CN106928679A - 一种无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无卤阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，其特征在于该无卤阻燃碳酸酯复合材料具有高的透明度，阻燃可以达到1mm UL94V‑0级别。所述聚碳酸酯复合材料包含以下重量份的各组分：聚碳酸酯树脂92.5～99份，有机硅阻燃剂0.5～5份，磺酸盐类阻燃剂0.1～0.5份，助剂0.4～2份。所述制备方法包括以下步骤：将聚碳酸酯树脂、有机硅阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、助剂在高混机中混合，然后经双螺杆挤出造粒，干燥后注塑，即得。本发明可以达到1.0mm UL94V‑0级别，高的透明度，无卤环保，同时具有优良的力学性能、热性能和加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯改性材料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优越的热塑性工程塑料，因其优异的耐候性能、高抗冲击性能、优异的电绝缘性，被广泛用于汽车工业、仪表仪器、电子电器等领域。聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性，但不能满足对阻燃级别要求较高或很高的场合。常用无卤阻燃剂(磷酸酯类阻燃剂、磺酸盐阻燃剂、硅系阻燃剂)阻燃聚碳酸酯只做到1.5mm V0透明和1.0mmV2，无法做到超薄1.0mm V0透明。加入抗滴落剂虽然可以提升阻燃性，但会严重降低透明性。在实际应用中，尤其是LED照明领域，超薄、透明是LED照明材料的重要指标。因此，如何获得一种高透明无卤阻燃PC材料，同时兼顾力学性能、加工性、成本，依然值得人们不断努力探索。
专利103724971公开了一种透明无卤低烟阻燃聚碳酸酯复合材料，采用聚硅氧烷阻燃剂和含氟磺酸盐阻燃剂复配，可以达到1.5mm V0的阻燃要求。但是，这种阻燃材料透光率只有83％，相比透明料透光率88％仍有差距。
本专利通过选用合适分子量的聚碳酸酯基材，合理的阻燃复配体系和优化配比，在保证透明性的同时，获得更高的阻燃性能(1.0mm UL94 V-0级别)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无卤阻燃、透明、加工性好，能应用于要求高阻燃，高透明薄壁塑料件的聚碳酸酯材料，本发明还提供一种制备该种无卤阻燃聚碳酸酯材料的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，包含按重量份数计的以下组分：聚碳酸酯树脂92.5～99份，有机硅阻燃剂0.5～5份，磺酸盐类阻燃剂0.1～0.5份，助剂0.4～2份；
其中所述聚碳酸酯树脂特选为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为3万～5万；所述有机硅阻燃剂为甲基系列的有机硅树脂、甲基苯基系列的有机硅树脂中的一种或两种混合；所述磺酸盐类阻燃剂为不含氟的磺酸盐衍生物；所述助剂包括按重量份数计的以下组分：0.2～1份的抗氧剂、0.1～0.5份的防紫外线添加剂、0.1～0.5份的润滑助剂。
优选的，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。
优选的，所述防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物。进一步优选的，所述光稳定剂为癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯(光稳定770)、聚[1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯](光稳定622)中的一种；所述紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′，5′-二(1，1-二甲基苯基)苯并三唑(UV234)、2-(2′-羟基-3′，5′-二叔戊基)-苯并三唑(UV-328)、2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基)-苯并三唑(UV-320)中的一种。
优选的，所述加工流动助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种混合。
第二方面，本发明提供了一种无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯树脂、有机硅阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、助剂在高混机中混合，然后经双螺杆挤出、冷却、造粒，所得粒料经干燥后注塑成标准样条，即得。
优选的，所述各个组分在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)通过高分子量PC、磺酸盐类阻燃剂与有机硅阻燃剂之间的协同作用，使本发明的阻燃等级达到1.0mm UL94 V-0级；
(2)阻燃剂可均匀地分散在PC树脂中，基本不影响PC的透光率及透明性，使本发明可保持优异的透明性；
(3)本发明的制备方法不影响PC的力学性能，保持PC的高抗冲击性能；
(4)本发明熔体流动速率低，适合挤出成型，能应用于薄壁产品成型。
因此，本发明提供的聚碳酸酯材料具有无卤阻燃、透明、加工性好，能应用于薄壁塑料件的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在下述各个实施例中，无卤阻燃聚碳酸酯材料在制备时采用下述成份：
聚碳酸酯树脂：由拜耳公司制造，型号为ET3117；其相对分子量为3万～5万，对比样品为帝人PC1250Y，其相对分子量为2万～3万，；
有机硅阻燃剂：由信越公司制造，型号KR-2710；
磺酸盐类阻燃剂：由昊润塑料科技公司制造，型号HR-3025；
抗氧剂168、抗氧剂1076：由汽巴公司制造；
光稳定770、紫外线吸收剂UV234：由BASF公司制造；
润滑助剂：聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡由BASF公司制造，季戊四醇硬脂酸酯由美国龙沙公司制造；
实施例1、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：97.4份的ET3117、0.2份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、2份有机硅阻燃剂KR-2710、0.1份抗氧剂168、0.1份抗氧剂1076、0.1份润滑剂、0.1份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得
实施例2、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：99份的ET3117、0.1份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、0.5份有机硅阻燃剂KR-2710、0.1份抗氧剂168、0.1份抗氧剂1076、0.1份润滑剂、0.1份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
实施例3、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：94.4份的ET3117、0.2份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、5份有机硅阻燃剂KR-2710、0.1份抗氧剂168、0.1份抗氧剂1076、0.1份润滑剂、0.1份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得
实施例4、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：92.5份的ET3117、0.5份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、5份有机硅阻燃剂KR-2710、0.5份抗氧剂168、0.5份抗氧剂1076、0.5份润滑剂、0.5份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
对比例1、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：97.4份的PC1250Y、0.2份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、2份有机硅阻燃剂KR-2710、0.1份抗氧剂168、0.1份抗氧剂1076、0.1份润滑剂、0.1份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
对比例2、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：92.5份的ET3117、5.5份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、0.5份抗氧剂168、0.5份抗氧剂1076、0.5份润滑剂、0.5份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
对比例3、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：92.5份的ET3117、5.5份有机硅阻燃剂KR-2710、0.5份抗氧剂168、0.5份抗氧剂1076、0.5份润滑剂、0.5份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
对比例4、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：97.2份的ET3117、0.5份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、0.3份有机硅阻燃剂KR-2710、0.5份抗氧剂168、0.5份抗氧剂1076、0.5份润滑剂、0.5份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
对比例5、无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备
将以重量份计的以下组份：92份的ET3117、1份磺酸盐类阻燃剂HR-3025、5份有机硅阻燃剂KR-2710、0.5份抗氧剂168、0.5份抗氧剂1076、0.5份润滑剂、0.5份防紫外线添加剂在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条，即得。
表1实施例和对比例的组分和配比
实施效果的评价
将上述实施例1至实施例4，以及对比例1至对比例5获得的样品，根据美国材料与试验协会(ASTM)标准测试力学性能、光学性能，根据UL94标准测试阻燃性能，测试结果如表2所示：
表2实施例和对比例的性能测试结果
表2的性能测试结果表明：
(1)实施例1至实施例4中表明，高分子量PC、磺酸盐阻燃剂与有机硅阻燃剂具有很好的协同作用，复配0.1～0.5份的磺酸盐阻燃剂与0.5～5份有机硅阻燃剂可使PC的阻燃等级达到1.0mm V-0级；同时，阻燃剂的添加基本不影响PC的透光率及透明性。
(2)实施例2与对比例1对比可以看出，PC的分子量高低对聚碳酸酯复合材料的阻燃性能存在明显影响。优选高分子量的PC可以达到良好的阻燃效果。
(3)实施例4与对比例2，3对比可以看出，单独添加有机硅阻燃剂或磺酸盐阻燃剂，聚碳酸酯复合材料的阻燃与复合使用存在明显的下降。
(4)实施例1-4与对比例4，5对比可以看出，不论是磺酸盐阻燃剂还是有机硅阻燃剂偏离合理的比例后，阻燃性有下降或透明度下降。
(5)通过适当的加工工艺可使阻燃剂均匀地分散在PC树脂中，不影响PC的力学性能；本发明的熔体流动速率低，适合用于挤出成型，能应用于薄壁产品成型。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种无卤阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于该无卤阻燃碳酸酯复合材料具有高的透明度，阻燃可以达到1mm UL94 V-0级别，包含按重量份数计的以下组分：聚碳酸酯树脂92.5～99份，有机硅阻燃剂0.5～5份，磺酸盐类阻燃剂0.1～0.5份，助剂0.4～2份；其中所述聚碳酸酯树脂特选为双酚A型芳香族聚碳酸树脂，其相对分子量为3万～5万；所述有机硅阻燃剂为甲基系列的有机硅树脂、甲基苯基系列的有机硅树脂中的一种或两种混合；所述磺酸盐类阻燃剂为不含氟的磺酸盐衍生物；所述助剂包括按重量份数计的以下组分：0.2～1份的抗氧剂、0.1～0.5份的防紫外线添加剂、0.1～0.5份的润滑助剂。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述防紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物。
4.根据权利要求3所述的无卤阻燃聚碳酸酯复合材料的防紫外线添加剂，其特征在于，所述光稳定剂为癸二酸双2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯、聚[1-(2’-羟乙基)-2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶丁二酸酯]中的一种；所述紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′，5′-二(1，1-二甲基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-3′，5′-二叔戊基)-苯并三唑、2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基)-苯并三唑中的一种。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述加工流动助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种混合。
6.一种无卤阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚碳酸酯树脂、有机硅阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、助剂在高混机中混合，然后经双螺杆挤出造粒，所得粒料经干燥后注塑，即得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述各个组分在高速混合机中混合3分钟，然后在260～280℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经120℃干燥4小时后在260～280℃下注塑成标准样条。
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