CN109337334B - 一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，解决现有不能兼具高阻燃和强度的问题，提供一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料及制备方法，包括聚碳酸酯：50～90；聚异丁烯：1.0～1.5；磷系无卤阻燃剂：1.0～5.0；含磷马来酰亚胺酯：0.5～0.8；水滑石粉末：2.0～3.0；缩合多环多核芳烃树脂：10～15；氮系阻燃剂：2.0～4.0；全氟辛烷磺酸钠：1.0～2.0；高岭土：0.5～0.7；抗滴落剂：0.01～10；玻璃纤维：2.0～4.0；冲击改性剂：3.0～5.0；增韧剂：5.0～8.0；抗氧化剂：1.0～1.5；将上述各原料按比例混合，挤出造粒而成。具有高阻燃性能和弯曲强度性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，属于阻燃高分子材料技术领域。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是应用广泛的五大工程塑料之一，具有较高的耐冲击性及耐热性的特性，广泛应用在电子、电器、汽车、航天等领域。近年来，聚碳酸酯随着应用领域与生产规模的扩大，人们对其性能的要求也越来越高，尤其是对材料的阻燃性、强度性能等的要求，但是，由于PC材料本身的阻燃性能一般只能达到UL94标准中的V-2级，只有一定的阻燃特性，而随着各行各业的应用要求，这一阻燃级别远远无法满足UL94V-0级的性能要求，且PC燃烧时滴落的热熔体也很容易引起附近材料的二次燃烧。因此，必须对PC材料进行阻燃改性且又要保证材料的其它性能。
对于PC的阻燃性能的改性，目前通常是简单的采用卤素阻燃、磷系阻燃、含硫阻燃如芳香族磺酸盐等进行阻燃性能的提高，但是，各阻燃剂之间并非相互起到协效功能，有些反而会起到拮抗作用。如中国专利申请(公开号：CN104725821A)公开了一种磷氮系无卤阻燃聚碳酸酯及其制备方法，其包括聚碳酸酯60％～85％；磷氮系无卤阻燃剂5％～10％、增强剂5％～20％，抗滴落剂0.1％～1％，润滑剂0.1％～1.5％及相容剂2％～5％。虽然，其在说明了在垂直燃烧可达V-0级别和热稳定性好和电性能优良的特点，但是，其不能同时兼具其它的强度性能，尤其是在热变形温度及弯曲强度等力学性能方面的表现较差。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，解决的问题是如何实现兼具高阻燃性和弯曲强度性能。
本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：50～90；聚异丁烯：1.0～1.5；磷系无卤阻燃剂：1.0～5.0；含磷马来酰亚胺酯：0.5～0.8；纳米级水滑石粉末：2.0～3.0；缩合多环多核芳烃树脂：10～15；氮系阻燃剂：2.0～4.0；全氟辛烷磺酸钠：1.0～2.0；高岭土：0.5～0.7；抗滴落剂：0.01～10；玻璃纤维：2.0～4.0；冲击改性剂；3.0～5.0；增韧剂：5.0～8.0；抗氧化剂：1.0～1.5。
本发明通过以磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和全氟辛烷磺酸钠共同作用，通过使全氟辛烷磺酸钠与氮系阻燃剂之间的用量比例进行改进后，且在研究的过程中通过在体系中加入少量的高岭土，能够有效的提高材料的阻燃性能，使它们共同使用下起到很好的协同作用，使不会出现拮抗效应，实现提高阻料性能的效果；同时，通过加入的含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末及其缩合多环多核芳烃树脂能够有效的提供起到阻燃性能的物质和耐温性能，具体的说，通过采用纳米级水滑石粉末能够有效的均匀分散在基体材料中，且采用的水滑石为层状双金属氢氧化物，其层间具有丰富的阻燃性物种CO3 2-和结晶水，在受热燃烧时，分解能够有效的释放阻燃性气体CO2起到隔绝氧气和而结晶水具有降低材料表面温度的作用，避免了因直接采用氢氧化铝等吸水性强的无机阻燃剂而降低阻燃性的缺陷，而含磷马来酰亚胺酯具有磷和氮成分，在燃烧也能够分解形成阻燃性物质起到很好的协效阻燃效果，且含磷马来酰亚胺酯能够与基体材料聚碳酸酯和聚异丁烯等之间具有较好的相容性，更有利于其均匀分散在基体材料中，而缩合多环多核芳烃树脂具有较高的耐温性，在研究中发现该材料的加入能够有效的提高材料在阻燃和提高强度方面的性能，具有促进增效的效果，通过对本复合材料的研究其该缩合多环多核芳烃树脂与聚碳酸酯复合使用体现出较好的性能效果；另一方面，还通过在材料加添加聚异丁烯能够对材料的强度性能得到有效的提高，尤其是在提高弯曲强度性能上表现更加优异，还通过加入玻璃纤维和冲击冲性剂使材料在整体的力学性能表现方面均具有较好的性能；且聚碳酸酯(PC)燃烧后产生的阻燃气体，能够改变空气中的成分，从而起到阻燃的效果。本聚碳酸酯复合材料主要应用于电子电器的外壳、家电等外壳材料。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述磷系无卤阻燃剂选自聚磷酸盐、三苯基磷酸盐和焦磷酸盐中的一种或几种；所述氮系阻燃剂选自密胺、密胺盐和胍盐中的一种或几种。能够与材料之间具有更好的相容性，使能够更均匀的分布的复合材料中，提高阻燃的稳定性，使阻燃性能能够达到UL94V-0的效果。作为更进一步的优选，所述氮系阻燃剂为9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐和密胺盐的混合物，且所述9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：密胺盐为1：0.4～0.6。采用这样的用量比例及阻燃剂，能够使其与全氟辛烷磺酸钠及高岭土之间起到更有效的协同作用，使避免出现阻燃剂之间的相互拮抗效应而影响阻燃性能。这里密胺盐最好采用双磷酸季戊四醇酯密胺盐。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述聚碳酸酯选自硅氧烷共聚碳酸酯、支化聚碳酸酯和芳香族聚碳酸酯中的一种或几种。这些材料本身具有更好的阻燃性，且原料的稳定性高。作为更进一步的优选，所述聚碳酸酯的粘均分子量为13000～40000的芳香族聚碳酸酯。当粘均分子量控制在上述范围内，能够使具有良好的机械强度性能和保持优异的成型性，有利于材料的加工成型。作为最优方案，所述聚碳酸酯的粘均分子量为16000～28000的芳香族聚碳酸酯。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末进行预混合形成预混物，且所述预混物中还添加有1.0～1.5重量份的石墨相氮化碳，且所述纳米级水滑石粉末的粒径为100nm～300nm。由于水滑石粉本身具有层状的结构特点，通过将含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末预混物，能够预先嵌入到其层状结构内，再添加石墨相氮化碳具有高吸附性能的特性，而能够使纳米级水滑石粉末及马来酰亚胺酯的预混物很好的吸性在其表面，有利于提高其分散均匀性，更有效的保证阻燃的稳定性，且也能够避免因吸水等导致其阻燃性能降低。更进一步的优选，在预混物中还预先加入缩合多环多核芳烃树脂。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述抗滴落剂选自全氟化聚烯烃、聚四氟乙烯或包覆的聚四氟乙烯。能够有效避免材料在燃烧过程中下滴而引起二次燃烧的现象，能够降低阻燃剂的用量，起到辅助阻燃的效果。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述冲击改性剂选自乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种或者两种的混合物。能够使材料具有较好的拉伸强度和缺口冲击强度性能。这里最好使乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中甲基丙烯酸缩水甘油酯的含量占5wt％～7wt％。能够更有效的使材料具有较好的拉伸强度性能。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，作为优选，所述增韧剂选自聚丁二酸丁二醇酯、聚已二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。提高材料的韧性，能够更有效的提高拉伸强度性能和断裂伸长率的性能。
在上述高强阻燃聚碳酸酯复合材料中，所述聚碳酸酯复合材料中还可以根据需要添加光稳定剂、荧光增白剂、润滑剂、抗静电剂和脱模剂及颜料等材料，能够更好的提高材料的整体性能。
本发明的目的之二是通过以下技术方案得以实现的，一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、根据各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在120℃～130℃预烘干处理；
B、再预先将含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末进行预混合形成预混物，然后，再加入缩合多环多核芳烃树脂进行混合后，进行预造粒形成中间改性纳米级水滑石颗粒物；
C、再将上述经过预烘干处理的聚碳酸酯、中间改性纳米级水滑石颗粒物和其它原料用高混机混合均匀后，再加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
本发明的复合材料可以采用一般的方法混合造粒而成，但是，为了更好的体现其阻燃和提高强度的性能，通过预先将聚碳酸酯树脂进行烘干处理，能够避免体系中存在过多的水分而使其中的阻燃材料吸湿而降低阻燃性能；再通过预先将含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末及缩合多环多核芳烃树脂进行混合形成中间改性材料，能够使含磷马亚酰亚胺酯和纳米组水滑石粉均匀的分散在缩合多环多核芳烃树脂，形成包覆的效果，既能够有效避免水滑石粉末等因吸湿而降低阻燃性的效果，且耐温性好又能够使材料具有较高的稳定性，避免在使用过程中分解的效果，提高材料的整体强度性能。
在上述的高强阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法中，作为优选，步骤B中的预滑物中还添加有1.0～1.5重量份的石墨相氮化碳。有利于提高分散均匀性，且具有高吸附性能的特性，而能够使纳米级水滑石粉末及马来酰亚胺酯的预混物很好的吸性在其表面，有利于提高其分散均匀性，更有效的保证阻燃的稳定性，且也能够避免因吸水等导致其阻燃性能降低。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过采用磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和全氟辛烷磺酸钠共同作用，通过使全氟辛烷磺酸钠与氮系阻燃剂之间的用量比例及加入少量高岭土和聚异丁烯的共同作用下，且通过加入含磷马来酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂共同作用，使复合材料整体能够形成更有效的协同效应，能够有效的提高材料的阻燃性能和弯曲强度性能，使阻燃性能够达到UL94V-0的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：90；聚异丁烯：1.0；磷系无卤阻燃剂三苯基磷酸盐：2.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.5；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为100nm；缩合多环多核芳烃树脂：10；全氟辛烷磺酸钠：2.0；高岭土：0.7；抗滴落剂全氟化聚烯烃：10；玻璃纤维：4.0；苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)；3.0；增韧剂聚丁二酸丁二醇酯：5.0；抗氧化剂1010：1.0。
上述聚碳酸酯复合材料可以采用以下方法制备得到：
根据上述各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在120℃～130℃预烘干处理，再将经过预烘干处理的聚碳酸酯、阻燃剂、抗滴落剂、聚异丁烯、全氟辛烷磺酸钠、高岭土和其它助剂分别用高混机混合均匀后，再加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
实施例2
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：50，聚碳酸酯的粘均分子量为16000；聚异丁烯：1.5；磷系无卤阻燃剂聚磷酸盐：5.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.8；纳米级水滑石粉末：3.0，该水滑石粉末的粒径为200nm；缩合多环多核芳烃树脂：15；全氟辛烷磺酸钠：1.0；高岭土：0.5；抗滴落剂聚四氟乙烯：5.0；玻璃纤维：2.0；苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)：5.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂168：1.5。
上述聚碳酸酯复合材料可以采用以下方法制备得到：
根据上述各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在120℃～130℃预烘干处理；
再预先将上述含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末进行预混合形成预混物，然后，再加入缩合多环多核芳烃树脂进行混合后，再加入双螺杆挤出造粒机并控制温度为230℃～290℃的高温条件下进行挤出造粒，预造粒形成中间改性纳米级水滑石颗粒物；
再将上述经过预烘干处理的聚碳酸酯、中间改性纳米级水滑石颗粒物和阻燃剂、抗滴落剂、聚异丁烯、全氟辛烷磺酸钠、高岭土及其它助剂一并加入高混机混合均匀后，再加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
实施例3
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：70，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为28000；聚异丁烯：1.2；焦磷酸盐：2.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；双磷酸季戊四醇酯密胺盐：1.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.7；纳米级水滑石粉末：2.5，该水滑石粉末的粒径为300nm；缩合多环多核芳烃树脂：12；全氟辛烷磺酸钠：1.5；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：5.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5；上述的含磷马亚酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂预先经过混合造粒处理，形成相当于核壳结构的中间改性纳米级水滑石颗粒物，其以缩合多环多核芳烃树脂为壳层，而磷马亚酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末包覆在内层形成核层的特点。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
实施例4
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
支化聚碳酸酯：80，且支化聚碳酸酯的粘均分子量为40000；聚异丁烯：1.3；焦磷酸盐：1.0；三苯基磷酸盐：1.5；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；双磷酸季戊四醇酯密胺盐：1.8；含磷马亚酰亚胺酯：0.6；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为150nm；缩合多环多核芳烃树脂：11；全氟辛烷磺酸钠：1.8；高岭土：0.6，高岭土的粒径为100nm；抗滴落剂包覆的聚四氟乙烯：0.01；玻璃纤维：2.5；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：4.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：6.0；抗氧化剂1010：1.5；润滑剂二氧化钛：1.0。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
实施例5
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
支化聚碳酸酯：87，且支化聚碳酸酯的粘均分子量为20000；聚异丁烯：1.5；焦磷酸盐：1.0；三苯基磷酸盐：4.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；双磷酸季戊四醇酯密胺盐：1.5；含磷马亚酰亚胺酯：0.6；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为250nm；缩合多环多核芳烃树脂：13；全氟辛烷磺酸钠：1.3；高岭土：0.6，高岭土的粒径为300nm；抗滴落剂包覆的聚四氟乙烯：5；玻璃纤维：3.0；SEBS：3.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：7.0；抗氧化剂1010：1.3；润滑剂二氧化钛：1.0,颜料：2.0。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
实施例6
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：60，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为30000；聚异丁烯：1.0；焦磷酸盐：3.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；密胺盐：1.2；含磷马亚酰亚胺酯：0.8；纳米级水滑石粉末：2.5，该水滑石粉末的粒径为100nm；缩合多环多核芳烃树脂：10；全氟辛烷磺酸钠：1.5；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：5.0，且甲基丙烯酸缩水甘油酯占该共聚物的含量为5wt％；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
实施例7
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：70，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为35000；聚异丁烯：1.5；焦磷酸盐：5.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；密胺：1.0；全氟辛烷磺酸钠：1.8；含磷马亚酰亚胺酯：0.5；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为100nm；缩合多环多核芳烃树脂：10；高岭土：0.7；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：5.0，且甲基丙烯酸缩水甘油酯占该共聚物的含量为7wt％；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
实施例8
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：70，聚碳酸酯的粘均分子量为15000；聚异丁烯：1.5；磷系无卤阻燃剂聚磷酸盐：4.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.8；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为100nm；缩合多环多核芳烃树脂：11；石墨相氮化碳：1.0；全氟辛烷磺酸钠：1.2；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)：3.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：5.0；抗氧化剂168：1.2。
上述聚碳酸酯复合材料可以采用以下方法制备得到：
根据上述各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在120℃～130℃预烘干处理；
再预先将上述含磷马来酰亚胺酯、石墨相氮化碳和纳米级水滑石粉末进行预混合形成预混物，然后，再加入缩合多环多核芳烃树脂进行混合后，再加入双螺杆挤出造粒机并控制温度为230℃～290℃的高温条件下进行挤出造粒，预造粒形成中间改性纳米级水滑石颗粒物；
再将上述经过预烘干处理的聚碳酸酯、中间改性纳米级水滑石颗粒物和阻燃剂、抗滴落剂、聚异丁烯、全氟辛烷磺酸钠、高岭土及其它助剂一并加入高混机混合均匀后，再加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
实施例9
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：80，聚碳酸酯的粘均分子量为18000；聚异丁烯：1.2；磷系无卤阻燃剂聚磷酸盐：3.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：2.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.5；纳米级水滑石粉末：2.1，该水滑石粉末的粒径为150nm；缩合多环多核芳烃树脂：13；石墨相氮化碳：1.5；全氟辛烷磺酸钠：1.8；高岭土：0.7；抗滴落剂聚四氟乙烯：1.0；玻璃纤维：2.0；苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)：4.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：7.0；抗氧化剂168：1.4。
上述聚碳酸酯复合材料可以采用以下方法制备得到：
根据上述各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在125℃预烘干处理1.5小时；
再预先将上述含磷马来酰亚胺酯、石墨相氮化碳和纳米级水滑石粉末进行预混合0.5小时使形成均匀的预混物，然后，再加入缩合多环多核芳烃树脂进行混合均匀后，再加入双螺杆挤出造粒机并控制温度为280℃～290℃的高温条件下进行挤出造粒，预造粒形成中间改性纳米级水滑石颗粒物；
再将上述经过预烘干处理的聚碳酸酯、中间改性纳米级水滑石颗粒物和阻燃剂、抗滴落剂、聚异丁烯、全氟辛烷磺酸钠、高岭土及其它助剂一并加入高混机混合均匀后，加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
比较例1
为了说明本发明的聚碳酸酯复合材料中全氟辛烷磺酸钠对阻燃性能的影响，本比较例中通过不添加相应的全氟辛烷磺酸钠进行具体实施。
本比较例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：80，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为30000；聚异丁烯：1.3；焦磷酸盐：4.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：3.0；密胺：1.2；含磷马亚酰亚胺酯：0.5；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为100nm；缩合多环多核芳烃树脂：12；高岭土：0.7；抗滴落剂聚四氟乙烯：4.0；玻璃纤维：4.0；苯乙烯-乙烯-苯乙烯嵌段共聚物；5.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5。
本比较例中聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
比较例2
为了说明本发明的聚碳酸酯复合材料中全氟辛烷磺酸钠与磷系及氮系阻燃剂及含磷马亚酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂的协同作用对阻燃性能的影响，本比较例中通过只添加相应的全氟辛烷磺酸钠进行具体实施，并使全氟辛烷碘酸钠的添加量为相应上述原料添加量的总量计量(用量在本发明上述各原料的成份的总量范围内)。
本比较例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：75，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为20000；聚异丁烯：1.5；全氟辛烷磺酸钠：16；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：6.0；玻璃纤维：3.0；苯乙烯-乙烯-苯乙烯嵌段共聚物；5.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1010：1.2。
本比较例中聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
比较例3
为了说明本发明的聚碳酸酯复合材料中高岭土与磷系、氮系阻燃剂及全氟辛烷磺酸钠之间的协同作用对阻燃性能的影响，本比较例中通过不添加相应的高岭土进行具体实施。
本比较例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：85，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为35000；聚异丁烯：1.4；焦磷酸盐：5.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；密胺：1.6；含磷马亚酰亚胺酯：0.6；纳米级水滑石粉末：3.0，该水滑石粉末的粒径为150nm；缩合多环多核芳烃树脂：10；全氟辛烷磺酸钠：1.5；抗滴落剂聚四氟乙烯：4.0；玻璃纤维：4.0；苯乙烯-乙烯-苯乙烯嵌段共聚物；5.0；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1010：1.3。
本比较例中聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
比较例4
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：80；三苯基磷酸盐：2.5；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：5.0；含磷马亚酰亚胺酯：0.5；纳米级水滑石粉末：3.0，该水滑石粉末的粒径为200nm；缩合多环多核芳烃树脂：15；全氟辛烷磺酸钠：2.0；高岭土：0.7；抗滴落剂全氟化聚烯烃：10；玻璃纤维：4.0；苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；3.0；增韧剂聚丁二酸丁二醇酯：5.0；抗氧化剂1010：1.0。
本比较例中聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
比较例5
为了说明本发明的聚碳酸酯复合材料中含磷马亚酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂之间的协同作用对阻燃性能的影响，本比较例中通过不添加相应的缩合多环多核芳烃树脂和纳米级水滑石粉末进行具体实施。
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：80，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为35000；聚异丁烯：1.3；焦磷酸盐：4.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；密胺：1.0；全氟辛烷磺酸钠：1.5；含磷马亚酰亚胺酯：0.6；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：5.0，且甲基丙烯酸缩水甘油酯占该共聚物的含量为7wt％；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
比较例6
为了说明本发明的聚碳酸酯复合材料中含磷马亚酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂之间的协同作用对阻燃性能的影响，本比较例中通过不添加相应的缩合多环多核芳烃树脂进行具体实施。
本实施例中的聚碳酸酯复合材料包括以下成分的重量份：
芳香族聚碳酸酯：80，且芳香族聚碳酸酯的粘均分子量为35000；聚异丁烯：1.3；焦磷酸盐：4.0；9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：4.0；密胺：1.0；全氟辛烷磺酸钠：1.5；含磷马亚酰亚胺酯：0.6；纳米级水滑石粉末：2.0，该水滑石粉末的粒径为200nm；高岭土：0.6；抗滴落剂聚四氟乙烯：2.0；玻璃纤维：3.0；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物：5.0，且甲基丙烯酸缩水甘油酯占该共聚物的含量为7wt％；乙烯-醋酸乙烯共聚物：8.0；抗氧化剂1076：1.5。
上述聚碳酸酯复合材料的具体制备方法同实施例2一致，这里不再赘述。
随机选取上述实施例得到的相应聚碳酸酯复合材料进行性能测试，针对材料的阻燃性和相应的力学强度性能进行测试，具体测试条件如下：
其中，阻燃性测试按照UL94-2006的标准进行测试，测试条件为尺寸2.5mm。
弯曲强度和弯曲模量的性能测试按照ISO178:2001的标准进行测试(测试速度2mm/min)。
拉伸强度和断裂伸长率的性能测试按照ISO527-2：1993的标准进行测试(测试速度50mm/min)。
热变形温度按照ASTM D648的标准进行测试检测，载荷1.82MPa,样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm。
灼热丝测试按照GB/T5169.11-2006(IEC60695-2-11)的标准进行测试,测试条件为960℃/30s。具体测试结果如下表1所示：
表1：
从上述表1中的测试结果可以看出，本发明的复合材料各成分之间具有较好的协同作用，通过含磷马来酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末、缩合多环多核芳烃树脂、磷系阻燃剂、氮系阻燃和全氟辛烷磺酸钠及高岭土之间具有很好的协同作用，它们之间相互作用，共同实现对材料阻燃性能的提升，使保证达到V-0级的效果；同时，通过少量聚异丁烯的加入能够有效提高材料的弯曲强度性能。
另外，本发明的实施例1-9得到的相应聚碳酸酯复合材料的含水率均能够达到≤0.11％的效果，而在比较例3中由于没有添加高岭土其含水率反而高达1.0％，说明本发明的高岭土的添加除了对阻燃性能具有协同效果外，还能够使复合材料具有较低的吸湿性，从而能够有效保证材料的低含水率效果。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下成分的重量份：
聚碳酸酯：50～90；聚异丁烯：1.0～1.5；磷系无卤阻燃剂：1.0～5.0；含磷马来酰亚胺酯：0.5～0.8；纳米级水滑石粉末：2.0～3.0；缩合多环多核芳烃树脂：10～15；氮系阻燃剂：2.0～4.0；全氟辛烷磺酸钠：1.0～2.0；高岭土：0.5～0.7；抗滴落剂：0.01～10；玻璃纤维：2.0～4.0；冲击改性剂：3.0～5.0；增韧剂：5.0～8.0；抗氧化剂：1.0～1.5；所述含磷马来酰亚胺酯、纳米级水滑石粉末和缩合多环多核芳烃树脂进行预混合形成预混物，且所述预混物中还添加有1.0～1.5重量份的石墨相氮化碳；所述氮系阻燃剂选自密胺、密胺盐和胍盐中的一种或几种；且所述氮系阻燃剂至少含有胍盐，所述胍盐为9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐。
2.根据权利要求1所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述磷系无卤阻燃剂选自聚磷酸盐、三苯基磷酸盐和焦磷酸盐中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述氮系阻燃剂为9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐和密胺盐的混合物，且所述9,10-二氢-10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫酮胍盐：密胺盐的用量比为1：0.4～0.6。
4.根据权利要求1或2或3所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯选自硅氧烷共聚碳酸酯、支化聚碳酸酯和芳香族聚碳酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯是粘均分子量为13000～40000的芳香族聚碳酸酯。
6.根据权利要求1或2或3所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述纳米级水滑石粉末的粒径为100nm～300nm。
7.根据权利要求1或2或3所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述冲击改性剂选自乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者两种的混合物；所述抗滴落剂选自全氟化聚烯烃或包覆的聚四氟乙烯。
8.根据权利要求7所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述全氟化聚烯烃为聚四氟乙烯。
9.根据权利要求1或2或3所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自聚丁二酸丁二醇酯、聚己 二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述高强阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、根据各原料的重量份比例称取相应的重量配比，先将聚碳酸酯树脂在120℃～130℃预烘干处理；
B、再预先将含磷马来酰亚胺酯和纳米级水滑石粉末进行预混合形成预混物，然后，再加入缩合多环多核芳烃树脂进行混合后，进行预造粒形成中间改性纳米级水滑石颗粒物；所述预混物中还添加有1.0～1.5重量份的石墨相氮化碳；
C、再将上述经过预烘干处理的聚碳酸酯、中间改性纳米级水滑石颗粒物和其它原料用高混机混合均匀后，再加入双螺杆挤出机的主喂料口中，控制双螺杆挤出机的温控设置为200℃～280℃进行挤出造粒，得到本高强阻燃聚碳酸酯复合材料。
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