CN106867219A - 一种高耐热阻燃透明材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高耐热阻燃透明材料,其组成成分的重量百分配比如下:聚碳酸酯(PC)70‑90%,透明聚苯乙烯(PS)5‑20%,阻燃剂3‑8%,界面增韧相容剂2‑5%,润滑剂0.2‑1%,抗氧剂0.2‑1%。本发明的提供的高耐热阻燃透明合金,具有较高的流动性,提高了其加工性能。且本发明的合金材料的阻燃等级提至UL94 V0,并且不会降低合金材料的透明度和耐热性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,具体涉及一种高耐热阻燃透明材料。
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。聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃V2级,在普通使用温度内都有良好的机械性能。其主要分为防静电PC、导电PC、加纤防火PC、抗紫外线耐候PC、食品级PC、抗化学性PC。聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,应用于光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品制造领域。随着技术的发展,市场对使用材料提出了更多的要求,如高耐热、较高流动性、透明、阻燃等;但目前市场上还没有相应的产品的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高耐热阻燃透明材料,即一种具有良好耐热、阻燃、透明等性能的合金材料,从而解决PC材料较低的流动性、阻燃改性后的低耐热性、合金改性后的不透明性。
本发明的高耐热阻燃透明材料,其组成成分的重量百分配比如下:聚碳酸酯(PC)70-90%,透明聚苯乙烯(PS)5-20%,阻燃剂3-8%,界面增韧相容剂2-5%,润滑剂0.2-1%,抗氧剂0.2-1%。
本发明中所用阻燃剂包括但不限于溴代三嗪、十溴二苯乙烷、四溴双酚A等。
界面增韧相容剂,其包括但不限于马来酸酐接枝苯乙烯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐无规共聚物、烯-丙烯酸甲酯共聚物、硅烷偶联剂等。
本发明所用的润滑剂包括但不限于脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类、有机硅化合物及磷酸盐类。
本发明所用抗氧剂包含但不限于芳香胺类抗氧剂(二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其衍生物)、受阻酚类抗氧剂、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯等。
本发明的高耐热阻燃透明材料的制备方法,包括如下的步骤:
1)将PC、PS、界面增韧相容剂加入混合机中低速(500转/min)混合3-5min,进行初步混合,然后将阻燃剂、抗氧剂、润滑剂等加入混合机中后高速(3000转/min)混合2-3min,进行混合、干燥、粉化处理;
2)将步骤1)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒,转速为300~400r/min,温度240~265℃,经水槽冷却后切粒包装。
本发明的提供的高耐热阻燃透明合金,具有较高的流动性,提高了其加工性能。且本发明的合金材料的阻燃等级提至UL94V0,并且不会降低合金材料的透明度和耐热性。
具体实施方式
申请人在长期的研究中发现,PC材料本身存在加工温度较高、流动性差的缺点,为了解决这一问题,本发明从材料的选择、配比上进行了优化,并对制备方法进行了长期的研究,从而制成了PC材料和透明聚苯乙烯相容性及粘合性好,且界面粘合力提高的合金材料,从而促成了本发明。
本发明所使用到的额测试标准及测试处理方法如下:
材料拉伸样条尺寸按照GB/T1040标准执行,实测样条尺寸为:形状哑铃状,总长154mm,有效测试数据部分长80mm,宽10mm,厚度4mm。具体测试方法为:拉伸强度、断裂伸长率测试方法按照GB/T1040标准执行,拉伸速度50mm/min,标距为50mm。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,按照GB/T2918进行48小试状态调节。
弯曲样条尺寸及测试方法按照GB/T9431标准执行,实测样条测试部分尺寸为:长80mm,宽10mm,厚度4mm。具体测试方法选用跨度64mm,下压速度2mm/min。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,按照GB/T2918进行48小试状态调节。
缺口冲击强度测试样条尺寸及方法按照GB/T1843标准执行,实测样条尺寸为:长80mm,宽10mm,厚度4mm,A型缺口,缺口深度2mm,测试摆锤为5.5J。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,按照GB/T2918进行48小试状态调节。
全光透过率测试试样尺寸及方法按照GB/T2410标准执行,圆片尺寸为:直径100mm,厚度3mm,选用雾度计法测试透光率。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,按照GB/T2918进行48小试状态调节。
热变形测试样条及测试方法按照GB/T1634标准执行,实测样条尺寸为:长80mm,宽10mm,厚度4mm,砝码选择B法0.45MPa,挠度0.34,采用120℃/H的升温速度。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,按照GB/T2918进行48小试状态调节。
阻燃测试试样按照UL94标准执行,实测样条尺寸为:长124mm,宽12.7mm,厚度3.2mm。在温度为23℃,湿度为50%的环境下,进行48小试状态调节。
本发明的高耐热阻燃透明材料,其组成成分的重量百分配比如下:聚碳酸酯(PC)70-90%,透明聚苯乙烯(PS)5-20%,阻燃剂3-8%,界面增韧相容剂2-5%,润滑剂0.2-1%,抗氧剂0.2-1%,润滑剂0.5-1%。
其中聚碳酸酯可采用不同黏度的聚碳酸酯,包括但不限于奇美PC-110、PC-122、PC-115、PC-175等。PS可选用不同级别透明聚苯乙烯,包括但不限于奇美PG-383、PG-33、PG-383M等。
材料的制备方法如下:
1)分别称取PC树脂、PS树脂、增韧相容剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂备用;
2)将PC、PS、增韧相容剂加入高速搅拌机混合3min,再依次加入抗氧剂、阻燃剂和润滑剂混合5min;
3)将步骤2)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒,喂料速度300kg/H,转速为300~400r/min,温度230~270℃,后经水槽冷却后切粒制成耐高温阻燃透明材料。
对制成的耐高温阻燃透明材料按相应标准进行拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、阻燃、透光率等指标的检测。
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1:
申请人首先对制备耐高温阻燃透明材料的组分及配比进行了优化,本实施中给出了筛选过程中组分配比的几个典型代表(表1)
表1:材料的组份重量配比表
按照表1的配比,按照如下的方法来制备材料:
1)将PC、PS、增韧相容剂加入高速搅拌机混合3min,再依次加入抗氧剂、阻燃剂和润滑剂混合5min;
2)将步骤1)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒,喂料速度300kg/H,主机转速为350r/min,温度区间1-2为230℃,温度区间3-4为250℃,温度区间为260℃,机头温度255℃,熔体温度255℃。经水槽冷却后切粒制成耐高温阻燃透明材料。
制成的高耐热阻燃透明PC材料进行指标分析。
材料测试性能数据如下表2:
表2:实验组1-5的材料性能测试表
结果表明,实施组4的配比制备出热变形较高、阻燃V0、透过率达83%的PC/PS合金材料。
实施例2
在实验组4的配比基础上,对本发明的材料的制备方法进行优化。
1)分别称取PC-110树脂780g、PS(PG-33)树脂100g、增韧相容剂(SZ23110)树脂50g、阻燃剂(FR245)60g、抗氧剂(1076)2g、抗氧剂(168)2g、润滑剂(BDP)10g;
2)将PC、PS、增韧相容剂加入高速搅拌机混合3min,再依次加入抗氧剂、阻燃剂和润滑剂混合5min;
3)将步骤2)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机喂料斗,然后按案例6-10设定喂料速度、主机转速、加工温度区间1-2、加工温度区间3-4、加工温度区间5-7、机头温度,并测试实际熔体温度。挤出料条经水槽冷却后切粒制成耐高温阻燃透明材料。
具体案例使用工艺参数如下:
表3:实施例6-10的加工工艺调整表
工艺参数 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 |
喂料速度 | 300kg/H | 300kg/H | 300kg/H | 300kg/H | 300kg/H |
主机转速 | 300r/min | 350r/min | 400r/min | 350r/min | 350r/min |
温度区间1-2 | 230℃ | 230℃ | 230℃ | 230℃ | 230℃ |
温度区间3-4 | 240℃ | 240℃ | 240℃ | 250℃ | 260℃ |
温度区间5-7 | 250℃ | 250℃ | 250℃ | 260℃ | 270℃ |
机头温度 | 245℃ | 245℃ | 245℃ | 255℃ | 265℃ |
熔体温度 | 245℃ | 245℃ | 245℃ | 255℃ | 265℃ |
对制成的耐高温阻燃透明材料按相应标准进行拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、阻燃、透光率等指标的检测。
表4:实施例6-10的材料性能测试表
材料性能 | 测试标准 | 单位 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 |
拉伸强度 | GB/T1040 | MPa | 60 | 60 | 61 | 60 | 61 |
断裂伸长率 | GB/T1040 | % | 35 | 35 | 24 | 35 | 22 |
弯曲强度 | GB/T9431 | MPa | 90 | 92 | 95 | 95 | 96 |
弯曲模量 | GB/T9431 | MPa | 2720 | 2800 | 2920 | 2880 | 2981 |
IZOD缺口冲击强度 | GB/T1843 | 28 | 30 | 25 | 31 | 22 | |
全光透过率3mm | GB/T2410 | % | 83 | 83 | 83 | 83 | 83 |
热变形温度0.45MPa | GB/T1634 | ℃ | 135 | 136 | 134 | 138 | 135 |
熔体流动速率 | GB/T 21060 | g/min | 24 | 25 | 25 | 26 | 32 |
阻燃等级 | UL94 | Class | 3.2mmV0 | 3.2mmV0 | 3.2mmV0 | 3.2mmV0 | 3.2mmV0 |
以上数据,配方选择案例4,工艺参数选择案例9,本发明阻燃透明材料的缺口冲击强度达30KJ/m2,3.2mm的透光率达83%,热变形温度(0.45MPa)达138℃,熔体流动速率达26,阻燃等级V0。材料具有了高流动性(对比PC),高冲击性、高耐热性(对比一般PC/PS合金),高透明性(对比一般阻燃材料透光率≤35%)。
综上所述,本发明的高耐热阻燃透明材料具有良好的力学性能、良好的阻燃性能和透明效果,可广泛用于有阻燃透明耐热要求的机械、电子、军工、医疗等领域。
Claims (7)
1.一种高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的高耐热阻燃透明材料的组成成分及重量百分配比如下:聚碳酸酯70-90%,透明聚苯乙烯5-20%,阻燃剂3-8%,界面增韧相容剂2-5%,润滑剂0.2-1%,抗氧剂0.2-1%。
2.如权利要求1所述的高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的阻燃剂是溴代三嗪、十溴二苯乙烷或四溴双酚A中的任一种或几种。
3.如权利要求1所述的高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的界面增韧相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐无规共聚物、烯-丙烯酸甲酯共聚物或硅烷偶联剂中的任一种或几种。
4.如权利要求1所述的高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的润滑剂为脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类、有机硅化合物及磷酸盐类中的任一种或几种。
5.如权利要求1所述的高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的抗氧剂是芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯或双十八碳醇酯中的任一种或几种。
6.如权利要求5所述的高耐热阻燃透明材料,其特征在于,所述的芳香胺类抗氧剂是二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其衍生物。
7.权利要求1-6任一项所述的高耐热阻燃透明材料的制备方法,包括如下的步骤:
1)将PC、PS、界面增韧相容剂加入混合机中低速混合3-5min,进行初步混合,然后将阻燃剂、抗氧剂、润滑剂等加入混合机中后高速混合2-3min,进行混合、干燥、粉化处理;
2)将步骤1)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒,转速为300~400r/min,温度240~265℃,经水槽冷却后切粒包装。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for 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: 20170620 |