CN104341759A - 纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法 - Google Patents

纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法。本发明的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯60%～85%、纳米碳纤维5%～15%、纳米阻燃剂10%～15%、有机硅阻燃剂4%～8%、偶联剂0.5%～2%、相容剂1%～3%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，具有强度高、刚性好、耐热性和尺寸稳定性优良等特点，而且还具有阻燃效率高和可达UL94V-0级阻燃性能，其加工性好，电性能优良和耐温耐腐性强，在汽车、化工、机械、电气、建筑等领域作为高性能结构材料具有非常广泛应用前景。

Description

纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯（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能，耐蠕变和尺寸稳定性好，能在较高的温度范围内保持较高的力学强度，无毒，介电性能优良，是近年来增长迅速最快和产能规模最大的工程塑料。虽然纯PC氧指数在21%～24%而具有一定的阻燃性，但随着市场竞争和对阻燃性能的要求越来越高，PC本身的阻燃性显露不足，为了适应产品发展和市场需求，对PC进行阻燃改性是很有必要的。随着社会科学技术的发展，纳米技术作为一门最具有市场应用潜力的新兴科学技术，正成为了各国科技界所关注的焦点。纳米技术包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。纳米材料具有一定的独特性，而且纳米材料被认为是21世纪最有前途的材料，并已经成为世界性的研究热潮。因此对聚碳酸酯进行纳米材料改性颇具实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米级阻燃增强聚碳酸酯及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯60%～85%、纳米碳纤维5%～15%、纳米阻燃剂10%～15%、有机硅阻燃剂4%～8%、偶联剂0.5%～2%、相容剂1%～3%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。
所述的纳米碳纤维为表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维。
所述的纳米阻燃剂为纳米氢氧化镁。
所述的有机硅阻燃剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷中的一种。
所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
所述的相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯（SAG）或苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物。
所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（PETS）。
上述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米阻燃剂在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；
（2）、纳米碳纤维表面氧（O2）等离子体处理：将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；
（3）、按重量配比称取干燥的纳米阻燃剂和偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～120℃温度下搅拌10～30分钟，使均匀分散，然后冷却至低于40℃，得到表面活化处理的纳米阻燃剂，出料待用；
（4）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，加入高速混合机中，搅拌3～5分钟，然后加入步骤（3）表面活化处理的纳米阻燃剂，再加入按重量配比称取的有机硅阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂，继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；
（5）、将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的纳米级阻燃增强聚碳酸酯。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，具有强度高、刚性好、耐热性和尺寸稳定性优良等特点，而且还具有阻燃效率高和可达UL94 V-0级阻燃性能，其加工性好，电性能优良和耐温耐腐性强，在汽车、化工、机械、电气、建筑等领域作为高性能结构材料具有非常广泛应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种聚碳酸酯71%、纳米碳纤维10%、纳米氢氧化镁10%、聚二甲基硅氧烷5%、钛酸酯偶联剂1%、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯（SAG）2%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物0.4%、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）0.6%。其中，所述的纳米碳纤维为表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维。
制备方法：（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米氢氧化镁在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；（2）、纳米碳纤维表面氧（O2）等离子体处理：将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；（3）、按重量配比称取干燥的纳米氢氧化镁和钛酸酯偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～120℃温度下搅拌10～30分钟，使均匀分散，然后冷却至低于40℃，得到表面活化处理的纳米氢氧化镁，出料待用；（4）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，加入高速混合机中，搅拌3～5分钟，然后加入步骤（3）表面活化处理的纳米氢氧化镁，再加入按重量配比称取的聚二甲基硅氧烷、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯（SAG）、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物、季戊四醇硬脂酸酯（PETS），继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（5）、将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的纳米级阻燃增强聚碳酸酯。
实施例2：
一种纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯67%、纳米碳纤维15%、纳米氢氧化镁10%、聚甲基苯基硅氧烷4%、铝钛复合偶联剂1.5%、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）1.5%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物0.5%、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）0.5%。其中，所述的纳米碳纤维为表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维。
制备方法：（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米氢氧化镁在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；（2）、纳米碳纤维表面氧（O2）等离子体处理：将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；（3）、按重量配比称取干燥的纳米氢氧化镁和铝钛复合偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～120℃温度下搅拌10～30分钟，使均匀分散，然后冷却至低于40℃，得到表面活化处理的纳米氢氧化镁，出料待用；（4）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，加入高速混合机中，搅拌3～5分钟，然后加入步骤（3）表面活化处理的纳米氢氧化镁，再加入按重量配比称取的聚甲基苯基硅氧烷、苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物、季戊四醇硬脂酸酯（PETS），继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（5）、将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的纳米级阻燃增强聚碳酸酯。

Claims (8)

1.一种纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯60%～85%、纳米碳纤维5%～15%、纳米阻燃剂10%～15%、有机硅阻燃剂4%～8%、偶联剂0.5%～2%、相容剂1%～3%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～1%。
2.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的纳米碳纤维为表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，其处理工艺为将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维。
3.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的纳米阻燃剂为纳米氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的有机硅阻燃剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚倍半硅氧烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。
6.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的相容剂为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸水甘油酯（SAG）或苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）。
7.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：1比例的复配物。
8.根据权利要求1所述的纳米级阻燃增强聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将聚碳酸酯在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米阻燃剂在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；
（2）、纳米碳纤维表面氧（O2）等离子体处理：将纳米碳纤维置入真空度为l～0.2mmHg、输入电压为220V的氧（O2）等离子体的箱内，处理2～5分钟，再在干燥空气中暴露15～30分钟，即得到表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，并烘干后待用；
（3）、按重量配比称取干燥的纳米阻燃剂和偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～120℃温度下搅拌10～30分钟，使均匀分散，然后冷却至低于40℃，得到表面活化处理的纳米阻燃剂，出料待用；
（4）、按重量配比称取干燥的聚碳酸酯和步骤（2）得到的表面经氧（O2）等离子体处理过的纳米碳纤维，加入高速混合机中，搅拌3～5分钟，然后加入步骤（3）表面活化处理的纳米阻燃剂，再加入按重量配比称取的有机硅阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂，继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；
（5）、将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～260℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的纳米级阻燃增强聚碳酸酯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104562683A (zh) * 2015-02-04 2015-04-29 湖州厉华妤婕联合纺织有限公司 一种新型防水阻燃纺织品的制备方法
CN104845289A (zh) * 2015-04-30 2015-08-19 上海锦湖日丽塑料有限公司 一种高性能碳纤维增强聚合物合金及其制备方法
CN117024937A (zh) * 2023-07-20 2023-11-10 天合光能股份有限公司 复合材料及其制备方法、透明基板和光伏器件

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