CN109111715A - 一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。所述无卤增韧增强聚碳酸酯材料，按质量百分比计，包括以下组分：聚碳酸酯1：53‑72.5％；聚碳酸酯2：8‑18％；增韧剂：3‑6％；玻璃短纤维：10％；磷系阻燃剂：4‑7％；硅系阻燃剂：1‑3％；阻燃协效剂：0.5‑2％；助剂：1％。通过磷系阻燃剂、新型硅系阻燃剂、高效阻燃协效剂进行复配阻燃，得到的聚碳酸酯材料不仅具有无卤、无毒、环保、阻燃效率高、添加量少等优点，且抗拉性能好、抗冲击性强。制备该无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法简单、成本低廉。该无卤增韧增强聚碳酸酯材料在电子电器等领域具有广阔的应用前景。

Description

一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(简称PC)最早由德国科学家Alfred Einhorn在1898年首次合成，但没有找到合适的应用领域，直到1955年，Bayer公司的科学家Hermann Schnell重新将PC合成出来并起了个商品名“Makrolon”，从此PC迅速发展起来，成为五大工程塑料之一；PC是一种无毒、无味、无色透明、综合性能优异的材料，其具有优良的耐候、抗冲击、电绝缘等性能，被广泛用在电子电器等领域中。
PC本身具有一定阻燃性，但阻燃级别不高，一般为UL-94HB级或V2级，显然不能满足一些应用领域的阻燃要求，自欧盟1986年公布发现多溴二苯醚阻燃剂燃烧时产生致癌物二噁喑以后，卤系阻燃剂的使用受到了限制，所以无卤阻燃PC是一种发展趋势。
PC的无卤阻燃剂主要是磺酸盐类和磷酸酯类阻燃剂，磺酸类阻燃剂添加量少，阻燃效率高，但其只适用于对PC本身的阻燃，对增韧剂的阻燃效果不好；磷酸酯类阻燃剂应用于PC中添加量大，会影响PC复合材料抗冲击强度、热变形温度等性能。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料，该材料在不影响其抗拉性、抗冲击性、流动性、热变形温度等物性的前提下，同时具有无卤、无毒、环保、阻燃效率高、添加量少等优点，解决了现有技术中因为阻燃效果等性能的增强而导致影响材料的抗冲击轻度和热变形温度等性能的问题，达到无卤、高阻燃、高抗张强度、高冲击强度等性能之间的平衡。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本发明第一方面公开了一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料，按质量百分比计，包括以下组分：
聚碳酸酯1：53-72.5％；
聚碳酸酯2：8-18％；
增韧剂：3-6％；
玻璃短纤维：10％；
磷系阻燃剂：4-7％；
硅系阻燃剂：1-3％；
阻燃协效剂：0.5-2％；
助剂：1％；
其中，所述聚碳酸酯1的熔融指数为5g/10min-7g/min，悬臂梁缺口冲击强度为20-30KJ/m2；
所述聚碳酸酯2的熔融指数为60g/10min-70g/min，悬臂梁缺口冲击强度为5-10KJ/m2。
优选的，所述磷系阻燃剂为固体磷系阻燃剂，所述固体磷系阻燃剂为PSPPP(聚苯基膦酰二苯砜酯)。
其PSPPP的结构式为：
优选的，所述磷系阻燃剂为液体磷系阻燃剂。所述液体磷系阻燃剂为BDP(双酚A双(二苯基磷酸酯))、RDP(间苯二酚双(二苯基磷酸酯))的一种或者其任意组合。当含磷系阻燃剂的高聚物受热时，有机磷分解生成磷的含氧酸，这种酸能催化含羟基化合物脱水成炭覆盖在表面形成隔离层，此隔离层隔热隔氧，起到阻燃作用；磷系阻燃剂热裂解所形成的气体产物中含有游离基PO·，它可以捕获游离基H·和·OH，致使火焰中H·和·OH的浓度大为下降而起到抑制燃烧连锁反应的作用。
其中，BDP结构式为：
RDP结构式为：
优选的，所述增韧剂为丙烯酸酯、丁二烯和苯乙烯中的一种或者任意组合得到的核壳共聚物。
优选的，所述阻燃协效剂为硼酸锌、有机膨润土、纳米氧化锌的一种或者其任意组合。
优选的，所述硅系阻燃剂为FR-Si，其结构式为：
其由专利CN201110042946.0的具体实施例11所公开的方法制备。
硅系阻燃剂阻燃聚碳酸酯是通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性来实现其阻燃功效的。
优选的，所述聚碳酸酯1和聚碳酸酯2均为回收聚碳酸酯材料，起到环保和节约能源的作用。
本发明第二个方面公开了一种制备上述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法。
当所述磷系阻燃剂为固体磷系阻燃剂，包括以下步骤：
将聚碳酸酯1、聚碳酸酯2、增韧剂、固体磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、阻燃协效剂和助剂搅拌后在挤出机喂料口下料，玻璃短纤维在侧喂料口下料，挤出造粒即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料。
当所述磷系阻燃剂为液态磷系阻燃剂，包括以下步骤：
将聚碳酸酯1、聚碳酸酯2、增韧剂、硅系阻燃剂、阻燃协效剂和助剂搅拌后在挤出机喂料口下料，玻璃短纤维在侧喂料口下料，液态磷系阻燃剂在侧喂料口加入，挤出造粒即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料。
优选的，所述挤出机中的各区的温度为：
一区：150±5℃、二区：280±5℃、三区：280±5℃、四区：280±5℃、五区：260±5℃、六区：260±5℃、七区：260±5℃、八区：260±5℃、九区：260±5℃、十区：260±5℃、机头温度：260±5℃。
本发明第三个方面公开了上述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料在电子电器领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点或者有益效果：
本发明公开了一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料及其制备方法和应用，通过磷系阻燃剂、新型硅系阻燃剂、高效阻燃协效剂进行复配阻燃，得到的聚碳酸酯材料不仅具有无卤、无毒、环保、阻燃效率高、添加量少等优点，且抗拉性能好、抗冲击性强。制备该无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法简单、成本低廉。该无卤增韧增强聚碳酸酯材料在电子电器等领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例公开了一种制备无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，包括以下步骤：
S1：将3150g聚碳酸酯1、750g聚碳酸酯2、150g MBS、50g FR-Si、50g硼酸锌、50g助剂在高搅机(购买于张家港秦天机械有限公司，型号SHR-50A)中搅拌5min得到搅拌混合物；
S2：使搅拌混合物在35型挤出机(购买于南京科亚化工成套装备有限公司，型号HKH36)主喂料口下料，500g玻璃短纤维在侧喂料口下料，300g BDP由液体泵在侧喂料口加入；挤出造粒，即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料；
其中，挤出机中的各区的温度为“一区：150℃、二区：280℃、三区：280℃、四区：280℃、五区：260℃、六区：260℃、七区：260℃、八区：260℃、九区：260℃、十区：260℃、机头温度：260℃”。
其中，所述聚碳酸酯1的熔融指数为6g/min，悬臂梁缺口冲击强度为25KJ/m2；聚碳酸酯1购买于奉化市鸿宇塑料有限公司，型号PC-8J。
所述聚碳酸酯2的熔融指数为65g/min，悬臂梁缺口冲击强度为7KJ/m2。聚碳酸酯1购买于奉化市鸿宇塑料有限公司，型号PC-50S。
实施例2
本实施例公开了一种制备无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，包括以下步骤：
S1：将3200g聚碳酸酯1、750g聚碳酸酯2、200g MBS、75g FR-Si、25g纳米氧化锌、50g助剂在高搅机中搅拌5min得到搅拌混合物；
S2：使搅拌混合物在35型挤出机主喂料口下料，500g玻璃短纤维在侧喂料口下料，200g RDP由液体泵在侧喂料口加入；挤出造粒，即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料；
其中，挤出机中的各区的温度为“一区：150℃、二区：280℃、三区：280℃、四区：280℃、五区：260℃、六区：260℃、七区：260℃、八区：260℃、九区：260℃、十区：260℃、机头温度：260℃”。
实施例3
本实施例公开了一种制备无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，包括以下步骤：
S1：将2175g聚碳酸酯1、750g聚碳酸酯2、300g MBS、75g PSPPP、100g FR-Si、50g有机膨润土、50g助剂在高搅机搅拌5min得到搅拌混合物；
S2：使搅拌混合物在35型挤出机主喂料口下料，500g玻璃短纤维在侧喂料口下料；挤出造粒，即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料；
其中，挤出机中的各区的温度为“一区：150℃、二区：280℃、三区：280℃、四区：280℃、五区：260℃、六区：260℃、七区：260℃、八区：260℃、九区：260℃、十区：260℃、机头温度：260℃”。
实施例4
将市面上常用的聚碳酸酯材料Sabic 500ECR(购买于沙特基础工业公司)作为对比例。
将实施例1、实施例2、实施例3和对比例的聚碳酸酯材料在注塑机里进行注塑，其注塑温度设置如下：1区260℃、2区270℃、3区270℃、4区275℃、机头280℃；得到拉伸、冲击、垂直燃烧(UL-94)等标准样条，测出其拉伸强度、冲击强度、阻燃等性能，试验结果见表1。
表1
测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
熔融指数 ISO 1133 g/10min 15 14 15 7.1
热变形温度 ISO 75-1，-2 ℃ 136 135 134 105
拉伸强度 ISO 527-1，-2 Mpa 60 62 59 49.8
断裂伸长率 ISO 527-1，-2 ％ 7 5 8 5.3
缺口冲击强度 ISO 180 J/m 10 8 9 5.7
弯曲强度 ISO 178 Mpa 95 90 97 69.7
弯曲模量 ISO178 Mpa 3400 3339 3500 2489
阻燃性能 UL-94 0.75mm V0 V0 V0 燃烧
从表1可以看出，本发明的聚碳酸酯材料与现有的常用聚碳酸酯材料相比，具有增韧增强的性能，且阻燃性能更好。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：
聚碳酸酯1：53-72.5％；
聚碳酸酯2：8-18％；
增韧剂：3-6％；
玻璃短纤维：10％；
磷系阻燃剂：4-7％；
硅系阻燃剂：1-3％；
阻燃协效剂：0.5-2％；
助剂：1％；
其中，所述聚碳酸酯1的熔融指数为5g/10min-7g/min，悬臂梁缺口冲击强度为20-30KJ/m2；
所述聚碳酸酯2的熔融指数为60g/10min-70g/min，悬臂梁缺口冲击强度为5-10KJ/m2。
2.根据权利要求1所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述磷系阻燃剂为固体磷系阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述磷系阻燃剂为液体磷系阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述增韧剂为丙烯酸酯、丁二烯和苯乙烯中的一种或者任意组合得到的核壳共聚物。
5.根据权利要求1所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为硼酸锌、有机膨润土、纳米氧化锌的一种或者其任意组合。
6.根据权利要求2所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料，其特征在于，所述固体磷系阻燃剂为聚苯基膦酰二苯砜酯。
7.一种制备权利要求2所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚碳酸酯1、聚碳酸酯2、增韧剂、固体磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、阻燃协效剂和助剂搅拌后在挤出机喂料口下料，玻璃短纤维在侧喂料口下料，挤出造粒即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料。
8.一种制备权利要求3所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚碳酸酯1、聚碳酸酯2、增韧剂、硅系阻燃剂、阻燃协效剂和助剂搅拌后在挤出机喂料口下料，玻璃短纤维在侧喂料口下料，液态磷系阻燃剂在侧喂料口加入，挤出造粒即得到无卤增韧增强聚碳酸酯材料。
9.根据权利要求7或8所述的制备无卤增韧增强聚碳酸酯材料的方法，其特征在于，所述挤出机中的各区的温度为：
一区：150±5℃、二区：280±5℃、三区：280±5℃、四区：280±5℃、五区：260±5℃、六区：260±5℃、七区：260±5℃、八区：260±5℃、九区：260±5℃、十区：260±5℃、机头温度：260±5℃。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的无卤增韧增强聚碳酸酯材料在电子电器领域的应用。
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