CN104119658A - 一种无卤阻燃pc组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无卤阻燃PC组合物，包括下述重量百分比的组分：PC树脂68～87.5%，苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物10～20%，磷系阻燃剂1～5%，SMA无规共聚物1~5%，抗氧剂0.5~1.0%，润滑剂 0~1.0%。本发明所提供的无卤阻燃PC组合物充分发挥磷-氮协效阻燃效应，提高PC材料的阻燃性能，大幅降低磷酸酯阻燃剂的添加量，解决了传统磷系阻燃PC树脂耐热性能较差的缺陷，所得无卤阻燃PC组合物阻燃性能优良，热变形温度较高，综合力学性能良好，成本适中。
Description
技术领域
本发明涉及高聚物改性领域，具体是指一种无卤阻燃PC组合物。
背景技术
PC是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击性、透明性、尺寸稳定性，优良的力学性能和电绝缘性能，较宽的使用温度范围（-40~120℃），良好的耐蠕变性、耐候性及自熄性，因此在电子、电气、汽车、建筑、包装、照明等领域有着广泛的应用。PC材料燃烧时成炭率较高，能自熄，阻燃等级为U L94 V-2 级，与普通的热塑性塑料相比虽有较好的阻燃性，但仍可燃，且燃烧时有热熔体滴下，容易引起附近的材料着火，在上述应用领域仍难以满足阻燃防火的要求，因此在许多实际应用中必须对 PC 材料进行阻燃处理。
传统的阻燃PC通常是以PC为基材，添加一定比例的溴系、磷系、磺酸盐等阻燃剂制备而成。溴系阻燃剂阻燃效率高，PC性能损失小，但因含卤素环境污染大限制其应用；磷系阻燃剂无卤，阻燃效率较高，所得产品透明性好，但其会降低PC的水解稳定性，而且PC的冲击强度及热变形温度下降程度大；磺酸盐系阻燃剂阻燃效率高，但售价过高，并且因添加量少导致均匀分散难度大，产品阻燃稳定性不佳，特别是对于超薄壁制品，实际使用效果大打折扣。为了提高阻燃效果，可在合成阻燃剂时还引入氮元素，以达到磷氮协效阻燃的目的。磷氮系阻燃剂由于其协同作用，发烟量少，基本无有毒气体产生，不仅阻燃效果好，而且阻燃剂的用量也大大降低。但由于磷氮阻燃剂单体结构复杂，价格较高，合成工艺较为复杂，多集中于实验室合成阶段，尚未大规模推向市场。
苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环烯烃共聚物是一类新型的SAN树脂，相对于通用级SAN树脂，N-取代马来酰亚胺及环烯烃的分子结构中有环状结构，形成的聚合物分子链刚性很强，而且在分子链上N取代基上的苯环起到了增大分子链运动的空间位阻的作用，从而提高聚合物的玻璃化转变温度，赋予树脂较高的耐热性能和适中的流动性能，通常作为耐热改性剂，因化学结构中含氮元素，有望成为聚碳酸酯功能型阻燃改性剂，苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环烯烃共聚物应用于PC提高其阻燃性能未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种阻燃性能优良、热变形温度较高、力学性能良好的无卤阻燃PC组合物。
本发明还相应地提供一种无卤阻燃PC组合物的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：无卤阻燃PC组合物，其特征在于包括下述重量百分比的组分：
PC树脂 68～87.5%
苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物 10～20%
磷系阻燃剂 1～5%
SMA无规共聚物 1~5%
抗氧剂 0.5~1.0%
润滑剂 0~1.0%
所述的PC为双酚A型PC树脂，熔体流动速率MI为10-15g/10min。
其中所述的苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物采用本体法生产，重均分子量20000-30000，N-苯基马来酰亚胺重量百分比含量为15~25%，环戊烯重量百分比含量为5~15%，熔体流动速率MI优选为20-30g/10min（220℃/10min）。
所述的磷系阻燃剂为固体磷酸酯，磷含量10-12%。
所述的SMA无规共聚物，MA重量百分含量为10-20%。
所述的抗氧剂为B225。
所述的润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯PETS。
一种无卤阻燃PC组合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）PC、苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物、SMA预先烘干处理，控制水分含量在0.02%以下；
（2）按配方称取PC、苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物、磷系阻燃剂、SMA、抗氧剂和润滑剂；
（3）将上述原料和助剂放入高混机中1000rpm高速混合5-10分钟出料；
（4）将混合的原料放入同向双螺杆挤出机中挤出造粒。所用双螺杆挤出机的长径比为32-36，螺杆机的转速为150-300rpm，各段螺杆温度控制为180-250℃之间，停留时间1-2分钟；
（5）经拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
更好地，所述的双螺杆挤出机中加料段温度为180-200℃，熔融段温度为220-240℃，均化段温度为230-250℃，机头温度为240-250℃。
与现有技术相比，本发明所提供的无卤阻燃PC组合物解决了传统磷系阻燃PC树脂耐热性能较差的缺点，由于采用含N-苯基马来酰亚胺基团的SAN树脂作为协效阻燃树脂提供气源，充分发挥了磷-氮协效阻燃效应，减缓火焰的传播速度，提高PC材料的阻燃性能，从而大幅降低磷酸酯阻燃剂的添加量。
由于采用B225复配抗氧剂体系，能有效抑制无卤阻燃PC组合物的高温黄变。
本发明所得无卤阻燃PC组合物阻燃性能优良，热变形温度较高，综合力学性能良好，成本适中，产品可广泛地应用于电子、电器、通讯、仪表、照明等领域。
具体实施方式
以下结合实施例及对比例对本发明作进一步详细描述。
PC-1选用德国拜耳公司的2805，MI为10g/10min。
PC-2选用台湾奇美PC115，MI为15g/10min。
SAN-1选用宁波镇洋化工发展有限公司生产的苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物，重均分子量约为20000g/mol，N-苯基马来酰亚胺含量为25%，环戊烯含量为15%，MI=30g/10min。
SAN-2选用宁波镇洋化工发展有限公司生产的苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物，重均分子量约为30000g/mol，N-苯基马来酰亚胺含量为15%，环戊烯含量为5%，MI=20g/10min。
SAN-3苯乙烯-丙烯腈选自台化的NF2200，MI=25g/10min。
固体磷酸酯选用东莞道尔化工公司的Doher7000，磷含量12%。
SMA-1自制，马来酸酐含量10%。
SMA-2自制，马来酸酐含量20%。
抗氧剂选用添加利安隆新材料股份有限公司的B225。
润滑剂选用美国龙沙有限公司的PETS。
实施例1-8和对比例1-4的配方见表1，其中对比例分别与实施例1，3，5，7进行对比。
表1 配方
一种无卤阻燃PC组合物的制备方法按下列步骤进行：
1、PC树脂120℃干燥6h，苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物和SMA树脂100℃干燥4h；
2、按重量配比称取PC、苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物、SMA、抗氧剂和润滑剂；
3、将上述原料和助剂放入高混机中1000rpm高速混合10分钟出料；
4、将混合的原料放入同向双螺杆挤出机中挤出造粒。所用双螺杆挤出机的长径比为36，螺杆机的转速为150-300rpm，各段螺杆温度控制为180-250℃之间，停留时间1-2分钟，其中加料段为180-200℃，熔融段为220-240℃，均化段为230-250℃，机头为240-250℃。
5、经拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
将各实施例及对比例制备的无卤阻燃PC组合物按标准尺寸注塑成标准样条进行各种性能测试，测试方法如表2所示，测试结果如表3所示。
表2 性能测试方法
表3 性能测试结果
从表3可以看出：苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物作为协效阻燃树脂提供氮气源，与固体磷酸酯配合使用，充分发挥了磷-氮协效阻燃效应，产品的氧指数大幅提高，阻燃性能明显改善，阻燃等级可达到1.6mmV0级。苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物自身耐热性能良好，热变形温度大幅高于通用SAN树脂，与PC热变形温度差异较小。
分别对比实施例3，5，7与对比例2，3，4可知，相对通用SAN苯乙烯-丙烯腈树脂，该多元共聚物的引入，一方面可大幅降低磷系阻燃剂的添加量，减缓了因磷酸酯的增塑作用导致产品耐热性能下降的缺陷，另一方面，在保证产品加工成型性能的前提下，产品的耐热性能保持率较高，而且阻燃性能有较大幅度提高，可完全满足1.6mm V0级要求。总体来看，苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物在无卤阻燃PC组合物配方体系中有效发挥了耐热阻燃协效剂的功效。
Claims (3)
1.一种无卤阻燃PC组合物，其特征在于包括下述重量百分比的组分：
PC树脂 68～87.5%
苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物 10～20%
磷系阻燃剂 1～5%
SMA无规共聚物 1~5%
抗氧剂 0.5~1.0%
润滑剂 0~1.0%
所述的PC为双酚A型PC树脂，中低粘度，熔体流动速率MI为10-15g/10min；
所述的苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物采用本体法生产，重均分子量20000-30000，N-苯基马来酰亚胺重量百分比含量为15~25%，环戊烯重量百分比含量为5~15%，熔体流动速率MI优选为20-30g/10min（220℃/10min）；
所述的磷系阻燃剂为固体磷酸酯，磷含量10-12%；
所述的SMA无规共聚物，MA重量百分含量为10-20% ；
所述的抗氧剂为B225；
所述的润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯PETS。
2.一种无卤阻燃PC组合物的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）PC、苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物、SMA预先烘干处理，控制水分含量在0.02%以下；
（2）按配方称取PC、苯乙烯-丙烯腈-N-苯基马来酰亚胺-环戊烯共聚物、磷系阻燃剂、SMA、抗氧剂和润滑剂；
（3）将上述原料和助剂放入高混机中1000rpm高速混合5-10分钟出料；
（4）将混合的原料放入同向双螺杆挤出机中挤出造粒，所用双螺杆挤出机的长径比为32-36，螺杆机的转速为150-300rpm，各段螺杆温度控制为180-250℃之间，停留时间1-2分钟；
（5）经拉条，冷却，切粒，最后得到成品。
3.根据权利要求2所述无卤阻燃PC组合物的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机中加料段温度为180-200℃，熔融段温度为220-240℃，均化段温度为230-250℃，机头温度为240-250℃。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116178924A (zh) * | 2023-02-17 | 2023-05-30 | 深圳市光亚新材料有限公司 | 一种耐化学无卤阻燃pc组合物、加工设备及其方法 |
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2014
- 2014-06-06 CN CN201410248278.0A patent/CN104119658B/zh active Active
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| CN104119658B (zh) | 2016-01-13 |
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