CN104804389A - 一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，按重量分数计薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂10～40份、抗滴剂0.1～0.5份、热稳定剂0.5～1份、黑色母粒4～8份、耐热抗刮伤剂0.5～5份，阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和/或硅氧烷阻燃剂。组成该薄膜的各组分相容性好，各组分能均匀分散于基材中形成均相体系，使用时表面无析出物，无毒、无害、无污染。黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法能减少烘料料罐的使用，适于规模生产。

Description

一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯薄膜领域，具体涉及一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯（PC）是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，具有综合均衡的机械性能、尺寸稳定性及耐热性能，特别以优异的抗冲击强度和耐蠕变性著称。聚碳酸酯树脂的可见光透过率在90％以上，热分解温度高，具有优良的电绝缘性，广泛用于机械、汽车、航天航空等诸多领域。
聚碳酸酯具有一定的阻燃性，但不能满足阻燃级别要求更高的场合，必须对进行阻燃改性。常用于阻燃聚碳酸酯及其合金的阻燃剂主要是溴系阻燃剂。由于含溴阻燃材料热裂时产生的腐蚀性气体，可能使电气设备中的关键部件受损而导致整套设备失灵，有些溴系阻燃剂，如十溴二苯醚，不符合欧盟ROHS、TCO & Blue Angel等欧洲环保法规要求及严格的UL安全规范。因此，溴系阻燃剂的使用越来越受到限制。磷酸酯类阻燃剂在性能、价格、环保三方面都具有一定的优势，因而目前也被广泛用于阻燃PC 及其合金，但这类阻燃剂的使用降低了聚合物的加工性能、水解稳定性、热变形温度及透明性，并且毒性物质易从塑料中渗出，造成二次污染，且易腐蚀模具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种采用无卤阻燃剂、阻燃性能好的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，按重量分数计所述薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂10～40份、抗滴剂0.1～0.5份、热稳定剂0.5～1份、黑色母粒4～8份、耐热抗刮伤剂0.5～5份，所述阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和/或硅氧烷阻燃剂。
有机磺酸盐阻燃剂可以在聚碳酸酯燃烧时促进二氧化碳和水的释放，促进酚类物质的生成，促进脂肪族和芳香族化合物的产生，加快聚碳酸酯分子的成炭速率，促使聚合物分子交联达到阻燃效果；硅氧烷阻燃剂通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性能实现阻燃效果，为了使聚碳酸酯达到更优的阻燃效果，优选的技术方案为，所述阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和硅氧烷阻燃剂的混合物，所述阻燃剂中有机磺酸盐偶联剂的重量百分比为60～80%。
云母粉可以磺酸盐阻燃剂产生协同作用，促进磺酸盐阻燃剂在聚碳酸酯中的分散，但是云母粉在聚碳酸酯基体中无法很好分散而容易产生应力集中，会导致对冲击强度很敏感的聚碳酸酯树脂抗冲击性能急剧下降；而且云母粉表面含有的铝离子、铁离子等金属离子可对羰基氧进行亲电取代也催化聚碳酸酯分子链的降解，加入钛酸酯偶联剂可以对绢云母粉表面进行改性，使绢云母粉表面由亲水性向亲油性过渡，使绢云母粉与聚碳酸酯基体的结合力增强，避免云母粉与聚碳酸酯基体两相分离出现微观的空洞和缺陷，优选的技术方案为，所述薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，所述绢云母粉的重量份数为1～8份，所述钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为1：（12～18）。
进一步优选的技术方案为，所述薄膜的组成还包含改性剂，所述改性剂为选自增韧剂、紫外线吸收剂、抗静电剂中的至少一种，所述改性剂的重量份数为0.1～5份。
为了进一步优化阻燃性能，优选的技术方案为，所述云母粉的粒径为300～400目。
本发明的目的还在于提供一种规模化生产黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1:绢云母粉改性，采用干法改性技术，将绢云母粉和钛酸酯偶联剂在高速搅拌机中混匀，得到活化云母粉混合物；
S2：将S1所得活化云母粉混合物与干燥后的聚碳酸酯树脂、阻燃剂、抗滴剂、热稳定剂、黑色母粒、耐热抗刮伤剂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得聚碳酸酯阻燃粒料；
S3:将S2所得聚碳酸酯阻燃粒料投入真空干燥机中进行干燥；
S4：将充分干燥后的聚碳酸酯阻燃粒料导入挤出机中，在压力下将熔融共混物经T型模具，熔融挤出；经T型模具流出的熔体经过三辊压延、定型后，按一定的拉膜速率拉制出超薄无卤聚碳酸酯薄膜。
其中，挤出机各区的温度为210℃～300℃。
其中，所述拉膜速率为15～45m/min。
本发明的优点和有益效果在于：
采用无卤阻燃剂制备聚碳酸酯薄膜，该薄膜在厚度为0.035mm至0.100mm时，阻燃性达到了UL94、VTM-0级，可用于手机、电脑、电视、空调、电源供应器、MP3、MP4等超薄型电子元件的绝缘保护，克服了0.100mm以下的聚碳酸酯薄膜阻燃效果差的技术缺陷，满足产品轻量化、超薄型化、窄边框等需求；
组成该薄膜的各组分相容性好，各组分能均匀分散于基材中形成均相体系，使用时表面无析出物，无毒、无害、无污染，符合欧盟ROHS，REACH，TCO & Blue Angel等严格的环保标准；
与传统阻燃PC比较，其机械性能更加优越, 外观质量更好, 颜色更稳定、一致，可再次循环使用，减少废弃物的产生。黑色母粒中采用炭黑作为着色剂，赋予聚碳酸酯薄膜一定的抗静电效果，而且在燃烧时会有助于聚合物体系形成炭层，对热和氧产生一定的阻隔效果，优化阻燃效果。
进一步优选的技术方案中采用磺酸盐和硅氧烷阻燃剂复配使用，产生阻燃协效作用，与磺酸盐阻燃剂相比，阻燃效果更优；经偶联剂改性活化的云母粉的加入，云母粉在聚碳酸酯基体中的均匀分散，对由磺酸盐和硅氧烷阻燃剂组成的复合阻燃体系进一步发挥阻燃协效作用，同时可以缓解云母粉表面氯离子和铁离子对羧基氧进行亲电取代，即缓解聚碳酸酯分子链的降解；
将黑色燃料配方原料直接造粒成黑色阻燃粒子，保证了阻燃的均一性、稳定性，同时减少后续生产需要几个料罐烘料的局限性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
实施例1黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂10份、抗滴剂0.1份、热稳定剂0.5份、黑色母粒4份、耐热抗刮伤剂0.5份，阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂。
薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，绢云母粉的重量份数为1份，钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为12；云母粉的粒径为350～400目。
改性剂为抗静电剂0.1份。
黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法：
黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1:绢云母粉改性，采用干法改性技术，将绢云母粉和钛酸酯偶联剂在高速搅拌机中混匀，得到活化云母粉混合物；
S2：将S1所得活化云母粉混合物与干燥后的聚碳酸酯树脂、阻燃剂、抗滴剂、热稳定剂、黑色母粒、耐热抗刮伤剂、抗静电剂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得聚碳酸酯阻燃粒料；
S3:将S2所得聚碳酸酯阻燃粒料投入真空干燥机中进行干燥；
S4：将充分干燥后的聚碳酸酯阻燃粒料导入挤出机中，在压力下将熔融共混物经T型模具，熔融挤出；经T型模具流出的熔体经过三辊压延、定型后，按一定的拉膜速率拉制出超薄无卤聚碳酸酯薄膜。
其中，挤出机各区的温度为210℃～270℃。
其中，拉膜速率为15～25m/min。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂40份、抗滴剂0.3份、热稳定剂0.75份、黑色母粒6份、耐热抗刮伤剂2.5份，阻燃剂为硅氧烷阻燃剂。
薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，绢云母粉的重量份数为8份，钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为1：18；云母粉的粒径为350～400目。
改性剂为增韧剂2份、抗静电剂0.5份。
挤出机各区的温度为230℃～300℃；拉膜速率为25～35m/min。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂25份、抗滴剂0.5份、热稳定剂1份、黑色母粒8份、耐热抗刮伤剂5份，阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和硅氧烷阻燃剂的混合物，阻燃剂中有机磺酸盐偶联剂的重量百分比为80%。
薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，绢云母粉的重量份数为1份，钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为12；云母粉的粒径为300～350目。
改性剂为选自增韧剂1份、紫外线吸收剂1份、抗静电剂3份。
实施例4
实施例4与实施例3的区别在于，阻燃剂中有机磺酸盐偶联剂的重量百分比为60%。
薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，绢云母粉的重量份数为4.5份，钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为1：15；云母粉的粒径为300～350目。
实施例5
实施例5与实施例3的区别在于，阻燃剂中有机磺酸盐偶联剂的重量百分比为70%。
薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，绢云母粉的重量份数为8份，钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为1：18；云母粉的粒径为300～400目。
其中，聚碳酸酯薄膜厚度为0.035mm至0.100mm。
优选的挤出机各区的温度为210℃～270℃，主要原因在于云母粉呈碱性并含有结晶水，聚碳酸酯在280℃高温加工会发生水解和醇解导致聚碳酸酯分子链的断裂和重排，影响薄膜的拉升强度和冲击强度。
经燃烧试验测得，实施例3、4、5的阻燃性能优于实施例1、2，实施例3、4、5的阻燃性能均能达到UL94、VTM-0级，实施例4与实施例5的阻燃性能相当，实施例5薄膜的拉伸强度低于实施例4。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，按重量分数计所述薄膜的主要组成为：聚碳酸酯树脂100份、无卤阻燃剂10～40份、抗滴剂0.1～0.5份、热稳定剂0.5～1份、黑色母粒4～8份、耐热抗刮伤剂0.5～5份，所述阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和/或硅氧烷阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述阻燃剂为有机磺酸盐阻燃剂和硅氧烷阻燃剂的混合物，所述阻燃剂中有机磺酸盐偶联剂的重量百分比为60～80%。
3.根据权利要求1所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述薄膜的组成还包含绢云母粉和钛酸酯偶联剂，所述绢云母粉的重量份数为1～8份，所述钛酸酯偶联剂的重量与绢云母粉的重量之比为1：（12～18）。
4.根据权利要求1所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述薄膜的组成还包含改性剂，所述改性剂为选自增韧剂、紫外线吸收剂、抗静电剂中的至少一种，所述改性剂的重量份数为0.1～5份。
5.根据权利要求3所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征在于，所述云母粉的粒径为300～400目。
6.一种黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，包括如下步骤：
S1:绢云母粉改性，采用干法改性技术，将绢云母粉和钛酸酯偶联剂在高速搅拌机中混匀，得到活化云母粉混合物；
S2：将S1所得活化云母粉混合物与干燥后的聚碳酸酯树脂、阻燃剂、抗滴剂、热稳定剂、黑色母粒、耐热抗刮伤剂经高速混料机充分均匀混合后自喂料机进入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得聚碳酸酯阻燃粒料；
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7.根据权利要求6所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，其特征在于，挤出机各区的温度为210℃～300℃。
8.根据权利要求7所述的黑色无卤阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述拉膜速率为15～45m/min。
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