CN103788610B

CN103788610B - 高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103788610B
Application number: CN201210422198.3A
Authority: CN
Inventors: 赵志刚; 程方清; 朱爱华; 夏永明
Original assignee: SHANGHAI CHANGWEI JINCI ENGINEERING PLASTIC Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI CHANGWEI JINCI ENGINEERING PLASTIC Co Ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: CN103788610A

Abstract

本发明公开了一种高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，包含按重量份数计的以下组分：700～850份的聚碳酸树脂、100~250份有机硅共聚PC、0～30份的低温冲击改性剂、10～40份的阻燃剂；其中所述低温冲击改性剂为有机硅类增韧剂、丙烯酸酯类增韧剂中的一种或两种混合；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、聚溴代碳酸酯、全氟丁基磺酸钾或二苯基砜磺酸盐中的一种或几种混合；所述有机硅共聚PC为双酚A和有机硅共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000。本发明还提供了该聚碳酸酯复合材料制备方法。本发明大大提高和改善了PC树脂的耐低温冲击性能，使材料在具备优异的阻燃性能的同时还保留材料本身的高透明性，另外，材料还具有易于充模，加工温度低，加工成型周期短等优点。

Description

高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，特别是涉及一种高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优越的热塑性工程塑料，具有优异的冲击能力、电性能、高透明性能、抗蠕变性能、尺寸稳定性等优点。被广泛用于汽车工业、仪表仪器、传播媒体数据光盘、电气照明等领域。

聚碳酸树脂具有一定的阻燃性，阻燃级别仅为UL94V-2级，不能满足对阻燃级别要求较高或很高的场合，目前通过在聚碳酸酯中加入阻燃剂，以提高材料阻燃级别的研究已有很多，但大多数种类的阻燃剂的加入，在保持高阻燃性的同时也牺牲了材料本身的高透明性，使得产品的使用范围受到限制。

同时，由于聚碳酸酯的非结晶性，分子间的堆砌不够致密，在低温甚至是超低温环境下，聚碳酸酯的力学性能发生改变，耐冲击力降低，强度减弱。虽然目前加入抗冲击改性剂和阻燃剂的耐低温阻燃聚碳酸酯的低温性能能-30℃～-40℃，甚至更低，并且能达到较高阻燃级别，但聚碳酸酯材料本身的高透明性将受到较大的影响。

付业浩在专利CN101935443A中提出了一种耐超低温聚碳酸树脂组合物，通过改性硅胶和抗氧剂的协同作用，增强了树脂的耐低温性，但他没有提及这些添加物对树脂的阻燃性和高透明性的影响。

沈显峰等人在专利CN101454210B中公开了一种聚碳酸酯和甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸萘酯的混合物，该混合物保持有极佳的光学性质，但并未提及该混合物的耐低温性能和阻燃性能。

姚富等人在专利CN101704994B中公开了一种包含两种不同规格的聚碳酸酯、全氟碳钾盐阻燃剂和脱模剂的透明阻燃聚碳酸酯材料，但他没有提及这些添加物对树脂的耐低温冲击性的影响。

目前具有耐低温冲击性能并能到达UL94V-0阻燃级，同时保持PC树脂透明度的产品并不多，而且价格昂贵，市场拓展受到一定限制。因此，如何获得一种在PC材料的耐低温冲击性，阻燃性，以及高透明性之间能到达平衡，同时成本又相对合理的方法，依然值得人们不断努力探索。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备方法简单、成本低、高透明、耐低温冲击且阻燃性能优异的PC复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面，是提供一种高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，包含按重量份数计的以下组分：700～850份的聚碳酸树脂、100~250份有机硅共聚PC、0～30份的低温冲击改性剂、10～40份的阻燃剂；

其中所述低温冲击改性剂为有机硅类增韧剂、丙烯酸酯类增韧剂中的一种或两种混合；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、聚溴代碳酸酯、全氟丁基磺酸钾或二苯基砜磺酸盐中的一种或几种混合；所述有机硅共聚PC为双酚A和有机硅共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000。

优选地，所述低温冲击改性剂为有机硅类增韧剂；所述阻燃剂为聚溴代碳酸酯、全氟丁基磺酸钾或二苯基砜磺酸盐中的一种。

在本发明另一类优选例中，所述聚碳酸酯复合材料还包含按重量份数计的以下组分：4～6份的抗氧剂、2～4份的防紫外线添加剂、5～7份的加工流动助剂和1～2份的色素。

在本发明另一类优选例中，所述聚碳酸树脂为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000。

在本发明另一类优选例中，所述有机硅类增韧剂为硅橡胶-丙烯酸酯为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核-壳结构的接枝共聚物。

在本发明另一类优选例中，所述丙烯酸酯类增韧剂为GMA、MBS中的一种或两种混合，其中GMA为甲基丙烯酸缩水甘油酯，MBS为甲基丙烯酸甲酯－丁二烯－苯乙烯共聚物。更优选为MBS。

在本发明另一类优选例中，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂1076中的一种或两种混合，其中，所述抗氧剂168为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，抗氧剂1010为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1098为N,N′-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，抗氧剂1076为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯。所述抗氧剂更优选为抗氧剂168和抗氧剂1076的混合。

在本发明另一类优选例中，所述防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复配物，其中光稳定剂和紫外线吸收剂重量份数比例优选为1:1。

所述光稳定剂为双（2,2,6,6-四甲基哌啶基）癸二酸酯（光稳定770）、受阻胺光稳定剂复合物（光稳定781）或丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合物（光稳定622）中的一种；所述紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′,5′-双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑（UV-234）或2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑（UV-320）中的一种。本发明更优选为光稳定770和UV-234的复配物。

在本发明另一类优选例中，所述加工流动助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种混合，本发明更优选为季戊四醇硬脂酸酯。

在本发明另一类优选例中，所述色素为色粉。

本发明的第二方面，是提供一种高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸树脂、有机硅共聚PC、低温冲击改性剂、阻燃剂在高混机中混合，然后双螺杆挤出造粒，所得粒料经干燥后注塑成标准样条。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

由于在PC树脂中加入低温冲击改性剂和聚溴代碳酸酯等阻燃剂，并添加抗氧剂、防紫外线添加剂、加工流动助剂等辅剂，大大提高和改善了PC树脂的耐低温冲击性能，使材料在具备优异的阻燃性能的同时还保留材料本身的高透明性，另外，材料还具有易于充模，加工温度低，加工成型周期短等优点。

具体实施方式

实施例中，聚碳酸树脂组合物由下述成分制备：

聚碳酸树脂：购于BayerMakrolon公司的双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000，型号为2405、2805或3105。

有机硅共聚PC购于日本出光RC1760，sabic1414T类。

有机硅类增韧剂：来自日本三菱丽阳公司，型号S2001。

丙烯酸酯类增韧剂：来自罗门哈斯公司，型号EXL2691。

聚溴代碳酸酯：由美国科聚亚公司制造，型号BC52。

全氟丁基磺酸钾：由3M公司制造，型号2025。

抗氧剂168和抗氧剂1076来自BASF公司。

光稳定770和紫外线吸收剂UV-234来自BASF公司。

加工流动助剂聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯均来自德国科宁公司。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将以重量份计的以下组份（1份＝100g）：850份型号为2805的PC、100份有机硅共聚PC、35份聚溴代碳酸酯、3份抗氧剂168、2份抗氧剂1076、6份季戊四醇硬脂酸酯、1.5份光稳定770、1.5份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。

实施例2

将以重量份计的以下组份（1份＝100g）：830份型号为2805的PC、100份有机硅共聚PC、20份型号为S2001的有机硅类增韧剂、35份聚溴代碳酸酯、3份抗氧剂168、2份抗氧剂1076、6份季戊四醇硬脂酸酯、1.5份光稳定770、1.5份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在255～275℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在255～275℃下注塑成标准样条。

实施例3

将以重量份计的以下组份（1份＝100g）：780份型号为2805的PC、150份有机硅共聚PC、30份MBS、25份十溴二苯乙烷、3份抗氧剂168、2份抗氧剂1076、6份季戊四醇硬脂酸酯、1.5份光稳定770、1.5份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在255～275℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在255～275℃下注塑成标准样条。

实施例4

将以重量份计的以下组份（1份＝100g）：800份型号为2805的PC、150份有机硅共聚PC、10份MBS、10份型号为S2001的有机硅类增韧剂、5份全氟丁基磺酸钾、10份聚溴代碳酸酯、3份抗氧剂168、2份抗氧剂1076、6份季戊四醇硬脂酸酯、1.5份光稳定770、1.5份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在255～275℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在255～275℃下注塑成标准样条。

实施例5

将以重量份计的以下组份（1份＝100g）：705份型号为2405的PC、250份有机硅共聚PC、5份型号为S2001的有机硅类增韧剂、5份MBS、5份全氟丁基磺酸钾、15份聚溴代碳酸酯、3份抗氧剂168、2份抗氧剂1076、6份季戊四醇硬脂酸酯、1.5份光稳定770、1.5份紫外线吸收剂UV-234和1份色粉在高混机中混合2～3分钟，然后在260～280℃下双螺杆挤出造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。

力学性能根据美国材料与试验协会（ASTM）标准测试，阻燃性能根据UL94标准测试，测试结果如下表所示：

表1实施例的组分和配比

表2实施例的测试性能结果

表3实施例加工参数与普通PC加工参数对比

（注塑大小约为150mm*100mm*50mm电表外壳）

工艺参数	普通PC	实施例1	实施例2
				烘料温度℃	120	120	120
烘料时间h	4	4	4
				注塑温度℃	270～290	260～280	255～275
注塑压力(kgf/cm²）	90	75	75
				注塑速度(%)	70	70	70
背压（kgf/cm²）	3	3	3
				冷却时间(s)	8	8	8
成型周期(s)	40	37	36

表2实施例的测试性能结果表明，加入有机硅共聚PC、低温冲击改性剂和聚溴代碳酸酯等阻燃剂的PC树脂大大改善了耐低温冲击性能，并具有优异的阻燃性，同时透光度高达86%。

从表3实施例加工参数与普通PC加工参数的对比结果可以看出，本发明的PC树脂的注塑压力和注塑温度明显下降，具有易于充模，加工温度低，能耗低的优点，并且本发明的PC树脂的加工成型的周期也大为缩短。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，包含按重量份数计的以下组分：700～850份的聚碳酸树脂、100～250份有机硅共聚PC、5～30份的低温冲击改性剂、10～40份的阻燃剂；

其中所述低温冲击改性剂为有机硅类增韧剂或有机硅类增韧剂与丙烯酸酯类增韧剂的混合；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、聚溴代碳酸酯、全氟丁基磺酸钾或二苯基砜磺酸盐中的一种或几种混合；所述有机硅共聚PC为双酚A和有机硅共聚的聚碳酸酯树脂，其相对分子量为20000～30000；所述有机硅类增韧剂为硅橡胶-丙烯酸酯为核，聚甲基丙烯酸甲酯为壳的核-壳结构的接枝共聚物。

2.如权利要求1所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯复合材料还包含按重量份数计的以下组分：4～6份的抗氧剂、2～4份的防紫外线添加剂、5～7份的加工流动助剂和1～2份的色素。

3.如权利要求1所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸树脂为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为20000～30000。

4.如权利要求1所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类增韧剂为GMA、MBS中的一种或两种混合。

5.如权利要求2所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098或抗氧剂1076中的一种或两种混合。

6.如权利要求2所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复配物，其中所述光稳定剂为光稳定770、光稳定781或光稳定622中的一种；所述紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′,5′-双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑或2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑中的一种。

7.如权利要求2所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述加工流动助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种混合。

8.一种如权利要求1所述的高透明耐低温冲击阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸树脂、有机硅共聚PC、低温冲击改性剂、阻燃剂在高混机中混合，然后双螺杆挤出造粒，所得粒料经干燥后注塑成标准样条。