CN109337330A - 一种无卤阻燃高遮光pc复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃高遮光PC复合材料及其制备方法。这种无卤阻燃高遮光PC复合材料，是由以下质量百分比的原料组成：PC树脂51.5～75％；无卤阻燃剂6～12％；扩链剂0.2～0.8％；钛白粉10～16％；水洗蒙脱土5～14％；增韧剂2～5％；抗氧剂0.1～0.3％；润滑剂0.2～0.4％；紫外线吸收剂0.1～0.3％。同时也公开了这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的制备方法。本发明的PC复合材料具有极高遮光率的同时还具有阻燃性、高韧性及易成型的优点。本发明制备方法简单且生产成本低廉，所得PC复合材料可用于LED显示器、液晶背光部件、LCD显示器等电子电器零部件的生产。

Description

一种无卤阻燃高遮光PC复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无卤阻燃高遮光PC复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

PC树脂即聚碳酸酯树脂，其除了具有优异的机械性能、电性能、透明性、尺寸稳定性以及耐热性之外，同时PC树脂的耐冲击性能好、折射率高。因此，PC树脂可广泛用于导光板白盖材料、LED灯头、充电器外壳或其他电子电器配件。

虽然PC材料具有众多优点，但仍不能满足电子照明领域的特殊需求，比如LED显示器和LCD显示器的某些部件要求高的遮光性，同时随着近年来人们安全意识的不断提高，LED行业塑料材料也渐渐开始有阻燃要求，而且要求无卤阻燃，所以还需对PC进行改性。目前市面上的遮光PC材料，多是通过填充大量的钛白粉来实现遮光，通常钛白粉的填充量在20％以上，单一的通过添加钛白粉而得到的材料，其遮光效果较低，且大量的钛白粉对PC材料的韧性和刚性都有极大的破坏作用，使得成型的制品易碎裂，即使是添加增韧剂也不能使韧性得到改善，不能满足一些对韧性有要求的制品。因此，研究出一种高遮光同时又不影响刚性和韧性的阻燃PC材料很有必要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃高遮光PC复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，是由以下质量百分比的原料组成：

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，PC树脂在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为15g/10min～25g/10min。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，无卤阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，扩链剂为恶唑啉型扩链剂、环氧型扩链剂中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，水洗蒙脱土由水洗蒙脱土A和水洗蒙脱土B以质量比(0.4～4)：1复配而成；其中，水洗蒙脱土A的平均粒径D50为38μm～42μm，平均晶片厚度为23nm～27nm，平均层间距为0.4nm～0.6nm；水洗蒙脱土B的平均粒径D50为18μm～22μm，平均晶片厚度为8nm～12nm，平均层间距为0.1nm～0.3nm。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，增韧剂为ABS高胶粉、MBS、ACR、EVA、SEBS、SBS、POE中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比(0.5～2)：1复配而成；其中，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇双硬脂酸酯、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，紫外线吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将PC树脂干燥；

2)按照前述的组成称取原料，混合均匀；

3)将步骤2)得到混合料加入双螺杆挤出机中，挤出，造粒，得到无卤阻燃高遮光PC复合材料。

本发明的有益效果是：

本发明的PC复合材料具有极高遮光率的同时还具有阻燃性、高韧性及易成型的优点。本发明制备方法简单且生产成本低廉，所得PC复合材料可用于LED显示器、液晶背光部件、LCD显示器等电子电器零部件的生产。

具体如下：

本发明使用蒙脱土取代一部分传统的钛白粉作为遮光成分，这不仅减小了大量添加钛白粉对PC复合材料刚性和韧性的影响，而且两种不同结构的蒙脱土配合使用，较少的填充量就可以起到很好的遮光效果。蒙脱土的加入还改善了材料的阻燃性，同时亦起到消烟的效果。扩链剂的使用改善了大量钛白粉作为遮光剂导致PC材料降解熔指急剧升高，注塑产品出现料花的问题。本发明制备方法简单，工艺操作易于实现，钛白粉量较少，不影响彩色产品调色，同时生产成本也得以降低。本发明PC复合材料可广泛用于LED显示器、液晶背光部件和LCD显示器等电子电器零部件等的生产。

具体实施方式

一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，是由以下质量百分比的原料组成：

进一步优选的，一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，是由以下质量百分比的原料组成：

各原料组分的质量之和为100％。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，PC树脂在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为15g/10min～25g/10min；进一步优选的，PC树脂在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为20g/10min。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，无卤阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；进一步优选的，无卤阻燃剂为1,3-亚苯基磷酸四(2,6-二甲基苯基)酯、双酚A-双(二苯基磷酸酯)中的至少一种。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，扩链剂为恶唑啉型扩链剂、环氧型扩链剂中的至少一种；恶唑啉型扩链剂可选自RPS-1005、ADR-4370S；、环氧型扩链剂可选自ADR-4368、SAG-008。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，钛白粉为杜邦R350、杜邦R103、杜邦R104、美礼联RCL-69中的至少一种。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，水洗蒙脱土由水洗蒙脱土A和水洗蒙脱土B以质量比(0.4～4)：1复配而成；进一步优选的，水洗蒙脱土由水洗蒙脱土A和水洗蒙脱土B以质量比(0.5～2)：1复配而成。

进一步的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的水洗蒙脱土中，水洗蒙脱土A的平均粒径D50为38μm～42μm，平均晶片厚度为23nm～27nm，平均层间距为0.4nm～0.6nm；优选的，水洗蒙脱土A的平均粒径D50为40μm，平均晶片厚度为25nm，平均层间距为0.5nm。

进一步的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的水洗蒙脱土中，水洗蒙脱土B的平均粒径D50为18μm～22μm，平均晶片厚度为8nm～12nm，平均层间距为0.1nm～0.3nm；优选的，水洗蒙脱土B的平均粒径D50为20μm，平均晶片厚度为10nm，平均层间距为0.2nm。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，增韧剂为ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物)高胶粉、MBS(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物)、ACR(丙烯酸酯类聚合物)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、SBS(苯乙烯系嵌段共聚物)、POE(聚烯烃弹性体)中的至少一种；进一步优选的，增韧剂为ABS高胶粉、MBS中的至少一种。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比(0.5～2)：1复配而成；进一步优选的，抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比1：1复配而成。

进一步的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的抗氧剂中，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；优选的，主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1024、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂MD-697中的至少一种；再进一步优选的，主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂MD-697中的至少一种。

进一步的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的抗氧剂中，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种；优选的，辅助抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂412S中的至少一种。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、季戊四醇双硬脂酸酯(PETS)、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的至少一种；进一步优选的，润滑剂为PETS。

优选的，这种无卤阻燃高遮光PC复合材料中，紫外线吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂中的至少一种；进一步优选的，紫外线吸收剂为UV-P、UV-9、UV-234、UV-326、UV-327、UV-328、UV-329、UV-531中的至少一种；再进一步优选的，紫外线吸收剂为UV-234、UV-329、UV-531中的至少一种。

这种无卤阻燃高遮光PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将PC树脂干燥；

2)按照前述的组成称取原料，混合均匀；

3)将步骤2)得到混合料加入双螺杆挤出机中，挤出，造粒，得到无卤阻燃高遮光PC复合材料。

优选的，制备方法的步骤1)中，干燥为在110℃～120℃下干燥，干燥的时间为3h～5h，干燥后的PC树脂含水量低于0.02wt％。

优选的，制备方法的步骤2)中，混合为在高速搅拌机中混合，高速搅拌机的转速为400r/min～600r/min，混合搅拌时间为5min～10min。

优选的，制备方法的步骤3)中，双螺杆挤出机各区加工温度为240℃～260℃，螺杆的转速为250r/min～300r/min。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

实施例1～4和对比例1～4制备的PC复合材料的原料组成如表1所示。各原料说明如下：

PC树脂：熔融指数为20g/10min(300℃/1.2kg)，三星SC-1220R；

无卤阻燃剂：双酚A-双(二苯基磷酸酯)，万盛PX-220；

扩链剂：环氧型扩链剂，日之升SAG-008；

钛白粉：杜邦R350；

水洗蒙脱土A：华南理工大学实验室提供，平均粒径D50为40μm，平均晶片厚度为25nm，平均层间距为0.5nm；

水洗蒙脱土B：华南理工大学实验室提供，平均粒径D50为20μm，平均晶片厚度为10nm，平均层间距为0.2nm；

增韧剂：MBS，钟渊M732；

抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168以质量比1:1复配混合；

润滑剂：PETS；

紫外线吸收剂：UV-329。

表1中所用的原料均可从常规商业途径得到。

表1实施例1～4和对比例1～4的PC复合材料的原料组成

PC复合材料的制备方法如下：将PC原料在120℃下干燥4h后，按表1的配方称去各原料加入高速搅拌机，调整搅拌机转速至500r/min，搅拌5min，再转入双螺杆挤出机，挤出、冷却、造粒、干燥，得到PC复合材料。

检测：先对实施例1～4和对比例1～4制备得到的PC复合材料进行干燥，再注塑成型为标准测试样条，进行性能测试。注塑成型的工艺条件：射嘴温度为260℃，各区温度为260℃、255℃、250℃，保压时间为2～4s，注射压力为40～60MPa。测试结果如表2所示。

各项性能的测试方法如下：

熔融指数：按照ASTM D1238标准进行测试；

Izod缺口冲击强度：按照ASTM D256标准进行测试；

阻燃性能：按照UL94标准进行测试；

透光率：按照ASTM D1003-2007标准进行测试。

表2实施例1～4和对比例1～4的PC复合材料的性能测试结果

注塑样条过程发现对比例1和对比例2样条有料花，通过调整注塑工艺无法消除，从测试数据可以看出，熔融指数偏高，冲击偏低，说明大量钛白粉的加入导致PC材料降解。

由表2可知，本发明PC复合材料具有高遮光率、韧性好、易成型等优点，所得制品的透光率低至0.6％，能够满足人们对材料的高遮光性要求，可广泛用于LED显示器、液晶背光部件和LCD显示器等电子电器零部件的生产。

根据以上说明书中的阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：

PC树脂51.5％～75％；

无卤阻燃剂6％～12％；

扩链剂0.2％～0.8％；

钛白粉10％～16％；

水洗蒙脱土5％～14％；

增韧剂2％～5％；

抗氧剂0.1％～0.3％；

润滑剂0.2％～0.4％；

紫外线吸收剂0.1％～0.3％。

2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：PC树脂在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为15g/10min～25g/10min。

3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：无卤阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。

4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：扩链剂为恶唑啉型扩链剂、环氧型扩链剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：水洗蒙脱土由水洗蒙脱土A和水洗蒙脱土B以质量比(0.4～4)：1复配而成；其中，水洗蒙脱土A的平均粒径D50为38μm～42μm，平均晶片厚度为23nm～27nm，平均层间距为0.4nm～0.6nm；水洗蒙脱土B的平均粒径D50为18μm～22μm，平均晶片厚度为8nm～12nm，平均层间距为0.1nm～0.3nm。

6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：增韧剂为ABS高胶粉、MBS、ACR、EVA、SEBS、SBS、POE中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比(0.5～2)：1复配而成；其中，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇双硬脂酸酯、硬脂酸盐、聚乙烯蜡中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃高遮光PC复合材料，其特征在于：紫外线吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、三嗪类紫外线吸收剂中的至少一种。

10.一种无卤阻燃高遮光PC复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将PC树脂干燥；

2)按照权利要求1～9任一项所述的组成称取原料，混合均匀；

3)将步骤2)得到混合料加入双螺杆挤出机中，挤出，造粒，得到无卤阻燃高遮光PC复合材料。