CN104672882A - 一种玻纤增强无卤阻燃pc/pei复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料领域,提供了一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料及其制备方法,其中所述复合材料包含的原料及各原料质量份配比如下:聚碳酸酯树脂5-85份、聚醚酰亚胺树脂5-85份、相容增韧剂4-8份、偶联剂3-5份、低温增韧剂1-3份、玻璃纤维5-30份、无卤阻燃剂0.5-1份、辅助剂1-3%。本发明选取聚碳酸酯树脂为基体树脂,聚醚酰亚胺树脂为改性树脂,玻璃纤维为增强填料,采用合适种类和配比的助剂,使得制备的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料具有优异的综合性能,可广泛应用于耐高温端子,IC底座、照明设备、FPCB、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,尤其涉及一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)树脂是在分子主链中含有碳酸酯的热塑性塑料,具有高透明、高抗冲、高强度、高耐蠕变、极优的尺寸稳定性、优良的低温和耐热性、阻燃性、加工性、隔音性等优良特性,但是存在耐水解稳定性不够,缺口敏感,耐刮擦性和耐有机溶剂性较差,长期在紫外线辐射中易发黄的缺点。
聚醚酰亚胺(PEI)是琥珀色透明固体,属于非结晶性塑料,具有优良的机械强度、电绝缘性能、耐辐射性、耐高低温、极佳的耐化学性、耐疲劳性能、阻燃性能和加工成型性能,但存在价格较贵,冲击强度不高,尤其是玻纤增强的PEI树脂易发脆。
由于这两种材料均存在一定缺陷,目前需要一种综合性能更为优异的塑料材料。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供了一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料及其制备方法,旨在解决目前PC材料和PEI材料的综合性能不佳的技术问题。
本发明的技术方案是:
一方面,所述玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其包含的原料及各原料质量份配比如下:
进一步的,所述聚碳酸酯树脂为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或其中多种的组合物。
进一步的,所述聚醚酰亚胺树脂由双酚A、邻苯二甲酸酐和间苯二胺聚合而成,数均分子量为20000-28000。
进一步的,所述相容增韧剂为自制有机硅增韧剂接枝马来酸酐MAH。
进一步的,所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或其中多种的组合物。
进一步的,所述低温增韧剂为乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
进一步的,所述玻璃纤维为纤维直径为13μm的无碱玻璃纤维短切原丝。
进一步的,所述无卤阻燃剂为高纯磺酸盐类阻燃剂,所述辅助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂,其中所述抗氧剂由酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按重量1:1配比而成;所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物;所述润滑剂为乙撑双硬酸脂酰胺。
另一方面,所述低温玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的制备方法,包括以下步骤:
制备相容增韧剂;
按所述玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的原料质量份配比称取各原料组分,并对称取的各原料进行干燥处理;
将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、聚醚酰亚胺树脂、相容增韧剂、低温增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min,再加入无卤阻燃剂、辅助剂继续混合10-20min,得到混合物料;
将得到的所述混合物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应,通过挤出机的侧喂料口添加玻璃纤维,设定主侧喂料速度和主机转速进行挤出造粒;所述双螺杆挤出机的工艺条件为:螺杆长径比65,前段温度320-340℃、中段温度310-330℃、后段温度300-320℃、机头温度300-330℃,螺杆转速380-420r/min。
进一步的,所述制备相容增韧剂具体包括:
按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92%、马来酸酐1-3%、苯乙烯3-5%、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3%、抗氧剂0.4%、润滑剂0.5%、硅油1-2%;
将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中,搅拌均匀,充分溶解得到混合液;
将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合料;
将得到的所述混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应,挤出造粒,得到相容增韧剂剂;双螺杆挤出机工艺条件为:熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
本发明的有益效果是:本发明复合材料以聚碳酸酯树脂作为基体树脂,以聚醚酰亚胺树脂作为辅助树脂,以无碱玻璃纤维短切原丝为增强基材,并添加合适的助剂及采用合理的工艺手段,使得制备的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料兼具了PC和PEI的优良特性,尤其是在机械性能、阻燃性能、耐低温性、耐刮擦性和耐疲劳性相比玻纤增强PC都有较大程度提高,同时在性价比、缺口冲击强度和加工成型性方面相比玻纤增强PEI有明显优势。
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。
本发明实施例提供的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其包含的原料及各原料质量份配比如下:
作为一种具体选料方案,所述聚碳酸酯树脂为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或其中多种的组合物;优选数均分子量为20000-25000的双酚A型芳香族聚碳酸酯。这里聚碳酸酯树脂采用沙特Sabic产的PC 141R。
其中,所述聚醚酰亚胺树脂由双酚A、邻苯二甲酸酐和间苯二胺聚合而成,数均分子量为20000-28000。这里所述聚醚酰亚胺树脂为沙特基础创新生产PEI 1000。
其中,所述相容增韧剂为自制有机硅增韧剂接枝马来酸酐(MAH)。具体制备步骤如下:
S11、按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92%、马来酸酐1-3%、苯乙烯3-5%、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3%、抗氧剂0.4%、润滑剂0.5%、硅油1-2%;
S12、将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中,搅拌均匀,充分溶解得到混合液;
S13、将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合料;
S14、将得到的所述混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应,挤出造粒,得到相容增韧剂剂;双螺杆挤出机工艺条件为:熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
所述相容增韧剂中,所述有机硅增韧剂可以采用三菱丽阳的S-2030;马来酸酐(MAH)采用化学纯级别;苯乙烯采用美国Dow化学公司产的已提纯苯乙烯;二碳酸酯过氧化物采用美国产的过氧化二碳酸二异丙酯IPP-NS27;抗氧剂采用瑞士汽巴精化产的1076和168的1:1复配物;润滑剂采用韩国产的EBS 120;硅油采用国产粘度为100mm2/s的二甲基硅油。
其中,所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或其中多种的组合物。这里所述偶联剂为道康宁公司产的硅烷类偶联剂KH560。
其中,所述低温增韧剂为乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。这里所述低温增韧剂采用法国阿科玛产的EMA AX8900。
其中,所述玻璃纤维为纤维直径为13μm的无碱玻璃纤维短切原丝。这里所述无碱玻璃纤维短切原丝采用国内巨石集团的PC专用短纤510。
其中,所述无卤阻燃剂为高纯磺酸盐类阻燃剂。这里无卤阻燃剂采用3M公司产的高效磺酸盐类阻燃剂FRMB 5010。
其中,所述辅助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂,其中所述抗氧剂由酚类抗氧剂(比如CIBA精化的Irganox 1076)和磷酸酯类抗氧剂(比如CIBA精化的Irganox 168)按重量1:1配比而成;所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物(比如EMI-100);所述润滑剂为乙撑双硬酸脂酰胺(比如韩国产EBS 120D)。
另外,本发明实施例还提供了一种制备玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的制备方法,包括下述步骤:
S21、制备相容增韧剂;
S22、按所述玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的原料质量份配比称取各原料组分,并对称取的各原料进行干燥处理;
S23、将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、聚醚酰亚胺树脂、相容增韧剂、低温增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min,再加入无卤阻燃剂、辅助剂继续混合10-20min,得到混合物料;
S24、将得到的所述混合物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应,通过挤出机的侧喂料口添加玻璃纤维,设定主侧喂料速度和主机转速进行挤出造粒;所述双螺杆挤出机的工艺条件为:螺杆长径比65,前段温度320-340℃、中段温度310-330℃、后段温度300-320℃、机头温度300-330℃,螺杆转速380-420r/min。
下面通过三个具体实施例对本发明作详细的描述:
实施例1-3的具体配料方案如下表1所示:
表1
性能测试及评价:
将通过上述实施例1-3配料方案制备得到的粒子物料按ASTM标准注塑成型成各种标准力学性能测试样条,按美国UL标准注塑成标准燃烧试样条,测试方法如表2所示:
表2
测试结果如下表3所示:
表3
从表3可看出,采用本发明方案制得的PC/PEI复合材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、低温冲击强度、流动性指数、阻燃性,耐热性、耐刮擦性、耐化学腐蚀性等方面比较优异,是一种综合性能优异的复合材料。
以上所述的本发明实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:其包含的原料及各原料质量份配比如下:
2.根据权利要求1所述的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述聚碳酸酯树脂为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族聚碳酸酯中的一种或其中多种的组合物。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述聚醚酰亚胺树脂由双酚A、邻苯二甲酸酐和间苯二胺聚合而成,数均分子量为20000-28000。
4.根据权利要求1所述的一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述相容增韧剂为自制有机硅增韧剂接枝马来酸酐MAH。
5.根据权利要求1所述的一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述偶联剂为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或其中多种的组合物。
6.根据权利要求1所述的一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述低温增韧剂为乙烯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
7.根据权利要求1所述的玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述玻璃纤维为纤维直径为13μm的无碱玻璃纤维短切原丝。
8.根据权利要求1所述的一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料,其特征在于:所述无卤阻燃剂为高纯磺酸盐类阻燃剂,所述辅助剂包括抗氧剂、高流动改性剂和润滑剂,其中所述抗氧剂由酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂按重量1:1配比而成;所述高流动改性剂为超低分子量苯乙烯-丙烯腈共聚物;所述润滑剂为乙撑双硬酸脂酰胺。
9.一种玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
制备相容增韧剂;
按权利要求1-8任一项所述玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的原料质量份配比称取各原料组分,并对称取的各原料进行干燥处理;
将干燥处理后的聚碳酸酯树脂、聚醚酰亚胺树脂、相容增韧剂、低温增韧剂和偶联剂置于高速混合机或搅拌机中预先混合3-5min,再加入无卤阻燃剂、辅助剂继续混合10-20min,得到混合物料;
将得到的所述混合物料加入双螺杆挤出机的料斗中经过熔融反应,通过挤出机的侧喂料口添加玻璃纤维,设定主侧喂料速度和主机转速进行挤出造粒;所述双螺杆挤出机的工艺条件为:螺杆长径比65,前段温度320-340℃、中段温度310-330℃、后段温度300-320℃、机头温度300-330℃,螺杆转速380-420r/min。
10.如权利要求9所述玻纤增强无卤阻燃PC/PEI复合材料的制备方法,其特征在于:所述制备相容增韧剂具体包括:
按重量百分比称取有机硅增韧剂90-92%、马来酸酐1-3%、苯乙烯3-5%、二碳酸酯过氧化物0.1-0.3%、抗氧剂0.4%、润滑剂0.5%、硅油1-2%;
将称取的二碳酸酯过氧化物溶于称取的硅油中,搅拌均匀,充分溶解得到混合液;
将所述混合液和称取的有机硅增韧剂、马来酸酐、苯乙烯、抗氧剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀得到混合料;
将得到的所述混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中,经熔融反应,挤出造粒,得到相容增韧剂剂;双螺杆挤出机工艺条件为:熔融段温度240-270℃、反应段温度230-260℃、脱气段220-250℃、机头温度240-260℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150603 |