CN110483973A - 一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料。该聚碳酸酯材料选用特定的反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂以及特定的聚碳酸酯基料。所选的反应型高硅含量有机硅补强剂与经过特殊选择的聚碳酸酯的端基起到扩链补强作用，对材料的低温耐寒性能起到极大的帮助，且反应型高硅含量有机硅补强剂能赋予聚碳酸酯材料良好的耐水解性和高温稳定性。所选的阻燃剂能提高阻燃等级、阻然时效性和耐水解性。本发明突破了传统聚碳酸酯材料的单一化物性改性，大幅度地提高了其耐低温性能、耐候性、耐高温高湿性能和无卤阻燃性能，拓宽其性能和应用领域。

Description

一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料

技术领域

本申请涉及塑料技术领域，具体涉及一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料。

背景技术

聚碳酸酯简称PC，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，性能优异性、突出，已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯工程塑料用途广泛，三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，广泛应用于工业机械零件、光盘、包装、薄膜、计算机等办公室设备、医疗及保健、休闲和防护器材等。

聚碳酸酯是近乎无色的玻璃态的无定形聚合物，收缩率低，尺寸稳定性高，有很好的光学性，易染色，自身阻燃可达UL94V2级别，有很好的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为70-85KJ/m²，拉伸断裂伸长率可达100％以上，弯曲模量可达2300MPa以上，未填充的聚碳酸酯热变形温度大约为130℃，在众多树脂中为较高的一种。

聚碳酸酯主要缺陷是耐水解稳定性不好，以及低温韧性很差甚至脆化，且易产生应力集中出现聚碳酸酯制品开裂现象，同时材料耐化学性差，如与生物油脂、护手霜、刹车油、醋酸等接触时出现崩溃性破坏，同时有的聚碳酸酯制品长期暴露于室外，由于耐候差而导致发黄，最终导致制品寿命大大缩短。导致聚碳酸酯材料这些缺陷的原因相对复杂，但主要原因是由于聚碳酸酯聚碳酸酯自身结构特性，以及对聚碳酸酯改性方案不当设计和改性添加剂的不良使用所导致。

由于聚碳酸酯制品应用环境的多重性、不确定性，为了聚碳酸酯能满足多重环境使用要求，提高应用效果、使用寿命，需针对聚碳酸酯树脂本身缺点进行改善，提高材料综合性能。现有的聚碳酸酯改性制备技术存在的问题是，没有考虑到聚碳酸酯聚碳酸酯的空间结构、聚碳酸酯端基基团因素，以及改性思路只是物理方案的简单共混，致使聚碳酸酯聚碳酸酯改性材料的物理-机械性能、化学性能、阻燃性能一般，应用领域大大受限。曾经聚碳酸酯改性材料制备厂家遇到的困难是没有合理地利用聚碳酸酯材料的优点，以及没有正确地选择聚碳酸酯的改性助剂，如低温增韧体系只会选择普通的MBS(苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯)、丙烯酸体系以及耐水解体系，没有考虑到添加剂在聚碳酸酯体系的共混均匀性、相容性。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种新型的聚碳酸酯材料，其具有耐寒耐候耐高温高湿阻燃特性。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其包含聚碳酸酯基料以及反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂。

在本发明的具体实施方案中，以该聚碳酸酯材料的总质量计，该反应型高硅含量有机硅补强剂的含量为3-10％，该阻燃剂的含量为0.1-0.3％，该润滑剂的含量为0.5-1％，该抗氧化剂的含量为0.1-0.3％，余量为该聚碳酸酯基料。

在本发明的具体实施方案中，该聚碳酸酯基料为大分子量低黏度且经端基特殊化处理的聚碳酸酯。

在本发明的具体实施方案中，该反应型高硅含量有机硅补强剂为TFL-405GX、S2200、USI-3301或MR01。

在本发明的一个优选实施方案中，该反应型高硅含量有机硅补强剂为TFL-405GX。

在本发明的具体实施方案中，该阻燃剂为大分子量氟硅倍半有机硅阻燃剂或苯基有机硅。

在本发明的具体实施方案中，该润滑剂为E-WAX或羟基活化型硅系分散润滑剂。

在本发明的具体实施方案中，该抗氧化剂为大分子量亚磷酸酯体系或硫代酯体系。

在本发明的更进一步的实施方案中，该耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料还包含抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂中的一种或多种。

在本发明的更进一步的具体实施方案中，以该聚碳酸酯材料的总质量计，该抗老化剂的含量为0.1-0.3％，该紫外吸收剂的含量为0.1-0.3％，该色粉的含量为0.1-0.2％，该抗滴落剂的含量为0.1-0.2％。

本发明的有益效果：

本发明的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料的关键在于采用了特定的反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂，并且选择了特定的聚碳酸酯基料。所选的反应型高硅含量有机硅补强剂与经过特殊选择的聚碳酸酯的端基起到扩链补强作用，对材料的低温耐寒性能起到极大的帮助，且反应型高硅含量有机硅补强剂能赋予聚碳酸酯材料良好的耐水解性和高温稳定性。所选的阻燃剂能提高阻燃等级、阻然时效性和耐水解性。此外，所选的润滑剂能减少表面银纹，提高加工流动性，抗氧化剂能增强聚碳酸酯加工制备的体系稳定性。

本发明突破了传统聚碳酸酯材料的单一化物性改性，如简单阻燃改性、低温度改性、耐水解改性，大幅度地提高了聚碳酸酯材料的耐低温性能、耐候性、耐高温高湿性能和无卤阻燃性能，拓宽聚碳酸酯材料性能和应用领域，更好地为新型材料发展提供了基本的物性要求，如5G时代的电子电器材料、通讯基站材料、智能终端材料。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

随着时代的高速发展，产业界对包括聚碳酸酯在内的塑料材料的物理化学性能要求越来越苛刻。为提升塑料行业的国际竞争力，促进经济的发展以及社会的进步，需要对塑料材料的配方进行改型升级，才能适应新型材料应用领域的广度和深度。尤其是聚碳酸酯这种高频率应用、多维度使用的材料，更需要在原有性能的基础上进行进一步的升级。

本发明的目的在于提供一种具有耐寒耐候耐高温高湿阻燃等特殊物性的聚碳酸酯材料，其包含聚碳酸酯基料以及反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂，还可以包含抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂。

以该聚碳酸酯材料的总质量计，该反应型高硅含量有机硅补强剂的含量为3-10％，该阻燃剂的含量为0.1-0.3％，该润滑剂的含量为0.5-1％，该抗氧化剂的含量为0.1-0.3％，余量为该聚碳酸酯基料。以该聚碳酸酯材料的总质量计，该抗老化剂的含量为0.1-0.3％，该紫外吸收剂的含量为0.1-0.3％，该色粉的含量为0.1-0.2％，该抗滴落剂的含量为0.1-0.2％。

本发明的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料的关键在于采用了特定的反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂，并且选择了特定的聚碳酸酯基料。至于抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂，可以采用常规的本领域公知的抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂。

本发明的聚碳酸酯材料中的聚碳酸酯基料选择大分子量低黏度且经端基特殊化处理的聚碳酸酯，例如沙特基础SABIC出品的聚碳酸酯、日本帝人公司出品的硅化聚碳酸酯。

本发明的聚碳酸酯材料采用具有反应型基团的耐侯性反应型高硅含量有机硅补强剂，而不是采用现有聚碳酸酯改性常用的MBS(苯乙烯-丁二燃-丙烯酸酯甲酯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等简单添加型而非反应型的增韧剂体系。本发明的聚碳酸酯材料中的反应型高硅含量有机硅补强剂包括TFL-405GX、S2200、USI-3301、MR01等体系。尤其优选的反应型高硅含量有机硅补强剂是带有反应活性环氧基团的补强剂TFL-405GX(由铨盛聚碳科技股份有限公司提供)。TFL-405GX含有环氧反应基团，与经过特殊选择的聚碳酸酯的端基起到扩链补强作用，对材料的低温耐寒性能起到极大的帮助。同时TFL-405GX能赋予聚碳酸酯材料良好的耐水解性和高温稳定性。

本发明的聚碳酸酯材料中的阻燃剂选择大分子量氟硅倍半有机硅或苯基有机硅。大分子量氟硅倍半有机硅的非限制性例子如SIFR-871F，苯基有机硅的非限制性例子如FCA-107。本发明的阻燃剂不选择耐水解性能较差的磺酸盐体系，如二苯砜磺酸钾(KFR-KSS)或者全氟类磺酸钾(KFPS)阻燃剂，因为磺酸盐体系对聚碳酸酯水解性能有一定的负面影响。

本发明的聚碳酸酯材料中的润滑剂选择E-WAX、羟基活化型硅系分散润滑剂如DFL-GS100，以减少表面银纹，提高加工流动性。

本发明的聚碳酸酯材料中的抗氧化剂选择大分子量亚磷酸酯体系或硫代酯体系，以增强聚碳酸酯加工制备的体系稳定性，例如亚蒂凡特412S、EVERSUN公司EVSLIZER-HT1700、S9229、PEPQ等。

本发明的聚碳酸酯材料中的抗老化剂例如PEPQ，紫外吸收剂例如NOR116，抗滴落剂例如K-PT202。

本发明的聚碳酸酯材料可通过本领域常规的聚碳酸酯制备技术来制得。简单地讲，将聚碳酸酯基料及反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂以及任选的抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂按配方比在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在250-500rpm和250℃-300℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥，得到本发明的聚碳酸酯材料。

以下通过非限制性实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

将89.4kg聚碳酸酯原料(沙特基础SABIC)、10kg反应型耐寒耐候的树脂补强剂TFL-405GX、0.3kg氟硅倍半硅阻燃剂SIFR-871F、1kg分散润滑剂E-WAX和0.3kg抗氧化剂S9229在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在500rpm和300℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥，制得聚碳酸酯材料。

实施例2

将63.8kg聚碳酸酯原料(沙特基础SABIC)、30kg硅化聚碳酸酯(日本帝人公司)、5kg反应型耐寒耐候的树脂补强剂TFL-405GX、0.2kg氟硅倍半硅阻燃剂SIFR-871F、0.8kg分散润滑剂E-WAX和0.2kg抗氧化剂S9229在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在400rpm和280℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥，制得聚碳酸酯材料。

实施例3

将89.7kg聚碳酸酯原料(沙特基础SABIC)、8kg反应型耐寒耐候的树脂补强剂TFL-405GX、0.3kg氟硅倍半硅阻燃剂SIFR-871F、1kg分散润滑剂E-WAX、0.3kg抗氧化剂S9229、0.3kg抗老化剂PEPQ、0.3kg紫外线吸收剂NOR116和0.1kg色粉在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在300rpm和250℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥，制得聚碳酸酯材料。

实施例4

将60kg聚碳酸酯原料(沙特基础SABIC)、33.9kg硅化聚碳酸酯(日本帝人公司)、5kg反应型耐寒耐候的树脂补强剂MR01、0.2kg氟硅倍半硅阻燃剂SIFR-871F、0.8kg羟基活化型硅系分散润滑剂DFL-GS100、0.2kg抗氧化剂S9229、0.3kg抗老化剂PEPQ、0.3kg紫外线吸收剂NOR116、0.1kg色粉、0.2kg抗滴落剂K-PT202在高速混合机中混合均匀，然后将混合物加入到双螺杆挤出机中，在350rpm和280℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥，制得聚碳酸酯材料。

测试例

将上述实施例1-4中制得的聚碳酸酯材料按现行的聚碳酸酯检测标准进行检测，性能结果如下。

(1)缺口冲击强度≥65KJ/m²；

(2)低温-30℃缺口冲击强度≥45KJ/m²；

(3)75℃/95％RH预处理1000h；拉伸强度、弯曲强度保持率≥70％；冲击保持率≥50％；

(4)氙灯老化，ISO 4892-2 1000h，色差△E≤5；

(5)阻燃等级为UL94 1.5mm V0。

上述性能结果显示了本发明的聚碳酸酯材料具有里良好的耐寒、耐候、耐高温高湿和阻燃性能。

以上应用了具体实例对本发明进行了阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。本发明所属技术领域的技术人员依据本发明的构思，还可以做出若干简单推演、变形或替换。这些推演、变形或替换方案也落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，包含聚碳酸酯基料以及反应型高硅含量有机硅补强剂、阻燃剂、润滑剂和抗氧化剂。

2.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，以所述聚碳酸酯材料的总质量计，所述反应型高硅含量有机硅补强剂的含量为3-10％，所述阻燃剂的含量为0.1-0.3％，所述润滑剂的含量为0.5-1％，所述抗氧化剂的含量为0.1-0.3％，余量为所述聚碳酸酯基料。

3.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯基料为大分子量低黏度且经端基特殊化处理的聚碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述反应型高硅含量有机硅补强剂为TFL-405GX、S2200、USI-3301或MR01。

5.根据权利要求4所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述反应型高硅含量有机硅补强剂为TFL-405GX。

6.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述阻燃剂为大分子量氟硅倍半有机硅阻燃剂或苯基有机硅。

7.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述润滑剂为E-WAX或羟基活化型硅系分散润滑剂。

8.根据权利要求1所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧化剂为大分子量亚磷酸酯体系或硫代酯体系。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，还包含抗老化剂、紫外吸收剂、色粉和抗滴落剂中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的耐寒耐候耐高温高湿阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，以所述聚碳酸酯材料的总质量计，所述抗老化剂的含量为0.1-0.3％，所述紫外吸收剂的含量为0.1-0.3％，所述色粉的含量为0.1-0.2％，所述抗滴落剂的含量为0.1-0.2％。