CN108504063A - 无卤阻燃pc/cf复合材料及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种无卤阻燃PC/CF复合材料及其产品，该无卤阻燃PC/CF复合材料按重量份数表示，其包括：PC树脂、碳纤维、增韧剂、阻燃剂，其中，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂中的两种或两种以上复配。所述产品为经无卤阻燃PC/CF复合材料成型后产生的产品。本发明的无卤阻燃PC/CF复合材料，通过加入复配的阻燃剂，相较于添加单一的阻燃剂，能够使PC/CF复合材料的阻燃性能达到UL94 0.8mmV‑0等级，且热性变温度(HDT)达到109℃。

Description

无卤阻燃PC/CF复合材料及其产品
【技术领域】
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种无卤阻燃PC/CF复合材料及其产品。
【背景技术】
在电子电器、汽车等领域，产品的轻量化逐渐成为现代产品的趋势，并且由于PC(聚碳酸酯)树脂和CF(碳纤维)复合材料的强度高，与其他增强材料相比具有比重小的优点因此越来越受欢迎。在电子电工产品中，通常由于PC/CF复合材料的单位厚度强度高，因此PC/CF复合材料对阻然的要求也较高。然后，由于碳纤维的直径在微米级，在燃烧时存在严重的“灯芯效应”，并且过多的阻燃剂加入虽然能够调节阻燃，但材料的热性变温度(HDT)会随着阻燃剂的增加而降低到90℃以下,目前市场上的PC/CF复合材料的热性变温度(HDT)很少有达到100℃以上。
有鉴于此，实有必要制备出一种高性能、高热性变温度(HDT)的PC/CF复合材料，使材料的阻燃等级达到0.8mmV-0，热性变温度(HDT)达到100℃以上。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种无卤阻燃PC/CF复合材料，该无卤阻燃PC/CF复合材料不仅阻燃等级高，且热性变温度性能优良。
为了达到上述目的，本发明的无卤阻燃PC/CF复合材料，其按重量份数表示，包括：
其中，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂中的两种或两种以上复配。
可选地，所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的至少一种。
可选地，在温度300℃、负重1.2Kg时，所述PC树脂的熔体质量流动速率为3-60g/10min之间。
可选的，所述碳纤维的丝数在3-60K，碳纤维的单丝直径在1-20μm，碳纤维的短切长度在1-15mm。
可选地，所述增韧剂为交联的甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种或一种以上复配。
可选的，所述磷酸酯类阻燃剂为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯阻燃剂、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物(BDP)阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物(RDP)阻燃剂或者磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)或者2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂或者交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物阻燃剂。
可选的，所述磷酸酯类阻燃剂添加量在3-10质量份，次磷酸盐阻燃剂在0.5-2质量份，有机硅系阻燃剂在0.1-1质量份之间。
可选地，所述无卤阻燃PC/CF复合材料还包括润滑剂、紫外线吸收剂、脱模剂、抗滴落剂及着色剂中的至少一种。
另外，本发明还提供一种产品，其为经无卤阻燃PC/CF复合材料成型后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的无卤阻燃PC/CF复合材料通过加入复配的阻燃剂，相较于添加单一的阻燃剂，能够使PC/CF复合材料的阻燃性能达到UL940.8mm V-0等级，且热性变温度(HDT)达到109℃。
【具体实施方式】
本发明的无卤阻燃PC/CF复合材料，其按重量份数表示，包括：
PC树脂30-60份，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的至少一种；在温度300℃、负重1.2Kg时，所述PC树脂的熔体质量流动速率为3-60g/10min之间。
碳纤维5-30份，所述碳纤维的丝数在3-60K，碳纤维的单丝直径在1-20μm，碳纤维的短切长度在1-15mm。
增韧剂3-10份，所述增韧剂为交联的甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种或一种以上复配。
阻燃剂3-20份，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂中的两种或两种以上复配，其中，所述磷酸酯类阻燃剂为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯阻燃剂、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物(BDP)阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物(RDP)阻燃剂或者磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)或者2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂或者交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物阻燃剂，所述磷酸酯类阻燃剂添加量在3-10质量份，次磷酸盐阻燃剂在0.5-2质量份，有机硅系阻燃剂在0.1-1质量份之间。
其中，在不影响本发明的效果范围内，所述无卤阻燃PC/CF复合材料还包括润滑剂、紫外线吸收剂、脱模剂、抗滴落剂及着色剂中的至少一种，以得到其他功能性复合材料。
为对本发明的目的、功效及技术手段有进一步的了解，现结合具体实施例说明如下。
实施例1
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例1
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
实施例2
将各组分利用单轴搅拌桶搅拌；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
对比例2
称取相应重量的各组分；然后，将各组分利用单轴搅拌桶搅拌；将上述混合物分别加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒。
以上各实施例及对比例熔融挤出造粒后，然后将各实施例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条，按标准测试所得材料的机械性能，测试结果如表1所示：
表1：各实施例及对比例的测试结果
测试项目 测试标准 实施例1 对比例1 实施例2 对比例2
拉伸强度(MPa) ISO 1183 148 147 140 135
断裂伸长率(％) ISO 527-1,-2 1.9 1.8 1.8 1.8
弯曲强度(MPa) ISO 178 230 230 220 218
弯曲模量(MPa) ISO 178 15000 14800 15800 16000
冲击强度(KJ/m2) ISO 180 7.5 7 5 4.7
热性变温度(℃) ISO 75-1,2 109 108 109 89
阻燃等级 UL-94 0.8mmV-0 0.8mmNG 0.8mmV-0 0.8mmV-0
通过将实施例1、实施例2与对比例1、对比例2作对比，可以得知：通过在PC/CF复合材料中加入少量的磷酸酯阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、磺酸盐系阻燃剂或者有机硅系阻燃剂中两种或两种以上复配的情况下，能够极大程度地提高复合材料的阻燃效果，使复合材料的阻燃等级能够高达0.8mmV-0；而且，加入复配的阻燃剂后，并不会降低复合材料的物理性能，反而还会提高复合材料的物理性能，如使热性变温度(HDT)能够达至109℃。
另外，本发明还提供一种产品，其为经无卤阻燃PC/CF复合材料成型后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的无卤阻燃PC/CF复合材料通过加入复配的阻燃剂，相较于添加单一的阻燃剂，能够使PC/CF复合材料的阻燃性能达到UL940.8mm V-0等级，且热性变温度(HDT)能够达至109℃。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，按重量份数表示，包括：
其中，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂、次磷酸盐阻燃剂、磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂中的两种或两种以上复配。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，在温度300℃、负重1.2Kg时，所述PC树脂的熔体质量流动速率为3-60g/10min之间。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述碳纤维的丝数在3-60K，单丝直径在1-20μm，短切长度在1-15mm。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述增韧剂为交联的甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种或一种以上复配。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述磷酸酯类阻燃剂为1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯阻燃剂、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物阻燃剂或者磷酸三苯酯阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾或者2,4,5-三氯苯磺酸钠；有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂或者交联的聚二甲基硅氧烷及其衍生物阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述磷酸酯类阻燃剂添加量在3-10质量份，次磷酸盐阻燃剂在0.5-2质量份，有机硅系阻燃剂在0.1-1质量份之间。
8.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC/CF复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃PC/CF复合材料还包括润滑剂、紫外线吸收剂、脱模剂、抗滴落剂及着色剂中的至少一种。
9.一种产品，其特征在于，所述产品为权利要求1至8中任一项所述的无卤阻燃PC/CF复合材料成型后产生的产品。
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