能得到大大提高，而且不损伤PC的红外透光率，实现PC复合材料具有优异的红外透过率及阻燃性能。本发明PC复合材料制备方法，使用碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐、磷酸酯磷酸酯类化合物、具有反应性官能团的聚硅氧烷化合物作为阻燃剂为改性剂改性聚碳酸酯，使PC复合材料的阻燃性能得到大大提高，而且其PC的红外透光率不受到损伤，并且通过调节透明红、透明黄、透明蓝色粉之间的比例以及添加比例可以调节可见光的透过率。本发明PC复合材料制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种PC复合材料，包括如下重量百分比的组分：

具体地，该聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸脂，中高粘，其熔融指数MFI在7～10g/10MIN，例如，PC选择帝人生产的1250Y。该碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂选自二苯基硫化物-4，4’-二磺酸二钠、二苯基硫化物-4，4’-二磺酸二钾、5-磺基异酞酸钾、5-磺基异酞酸钠、聚乙烯对苯二甲酸多磺酸多钠、1-甲氧基萘-4-磺酸钙、4-月桂基苯基醚二磺酸二钠、聚(2，6-二甲基亚苯基氧化物)多磺酸多钠、聚(1，3-亚苯基氧化物)多磺酸多钠、聚(1，4-亚苯基氧化物)多磺酸多钠、聚(2，6-二苯基亚苯基氧化物)多磺酸多钾、聚(2-氟代-6-丁基亚苯基氧化物)聚磺酸锂、苯磺酸酯的磺酸钾、苯磺酸钠、苯磺酸锶、苯磺酸镁、对苯二磺酸二钾、萘-2，6-二磺酸二钾、联苯-3，3’-二磺酸钙、二苯基砜-3-磺酸钠、二苯基砜-3-磺酸钾、二苯基砜-3，3’-二磺酸二钾、二苯基砜-3，4’-二磺酸二钾、α，α，α-三氟苯乙酮-4-磺酸钠、二苯甲酮-3，3’-二磺酸二钾、噻吩-2，5-二磺酸二钠、噻吩-2，5-二磺酸二钾、噻吩-2，5-二磺酸钙、苯并噻吩磺酸钠、二苯基亚砜-4-磺酸钾、萘磺酸钠的福尔马林缩合物、以及蒽磺酸钠的福尔马林缩合物等。优选二苯基砜-3-磺酸钾以及二苯基砜-3，3’-二磺酸二钾，特别优选它们的混合物。

该碱金属芳砜磺酸盐的碱金属可以是锂、钠、钾、铷、铯；碱土金属芳砜磺酸盐的碱土金属可以是铍、镁、钙、锶以及钡，更优选的是碱金属里钾盐。磷酸酯类阻燃剂为苯膦酰氯与双酚类化合物聚合的膦酸酯类化合物。

该聚有机硅氧烷聚合物的基本结构如下：R¹aR²bSiO_(4-a-b)/2；R¹选自烷氧基、羟基、羧基、氨基或巯基，R²选自碳原子数为1-14的烃基，其中，0<a≤3,0<b≤3,0<a+b≤3。聚硅氧烷化合物选满足以下基本结构：R¹aR²bSiO_(4-a-b)/2……(1),R¹表示反应性官能团，如：烷氧基、羟基、羧基、氨基、巯基等。R²表示碳原子数为1-14的烃基，基本结构如：(CH₃)₃SiO_1/2、H(CH₃)₂SiO_1/2、H₂(CH₃)SiO_1/2、(CH₃)2(CH₂＝CH)SiO_1/2、(CH₃)₂(C₆H₅)SiO_1/2、(CH₃)(C₆H₅)(CH₂＝CH)SiO_1/2等的单官能度硅氧烷单元；(CH₃)2SiO、H(CH₃)SiO、H₂SiO、H(C₆H₅)SiO、CH₃)(CH₂＝CH)SiO、(C₆H₅)₂SiO等的二官能度硅氧烷单元；(CH₃)SiO_3/2、(C₃H₇)SiO_3/2、HSiO_3/2、(CH₂＝CH)SiO_3/2、(C₆H₅)SiO_3/2等的三官能度硅氧烷单元。

理想的是在熔融混炼中分散良好的物质。可以是液体，也可以是固体粉末。该抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂。例如：CORIS生产的DB105该色泽保护剂为季戊四醇硬脂酸脂，例如，汽巴（CIBA）公司生产Irganox168。该的耐高温抗氧剂为445或者627或者两者的混合物。该的润滑剂为TAF或者PETS或者两者的混合物。该紫外线吸收为UV-5411、UV-234、UV-239、UV-3808PP5任一种或者它们的混合物。该色粉为透明红、透明黄；透明蓝色粉的复配体，透明红如：拜耳朗盛的透明红EG、透明红E2G透明黄如：二甲基黄、日本住友的透明黄HLR，拜耳朗盛的透明黄6G，透明黄4G；透明蓝如：拜耳朗盛的透明蓝2B,透明蓝RR,该透明红、透明黄、透明蓝色粉以相等或者不等的比例混合。

进一步，还包括重量百分比为0.5-1.5%的其他助剂，所述其他助剂选自热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、脱模剂、发泡剂任一种或者它们的混合物。本发明PC复合材料，通过使用碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐及磷酸酯阻燃剂，在配合其他组分，使PC复合材料的阻燃性能得到大大提高，而且不损伤PC的红外透光率，实现PC复合材料具有优异的红外透过率及阻燃性能。

本发明实施例进一步提供上述PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

步骤S01，提供原料：

步骤S02，制备第一混合物：

将该聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂混合，得到第一混合物；

步骤S03，制备第二混合物：

将该色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂混合，得到第二混合物；

步骤S04，熔融挤出

将该第一混合物和第二混合物混合，加入色粉，混合后熔融挤出，得到PC复合材料。

具体地，步骤S01中，该聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂、色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂及色粉和前述相同，在此不重复阐述，进一步，还包括重量百分比为0.5-1.5%的其他助剂。该其他助剂和前述的相同，在此不重复阐述。

步骤S02中，将步骤S01中的聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂混合均匀，得到第一混合物

步骤S03中，将步骤S01中的色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂，混合均匀，得到第二混合物；

步骤S04中，将第一混合物、第二混合物混合，加入色粉，搅拌均匀，得到PC复合材料前躯体，将该前躯体熔融挤出，造粒，即得到PC复合材料。挤出设备可以为单螺杆或双螺杆挤出机，挤出步骤中工艺条件为：

一区温度160-180℃，二区温度230-260℃，三区温度250-280℃，四区温度250-280℃，五区温度250-280℃，六区温度250-280℃七区温度260-280℃，八区温度270-280℃，模头温度为280-290℃，停留时间1~2min，压力为12-18MPa。

本发明PC复合材料制备方法，使用碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐及磷酸酯阻燃剂作为改性剂改性聚碳酸酯，使PC复合材料的阻燃性能得到大大提高，而且其PC的红外透光率不受到损伤，本发明PC复合材料制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产。

本发明实施例进一步提供上述PC复合材料在监控器、报警器中的应用。

以下结合具体实施例对上述PC复合材料制备方法进行详细阐述。

实施例一

本发明实施例PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

提供如下重量百分比的组分：

将该聚碳酸酯、碱金属、碱土金属的芳砜磺酸盐阻燃剂、磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷化合物、抗滴落剂混合，得到第一混合物；

将该泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂混合，得到第二混合物；

将该第一混合物和第二混合物混合，加入色粉，混合后熔融挤出，得到PC复合材料，挤出处理的工艺条件为：

一区温度160℃，二区温度230℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃七区温度260℃，八区温度270℃，模头温度为280℃，停留时间1min。

实施例二

本发明实施例PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

提供如下重量百分比的组分：

一区温度170℃，二区温度240℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃七区温度270℃，八区温度275℃，模头温度为285℃，停留时间1.5min，。

实施例三

本发明实施例PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

提供如下重量百分比的组分：

一区温度180℃，二区温度260℃，三区温度280℃，四区温度280℃，五区温度280℃，六区温度280℃七区温度280℃，八区温度280℃，模头温度为290℃，停留时间2min。

性能测试：

测试标准为美国标准。拉伸强度标准：ASTMD638，试样类型为I型，样条尺寸为57mm*13mm*3.2mm(有效尺寸)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度标准：ASTM D790，样条尺寸为128mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为20mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTM D256，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm；缺口剩余·

从实施例与对比例对比分析，改性前后的物理力学性能基本相当，材料从不阻燃转变为阻燃，同时材料的透光率<2%，材料红外透过率（2mm厚度）>88%.

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种PC复合材料，包括如下重量百分比的组分：

2.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔融指数为7～10g/10分钟。

3.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于，所述碱金属芳砜磺酸盐的碱金属可以是锂、钠、钾、铷、铯；碱土金属芳砜磺酸盐的碱土金属可以是铍、镁、钙、锶以及钡。

4.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于，所述聚有机硅氧烷聚合物的基本结构如下：R¹ _aR² _bSi O_(4-a-b)/2；R¹选自烷氧基、羟基、羧基、氨基或巯基，R²选自碳原子数为1-14的烃基，其中，0<a≤3,0<b≤3,0<a+b≤3。

5.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂，所述色泽保护剂为季戊四醇硬脂酸脂，所述耐高温抗氧剂为445、627或两者的混合物。

6.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于，所述所述的润滑剂为TAF、PETS或者两者的混合物，所述紫外线吸收剂为UV-5411、UV-234、UV-239、UV-3808PP5任一种或两种以上，所述其他助剂包含热稳定剂、光稳定剂、抗静电剂、脱模剂、发泡剂中一种或两种以上。

7.如权利要求1所述的PC复合材料，其特征在于：所述色粉为透明红、透明黄、透明蓝色粉的复合物，所述透明红、透明黄、透明蓝色粉以相等或者不等的比例混合。

8.如权利要求1所述的PC复合材料制备方法，包括如下步骤：

将所述色泽保护剂、耐高温抗氧剂、润滑剂及紫外线吸收剂混合，得到第二混合物；

9.如权利要求8所述的PC复合材料制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的工艺条件为：

一区温度160-180℃，二区温度230-260℃，三区温度250-280℃，四区温度250-280℃，五区温度250-280℃，六区温度250-280℃七区温度260-280℃，八区温度270-280℃，模头温度为280-290℃，停留时间1~2min。

10.如权利要求1-6任一项所述的PC复合材料在监控器、报警器等电子电器领域中的应用。