CN103160102B - 一种高性能阻燃pc/pet合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子合金材料技术领域,涉及一种PC/PET合金材料及其制备方法。该材料由包括以下重量份的组分制成:聚碳酸酯50~90份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2~20份,阻燃剂6~20份,增韧剂2~10份,酯交换抑制剂1~3份,光热稳定剂0.1~1份,润滑剂0.1~1份。本发明流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定,同时,该阻燃体系中不涉及三氧化二锑等协效阻燃剂,该合金材料的阻燃性能与热丝引燃温度和漏电起痕指数方面得到了均衡改善,同时具有力学性能较好,外观良好、加工成型好等特点,可用于注塑成型各种对电气性能要求相对较高的家电制品以及电子电气类产品等场合。
Description
技术领域
本发明属于高分子合金材料技术领域,涉及一种PC/PET合金材料及其制备方法。
背景技术
目前聚碳酸酯(PC)合金已经不断发展,拥有高性能、价格低等一系列优势。但是在某些情况不仅仅在材料的力学性能、阻燃性能等方面有要求,更在电气性能(如漏电起痕等)方面提出了较为严苛的要求(阻燃V-0级别,灼热丝引燃温度≥775℃,漏电起痕指数≥275V等),使得不少的PC合金无法满足其要求,因而在某些领域限制了其应用。现有的很多PC合金材料虽满足了阻燃性能以及力学性能,但很难同时满足灼热丝引燃温度以及漏电起痕指数的要求;或者达到灼热丝引燃温度以及漏电起痕指数要求后,在外观、加工性能以及力学性能上面会大幅下降。另外,价格因素也是一直困扰的一个问题,另一方面,本发明在同时满足上述性能指标的条件下,成本可控制在相对较低的范围内,在同类型产品以及优于同类型产品的范畴内性价比是相当高的。
发明内容
本发明是针对现有技术的缺陷而产生的一种灼热丝与漏电起痕指数相平衡的高性能阻燃PC/PET(聚碳酸/聚对苯二甲酸乙二醇酯)合金材料及其制备方法。该材料具有冲击强度高、外观良好、加工成型好等特点,重点是材料的阻燃性与电气性能得到均衡、耐化学性能提高,可用于注塑成型各种对电气性能要求相对较高的家电制品以及电子电气类产品等场合。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种PC/PET合金材料,该材料由包括以下重量份的组分制成:
所述的聚碳酸酯(PC)选自密度为1.19g/cm3~1.21g/cm3,熔融温度为220~230℃的、分子量为20000-30000的聚碳酸酯中的一种或者一种以上。
所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的密度为1.38g/cm3~1.40g/cm3,熔点为245~255℃。
所述的阻燃剂选自卤系阻燃剂,优选十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴化环氧树脂或溴代三嗪中的一种或一种以上。
所述的增韧剂选自热塑性弹性体或橡胶增韧剂,优选以丁二烯橡胶相为核、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构的抗冲改性剂(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物为壳和丙烯酸丁酯及苯乙烯交联形成的橡胶弹性体为核的核壳结构抗冲改性剂(ACR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氯化聚乙烯(CPE)或硅橡胶中的一种或一种以上。
所述的酯交换抑制剂选自含磷化合物,优选磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯或亚磷酸酯化合物中的一种或一种以上。
所述的光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂、受阻胺、受阻酚、亚磷酸二苯酯或亚磷酸三苯酯中的一种或一种以上。
所述的硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二(十二醇)酯(DLTP)、硫代二丙酸二(十八醇)酯(DSTP)、硫代二丙酸二(十三醇)酯(DTDTP)或硫代二丙酸二(十四醇)酯(DMTDP)中的一种或一种以上。
所述的有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐中的一种或一种以上。
所述的含硫醇锡盐,优选二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG)或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡(DMTFG)中的一种或一种以上。
所述的马来酸锡盐优选马来酸二正丁基锡(DBTM)。
所述的羧酸锡盐优选二月桂酸二正丁基锡(DBTL)或二月桂酸二正辛基锡(DOTL)中的一种或一种以上。
所述的受阻胺选自萘胺、二苯胺或对苯二胺的一种或一种以上。
所述的受阻酚选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的一种或一种以上。
所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N,N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)或季戊四醇硬脂酸脂(PETS)的一种或一种以上。
本发明还提供了一种上述PC/PET合金材料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)按上述比例称取各原料,将50~90份PC树脂、2~20份PET树脂、6~20份阻燃剂、2~10份增韧剂、1~3份酯交换抑制剂、0.1~1份光稳定剂和0.1~1份润滑剂混合均匀;
(2)将步骤(1)中获得的混合物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒。
所述的步骤(2)中双螺杆挤出机一区螺杆温度为室温~80℃;二区至机头的螺杆温度为220~250℃,优选为220~240℃;螺杆转速在100~500r/min,优选螺杆转速为400~500r/min。该一区螺杆温度在室温~80℃均可用于生产,超过80℃,产品粘度会大幅增加。
本发明同现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明的灼热丝与漏电起痕指数相平衡的高性能阻燃PC/PET合金材料及其制备方法,采用双螺杆挤出工艺制备,具有流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定的优点。
2、本发明的灼热丝与漏电起痕指数相平衡的高性能阻燃PC/PET合金材料及其制备方法,所制备材料的力学性能较好,材料具有冲击强度高、外观良好、易加工成型等特点。尤其是材料的阻燃性与电气性能得到均衡、耐化学性能提高,可用于注塑成型各种对电气性能要求相对较高的家电制品以及电子电气类产品等。
3、本发明的灼热丝与漏电起痕指数相平衡的高性能阻燃PC/PET合金材料,价格有一定的优势,并可用于对阻燃性能以及电气性能比较严苛的场合,综合性价比较高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明所制备的灼热丝与漏电起痕指数相平衡的高性能阻燃PC/PET合金材料物理性能测试标准见表1。
表1
PC树脂为日本出光的IR2200,其为聚碳酸酯,密度为1.20g/cm3,熔融温度为220~230℃的中粘度聚碳酸酯(分子量约为20000)。
PET树脂为远纺上海的PETCB-608S,密度为1.40g/cm3,熔点为250℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
增韧剂为MBS(LG公司,EM500)、ACR(山东日科化学,HL-401)、硅橡胶(日本三菱丽阳,S2001)或SBS(中石化巴陵石化,YH792)。
阻燃剂为溴化环氧树脂KBE-2025K,溴化三嗪类阻燃剂FR-245、四溴双酚A以及十溴二苯乙烷。
酯交换抑制剂为磷酸三苯酯TPP、亚磷酸三苯酯TPPi或者十八烷基亚磷酸酯。
光热稳定剂为受阻酚类抗氧剂,抗氧剂1076即为CIBA的Irganox1076β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)和抗氧剂168即为亚磷酸酯类抗氧剂CIBA的Irganox168(三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)、硫代二丙酸二(十二醇)酯(DLTP)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、二月桂酸二正丁基锡(DBTL)、马来酸二正丁基锡(DBTM)、二月桂酸二正辛基锡(DOTL)或二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡(DOTTG)。
润滑剂为季戊四醇硬脂酸脂(PETS)、固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡(霍尼韦尔,A-C540A)、硬脂酸酰胺(SR)或者N,N-乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)。
实施例1
(1)将90份PCIR2200树脂,2份PETCB-608S树脂,2份增韧剂EM500,6份阻燃剂KBE-2025K,1份酯交换抑制剂TPP,0.3份光热稳定剂(抗氧剂1076:抗氧剂168=1:2,质量比)及0.1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃,螺杆转速为400r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
实施例2
(1)将70份PCIR2200树脂,14份PETCB-608S树脂,6份增韧剂EM500,10份阻燃剂KBE-2025K,2份酯交换抑制剂TPP,0.6份光热稳定剂(抗氧剂1076:抗氧剂168=1:2,质量比)及0.5份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃之间,螺杆转速为400r/min。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
实施例3
(1)将50份PCIR2200树脂,20份PETCB-608S树脂,10份增韧剂EM500,20份阻燃剂KBE-2025K,3份酯交换抑制剂TPP,0.9份光热稳定剂(抗氧剂1076:抗氧剂168=1:2,质量比)及1份润滑剂PETS经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃,螺杆转速为400r/mim。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
实施例4
(1)将83份PCIR2200树脂,5份PETCB-608S树脂,5份增韧剂CPE2135和SBSYH792(质量比1:1),6份溴化三嗪类阻燃剂FR-245,1份酯交换抑制剂十八烷基亚磷酸酯,0.3份光热稳定剂(DLTP:2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚=2:1,质量比)及0.1份润滑剂EBS经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃,螺杆转速为450r/min。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
实施例5
(1)将72份PCIR2200树脂,13份PETCB-608S树脂,5份增韧剂ACRHL-401,8份阻燃剂十溴二苯乙烷,2份酯交换抑制剂亚磷酸三苯酯TPPi,0.6份光热稳定剂(DBTL:DBTM=1:1,质量比)及0.5份润滑剂固体石蜡和液体石蜡(质量比1:1)经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃,螺杆转速为500r/min。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
实施例6
(1)将59份PCIR2200树脂,15份PETCB-608S树脂,8份增韧剂硅橡胶S2001,15份阻燃剂四溴双酚A,3份酯交换抑制剂磷酸三苯TPP,0.9份光热稳定剂(DOTL:DOTTG=1:2,质量比)及0.6份润滑剂聚乙烯蜡(A-C540A)和硬脂酸酰胺(SR)(质量比1:1)经高速搅拌混合均匀;
(2)将上述混合物送入双螺杆挤出机中,在螺杆的输送和剪切作用下,充分熔化、复合,再经机头挤出、拉条、冷却、切粒。
双螺杆挤出机一区温度控制在室温~80℃之间,其余(二区至机头)各段螺杆温度控制在220~250℃,螺杆转速为400r/min。
制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,性能测试结果如表2所示。
表2
由表2可以看出,通过适当控制各组分之间的比例以及阻燃剂的合理选用,使材料对比于现有的聚酯合金材料来讲,力学性能并无太大的影响,材料在刚性方面保持在一个较高的水平,冲击韧性方面稍有下降,但下降幅度不大,材料的阻燃性能得以提升,同时材料的电气性能以及可燃性指数方面大大提高,提高了材料的安全性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:该材料由以下重量份的组分制成:
所述的光热稳定剂选自硫代酯类热稳定剂和有机锡类热稳定剂中的一种或一种以上,或者选自受阻胺、受阻酚、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯中的一种或一种以上与硫代酯类热稳定剂、有机锡类热稳定剂中的一种或一种以上的混合物;
所述的硫代酯类热稳定剂选自硫代二丙酸二(十二醇)酯、硫代二丙酸二(十八醇)酯、硫代二丙酸二(十三醇)酯和硫代二丙酸二(十四醇)酯中的一种或一种以上;
所述的有机锡类热稳定剂选自含硫醇锡盐、马来酸锡盐或羧酸锡盐中的一种或一种以上;
所述的酯交换抑制剂选自磷酸三苯酯或亚磷酸酯化合物中的一种或一种以上;
所述的阻燃剂选自十溴二苯乙烷、四溴双酚A、溴化环氧树脂或溴代三嗪中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的聚碳酸酯选自密度为1.19g/cm3~1.21g/cm3、熔融温度为220~230℃的、分子量为20000-30000的聚碳酸酯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯的密度为1.38g/cm3~1.40g/cm3,熔点为245~255℃。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于
所述的受阻胺选自萘胺、二苯胺或对苯二胺;
或所述的受阻酚选自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)硫醚或四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的含硫醇锡盐选自二巯基乙酸异辛酯二正辛基锡或二甲基二巯基乙酸异辛酯锡;
或所述的马来酸锡盐选自马来酸二正丁基锡;
或所述的羧酸锡盐选自二月桂酸二正丁基锡或二月桂酸二正辛基锡。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的增韧剂选自橡胶增韧剂。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的增韧剂选自以丁二烯橡胶相为核、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯为壳的核壳结构的抗冲改性剂,甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物为壳、丙烯酸丁酯及苯乙烯交联形成的橡胶弹性体为核的核壳结构抗冲改性剂,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,氯化聚乙烯或硅橡胶中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料,其特征在于:所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N,N-乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或一种以上。
9.一种上述权利要求1-8中任一所述的聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的制备方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
(1)按权利要求1所述的比例称取各原料,将50~90份PC树脂、2~20份PET树脂、6~20份阻燃剂、2~10份增韧剂、1~3份酯交换抑制剂、0.1~1份光热稳定剂和0.1~1份润滑剂混合均匀;
(2)将步骤(1)中获得的混合物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于:所述的步骤(2)中双螺杆挤出机一区螺杆温度为室温~80℃;二区至机头的螺杆温度为220~250℃;螺杆转速在100~500r/min。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于:所述的步骤(2)中双螺杆挤出机一区螺杆温度为室温~80℃;二区至机头的螺杆温度为220~240℃;螺杆转速为400~500r/min。
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