CN106560483B - 一种安防用聚碳酸酯树脂材料及其生产工艺 - Google Patents
一种安防用聚碳酸酯树脂材料及其生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种安防用聚碳酸酯树脂材料及其生产工艺，本发明首先通过逐步聚合，通过控制加入原料的时间，将聚碳酸酯逐步聚合，从而得到聚合体本体，之后加入预先聚合而成辅助物料，进行聚合，从而得到长时间暴露在外界条件下，仍然具有较好的阻燃性和物理强度的特性的聚碳酸酯。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，更具体的说是涉及一种安防用聚碳酸酯树脂材料及其生产工艺。
背景技术
聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。
但是，在安防领域中，安防设备需要长时间暴露在自然条件下，此时，现有技术中的聚碳酸酯，在长时间暴露后，往往会失去其阻燃性、冲击强度高等特点，应用于安防领域的材料本身就需要就有长时间暴露在外界具有稳定性质的要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种安防用聚碳酸酯树脂材料及其生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种安防用聚碳酸酯树脂材料，包括下列摩尔份的组成：
双酚A 100份
4,4'-二羟基二苯砜 10份
4-甲基邻苯二酚 10份
1,3-二羟基丙酮 10份
2,6-二溴萘-1,5-二醇 5份
5-溴-2,4-二羟基苯酸 5份
二乙二醇 5份
2,5-二羟基甲苯 7份
2,4-二羟基苯甲酸 5份
1,3-二羟基丙烷 8份
2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌 6份
碳酸二苯酯 120份
碳酸二乙酯 20份
烯丙基二甘醇二碳酸酯 10份
4,4'-二甲基联苯甲酰 10份
3,5-二溴-4-羟基苯甲醛 5份。
一种安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：
步骤一：将摩尔份为50份双酚A、50份碳酸二苯酯，在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时；
步骤二：在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时；
步骤三、每隔10~20分钟加入摩尔份数为10份双酚A和10份碳酸二苯酯，总共加入30份双酚A和30份碳酸二苯酯，完全加入后搅拌30~60分钟；
步骤四：加入摩尔份数为10份4,4'-二羟基二苯砜、10份4-甲基邻苯二酚、20份碳酸二乙酯，在压力为3000Pa的负压条件下，升温至200℃，反应1~2个小时，得到聚合体本体；
步骤五：将摩尔份数为20份双酚A、30份碳酸二苯酯、7份2,5-二羟基甲苯
5份2,4-二羟基苯甲酸在压力为3000Pa的负压条件下，加入催化剂，加热至180℃，反应1~2小时，加入5份2,6-二溴萘-1,5-二醇、5份5-溴-2,4-二羟基苯酸、6份2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌、10份碳酸二苯酯反应2~3小时，得到辅助物料；
步骤六：在步骤四中的聚合物本体中，加入10份1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、8份1,3-二羟基丙烷，之后将步骤五中得到的辅助物料等分成3份，每隔10~20分钟加入1份均分的辅助物料，完成辅助物料的添加后再加入10份4,4'-二甲基联苯甲酰、10份烯丙基二甘醇二碳酸酯，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为3~5小时；
步骤七：加入将摩尔份为5份的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为0.5~1小时的到最终产物；
步骤八：在反应时间结束后保持温度在300℃条件下，2~3小时；
步骤九：对熔融物料进行造粒。
作为本发明的进一步改进：还包括有步骤十：将颗粒浸泡在10%的盐酸溶液中，将浸泡过后的颗粒用蒸馏水冲洗之后干燥包装。
所述步骤一、步骤五中的催化剂为苯甲酸钠。
所述步骤五：在保持300℃2~3小时过程中通入惰性气体。
本发明首先通过逐步聚合，通过控制加入原料的时间，将聚碳酸酯逐步聚合，从而得到聚合体本体，之后加入预先聚合而成辅助物料，进行聚合，从而得到长时间暴露在外界条件下，仍然具有较好的阻燃性和物理强度的特性的聚碳酸酯。
首先步骤一中，以份加入双酚A和碳酸二苯酯进行预反应，防止一旦温度升高，反应活性太高，造成瞬间反应，导致反应产物分子量不均匀的问题。在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时。之后再在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时，这样就能够保证聚合物的分子量相对稳定。
步骤三中，当形成一定分子量的双酚A和碳酸二苯酯共聚体后，通过将之后的双酚A和碳酸二苯酯通过少量多次加入，这样控制，能够是的生成的共聚物分子量更加稳定，从而保证了材料性质的稳定。
步骤四中继续加入少量的双酚A和碳酸二苯酯，同时加入4,4'-二羟基二苯砜、4-甲基邻苯二酚、碳酸二乙酯，4,4'-二羟基二苯砜、4-甲基邻苯二酚的加入主要是能够改变支链结构，有效提高本发明材料的力学强度，碳酸二乙酯则分子的规整性较好，能够提高整体链段的强度。此步骤主要用来提高共聚体的强度。
步骤五中，为辅助物料的制备，辅助物料中依然以双酚A和碳酸二苯酯为主体，加入2,5-二羟基甲苯、2,4-二羟基苯甲酸在先一步进行反应，2,5-二羟基甲苯能够适当调节整体链段的刚性，而2,4-二羟基苯甲酸的加入主要是增加支链活性，使得与后期加入的2,6-二溴萘-1,5-二醇、5-溴-2,4-二羟基苯酸、2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌的结合力更好，保证了溴元素在长时间暴露在外界过程中不会流失，2,6-二溴萘-1,5-二醇、5-溴-2,4-二羟基苯酸、2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌的加入主要起到了引入溴元素，从而提高整体的阻燃性。最后加入碳酸二苯酯为的是能够调节整个体系，逐步加入有利于分子量以及最终产物物性的均匀。
在步骤六中，在步骤四中的聚合物体本体先加入1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、1,3-二羟基丙烷，主要是为了降低整体的粘度，1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、1,3-二羟基丙烷一方面能够参与反应调整聚合物链段，另一方面能够作为相容剂的作用，能够使得原料与原料之间的相容性更好，流动性更好，使得混合更加均匀，之后加入辅助物料，进行反应，在反应过程中充分与聚合体本体发生聚合反应，得到需要的树脂。
最后加入3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，主要起到一个终止剂的作用，由于只有一个活性基团，在分子链段的端部起到封闭作用，终止反应，同时能够引入溴元素，提高了聚合物的阻燃性。
具体实施方式
下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。
一种安防用聚碳酸酯树脂材料，包括下列摩尔份的组成：
双酚A 100份
4,4'-二羟基二苯砜 10份
4-甲基邻苯二酚 10份
1,3-二羟基丙酮 10份
2,6-二溴萘-1,5-二醇 5份
5-溴-2,4-二羟基苯酸 5份
二乙二醇 5份
2,5-二羟基甲苯 7份
2,4-二羟基苯甲酸 5份
1,3-二羟基丙烷 8份
2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌 6份
碳酸二苯酯 120份
碳酸二乙酯 20份
烯丙基二甘醇二碳酸酯 10份
4,4'-二甲基联苯甲酰 10份
3,5-二溴-4-羟基苯甲醛 5份。
一种安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：
步骤一：将摩尔份为50份双酚A、50份碳酸二苯酯，在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时；
步骤二：在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时；
步骤三、每隔10~20分钟加入摩尔份数为10份双酚A和10份碳酸二苯酯，总共加入30份双酚A和30份碳酸二苯酯，完全加入后搅拌30~60分钟；
步骤四：加入摩尔份数为10份4,4'-二羟基二苯砜、10份4-甲基邻苯二酚、20份碳酸二乙酯，在压力为3000Pa的负压条件下，升温至200℃，反应1~2个小时，得到聚合体本体；
步骤五：将摩尔份数为20份双酚A、30份碳酸二苯酯、7份2,5-二羟基甲苯
5份2,4-二羟基苯甲酸在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应1~2小时，加入5份2,6-二溴萘-1,5-二醇、5份5-溴-2,4-二羟基苯酸、6份2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌、10份碳酸二苯酯反应2~3小时，得到辅助物料；
步骤六：在步骤四中的聚合物本体中，加入10份1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、8份1,3-二羟基丙烷，之后将步骤五中得到的辅助物料等分成3份，每隔10~20分钟加入1份均分的辅助物料，完成辅助物料的添加后再加入10份4,4'-二甲基联苯甲酰、10份烯丙基二甘醇二碳酸酯，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为3~5小时；
步骤七：加入将摩尔份为5份的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为0.5~1小时的到最终产物；
步骤八：在反应时间结束后保持温度在300℃条件下，2~3小时；
步骤九：对熔融物料进行造粒。
作为本发明的进一步改进：还包括有步骤十：将颗粒浸泡在10%的盐酸溶液中，将浸泡过后的颗粒用蒸馏水冲洗之后干燥包装。
作为本发明的进一步改进：所述步骤一、步骤二、步骤三中的催化剂为苯甲酸钠、醋酸锂、醋酸铬、醋酸钴、四硼酸钠中至少一种。
作为本发明的进一步改进：所述步骤五：在保持300℃2~3小时过程中通入惰性气体。
表一实施例材料测试
表二：市购拜耳通用级聚碳酸酯
发明首先通过逐步聚合，通过控制加入原料的时间，将聚碳酸酯逐步聚合，从而得到聚合体本体，之后加入预先聚合而成辅助物料，进行聚合，从而得到长时间暴露在外界条件下，仍然具有较好的阻燃性和物理强度的特性的聚碳酸酯。
首先步骤一中，以份加入双酚A和碳酸二苯酯进行预反应，防止一旦温度升高，反应活性太高，造成瞬间反应，导致反应产物分子量不均匀的问题。在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时。之后再在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时，这样就能够保证聚合物的分子量相对稳定。
步骤三中，当形成一定分子量的双酚A和碳酸二苯酯共聚体后，通过将之后的双酚A和碳酸二苯酯通过少量多次加入，这样控制，能够是的生成的共聚物分子量更加稳定，从而保证了材料性质的稳定。
步骤四中继续加入少量的双酚A和碳酸二苯酯，同时加入4,4'-二羟基二苯砜、4-甲基邻苯二酚、碳酸二乙酯，4,4'-二羟基二苯砜、4-甲基邻苯二酚的加入主要是能够改变支链结构，有效提高本发明材料的力学强度，碳酸二乙酯则分子的规整性较好，能够提高整体链段的强度。此步骤主要用来提高共聚体的强度。
步骤五中，为辅助物料的制备，辅助物料中依然以双酚A和碳酸二苯酯为主体，加入2,5-二羟基甲苯、2,4-二羟基苯甲酸在先一步进行反应，2,5-二羟基甲苯能够适当调节整体链段的刚性，而2,4-二羟基苯甲酸的加入主要是增加支链活性，使得与后期加入的2,6-二溴萘-1,5-二醇、5-溴-2,4-二羟基苯酸、2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌的结合力更好，保证了溴元素在长时间暴露在外界过程中不会流失，2,6-二溴萘-1,5-二醇、5-溴-2,4-二羟基苯酸、2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌的加入主要起到了引入溴元素，从而提高整体的阻燃性。最后加入碳酸二苯酯为的是能够调节整个体系，逐步加入有利于分子量以及最终产物物性的均匀。
在步骤六中，在步骤四中的聚合物体本体先加入1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、1,3-二羟基丙烷，主要是为了降低整体的粘度，1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、1,3-二羟基丙烷一方面能够参与反应调整聚合物链段，另一方面能够作为相容剂的作用，能够使得原料与原料之间的相容性更好，流动性更好，使得混合更加均匀，之后加入辅助物料，进行反应，在反应过程中充分与聚合体本体发生聚合反应，得到需要的树脂。
最后加入3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，主要起到一个终止剂的作用，由于只有一个活性基团，在分子链段的端部起到封闭作用，终止反应，同时能够引入溴元素，提高了聚合物的阻燃性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种安防用聚碳酸酯树脂材料，其特征在于：包括下列摩尔份的组成：
双酚A 100份
4,4'-二羟基二苯砜 10份
4-甲基邻苯二酚 10份
1,3-二羟基丙酮 10份
2,6-二溴萘-1,5-二醇 5份
5-溴-2,4-二羟基苯酸 5份
二乙二醇 5份
2,5-二羟基甲苯 7份
2,4-二羟基苯甲酸 5份
1,3-二羟基丙烷 8份
2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌 6份
碳酸二苯酯 120份
碳酸二乙酯 20份
烯丙基二甘醇二碳酸酯 10份
4,4'-二甲基联苯甲酰 10份
3,5-二溴-4-羟基苯甲醛 5份；
其制备方法如下：
步骤一：将摩尔份为50份双酚A、50份碳酸二苯酯，在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时；
步骤二：在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时；
步骤三、每隔10~20分钟加入摩尔份数为10份双酚A和10份碳酸二苯酯，总共加入30份双酚A和30份碳酸二苯酯，完全加入后搅拌30~60分钟；
步骤四：加入摩尔份数为10份4,4'-二羟基二苯砜、10份4-甲基邻苯二酚、20份碳酸二乙酯，在压力为3000Pa的负压条件下，升温至200℃，加入催化剂，反应1~2个小时，得到聚合体本体；
步骤五：将摩尔份数为20份双酚A、30份碳酸二苯酯、7份2,5-二羟基甲苯 、5份2,4-二羟基苯甲酸在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应1~2小时，加入5份2,6-二溴萘-1,5-二醇、5份5-溴-2,4-二羟基苯酸、6份2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌、10份碳酸二苯酯反应2~3小时，得到辅助物料；
步骤六：在步骤四中的聚合物本体中，加入10份1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、8份1,3-二羟基丙烷，之后将步骤五中得到的辅助物料等分成3份，每隔10~20分钟加入1份均分的辅助物料，完成辅助物料的添加后再加入10份4,4'-二甲基联苯甲酰、10份烯丙基二甘醇二碳酸酯，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为3~5小时；
步骤七：加入将摩尔份为5份的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为0.5~1小时的到最终产物；
步骤八：在反应时间结束后保持温度在300℃条件下，2~3小时；
步骤九：对熔融物料进行造粒。
2.根据权利要求1所述的安防用聚碳酸酯树脂材料，其特征在于：还包括有步骤十：将颗粒浸泡在10%的盐酸溶液中，将浸泡过后的颗粒用蒸馏水冲洗之后干燥包装。
3.根据权利要求2所述的安防用聚碳酸酯树脂材料，其特征在于：所述步骤一、步骤四中的催化剂为苯甲酸钠、醋酸锂、醋酸铬、醋酸钴、四硼酸钠中至少一种。
4.根据权利要求3所述的安防用聚碳酸酯树脂材料，其特征在于：所述步骤五：在保持300℃2~3小时过程中通入惰性气体。
5.一种安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：
步骤一：将摩尔份为50份双酚A、50份碳酸二苯酯，在80℃下，加入催化剂，在1000pa的负压条件下，进行搅拌反应1~2小时；
步骤二：在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应时间为2~3小时小时；
步骤三、每隔10~20分钟加入摩尔份数为10份双酚A和10份碳酸二苯酯，总共加入30份双酚A和30份碳酸二苯酯，完全加入后搅拌30~60分钟；
步骤四：加入摩尔份数为10份4,4'-二羟基二苯砜、10份4-甲基邻苯二酚、20份碳酸二乙酯，在压力为3000Pa的负压条件下，升温至200℃，加入催化剂，反应1~2个小时，得到聚合体本体；
步骤五：将摩尔份数为20份双酚A、30份碳酸二苯酯、7份2,5-二羟基甲苯、5份2,4-二羟基苯甲酸在压力为3000Pa的负压条件下，加热至180℃，反应1~2小时，加入5份2,6-二溴萘-1,5-二醇、5份5-溴-2,4-二羟基苯酸、6份2,5-二溴-3,6-二羟对苯醌、10份碳酸二苯酯反应2~3小时，得到辅助物料；
步骤六：在步骤四中的聚合物本体中，加入10份1,3-二羟基丙酮、5份二乙二醇、8份1,3-二羟基丙烷，之后将步骤五中得到的辅助物料等分成3份，每隔10~20分钟加入1份均分的辅助物料，完成辅助物料的添加后再加入10份4,4'-二甲基联苯甲酰、10份烯丙基二甘醇二碳酸酯，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为3~5小时；
步骤七：加入将摩尔份为5份的3,5-二溴-4-羟基苯甲醛，在真空度130Pa条件下，升温至300℃，反应时间为0.5~1小时的到最终产物；
步骤八：在反应时间结束后保持温度在300℃条件下，2~3小时；
步骤九：对熔融物料进行造粒。
6.根据权利要求5所述的安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：还包括有步骤十：将颗粒浸泡在10%的盐酸溶液中，将浸泡过后的颗粒用蒸馏水冲洗之后干燥包装。
7.根据权利要求6所述的安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：所述步骤一、步骤四中的催化剂为苯甲酸钠、醋酸锂、醋酸铬、醋酸钴、四硼酸钠中至少一种。
8.根据权利要求7所述的安防用聚碳酸酯树脂的生产工艺，其特征在于：所述步骤五：在保持300℃2~3小时过程中通入惰性气体。
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| WO2001094445A1 (en) * | 2000-06-02 | 2001-12-13 | General Electric Company | Method for preparing high molecular weight polycarbonate |
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Granted publication date: 20171117 Termination date: 20200519 |