CN110819092A - 一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料 - Google Patents

一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯73‑85份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯6‑13份、溴化聚苯乙烯3‑9份、聚苯硫醚粉末3‑9份、二硫化钼2‑7份、蒙脱土2‑9份、纳米金刚石粉0.5‑2份、纳米二氧化硅0.3‑2份、粉煤灰漂珠3‑8份、聚四氟乙烯0.3‑0.8份、复合阻燃剂3‑11份、9，9‑双(4‑羟苯基)芴0.6‑3.5份、聚硅氧烷0.8‑2份。本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其硬度高，耐磨性好，耐热性和阻燃性能优异。

Description

一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料。
背景技术
聚碳酸酯是一种分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，其具有高冲击强度、使用温度范围广、耐疲劳性佳、无味无臭等优点，是目前生产规模最大、应用范围最广的热塑性工程塑料之一，目前已被广泛地应用在玻璃装配业、汽车工业、电子电器工业、医疗保健、办公设备等领域。但是，聚碳酸酯的机械性能不高，在使用时硬度不够理想，再加上其耐热性欠佳，虽具有一定的阻燃性，但是往往不能满足阻燃性能要求较高的场合的要求，通常需要对聚碳酸酯制品进行特殊的处理，严重限制了其应用。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其硬度高，耐磨性好，耐热性和阻燃性能优异。
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯73-85份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯6-13份、溴化聚苯乙烯3-9份、聚苯硫醚粉末3-9份、二硫化钼2-7份、蒙脱土2-9份、纳米金刚石粉0.5-2份、纳米二氧化硅0.3-2份、粉煤灰漂珠3-8份、聚四氟乙烯0.3-0.8份、复合阻燃剂3-11份、9，9-双(4-羟苯基)芴0.6-3.5份、聚硅氧烷0.8-2份。
优选地，所述二硫化钼为二硫化钼纳米片。
优选地，所述粉煤灰漂珠为离子液体改性的粉煤灰漂珠。
优选地，所述复合阻燃剂为磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯组成的混合物。
优选地，磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯的重量比为5-11：2-3：1-5：0.5-2：5-11：3-7：0.5-2。
优选地，所述磷酸酯为磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的混合物，且磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的重量比为1-5：3-12。
优选地，所述聚硅氧烷为双丁香酚封端聚硅氧烷、亚磷酸酯功能化聚硅氧烷中的一种或者两种的混合物。
本发明所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料可以按照常规的聚碳酸酯复合材料制备工艺制备而成。
本发明所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料中，以聚碳酸酯为主料，同时添加了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、溴化聚苯乙烯、聚苯硫醚粉末与其配合，并控制了四者的重量比，使四者发挥协同作用，使所得复合材料的耐热性好，阻燃性能优异；二硫化钼、蒙脱土、纳米金刚石粉、纳米二氧化硅、粉煤灰漂珠加入体系中具有协同作用，一方面，提高了复合材料的硬度，使所得材料耐磨性好，力学性能优异，另一方面，与复合阻燃剂配合，提高了复合材料的阻燃性；9，9-双(4-羟苯基)芴与聚硅氧烷加入体系中具有协同作用，降低了体系的熔融熵，显著提高了复合材料的热稳定性，使所得复合材料耐候性、耐光性和耐热性好；复合阻燃剂具体选择了磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯为原料，使各原料发挥协同作用，在复合材料热降解过程的初期就开始捕捉复合材料降解产生的大分子自由基、氧化产生的含氧自由基以及可燃性气体的小分子自由基，显著提高了复合材料体系的热氧稳定性，在复合材料燃烧的过程中，有效降低了复合材料的热释放和烟释放，同时促进了复合材料交联成炭，提高了炭层的强度，赋予复合材料优异的阻燃性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯85份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯13份、溴化聚苯乙烯7份、聚苯硫醚粉末3份、二硫化钼3份、蒙脱土9份、纳米金刚石粉2份、纳米二氧化硅0.3份、粉煤灰漂珠6份、聚四氟乙烯0.3份、复合阻燃剂7份、9，9-双(4-羟苯基)芴0.6份、聚硅氧烷1.3份。
实施例2
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯78份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯6份、溴化聚苯乙烯9份、聚苯硫醚粉末6份、二硫化钼7份、蒙脱土2份、纳米金刚石粉1.3份、纳米二氧化硅2份、粉煤灰漂珠8份、聚四氟乙烯0.8份、复合阻燃剂11份、9，9-双(4-羟苯基)芴3.5份、聚硅氧烷2份。
实施例3
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯73份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯10份、溴化聚苯乙烯3份、聚苯硫醚粉末9份、二硫化钼纳米片2份、蒙脱土4份、纳米金刚石粉0.5份、纳米二氧化硅1.7份、离子液体改性的粉煤灰漂珠3份、聚四氟乙烯0.5份、复合阻燃剂3份、9，9-双(4-羟苯基)芴3.2份、双丁香酚封端聚硅氧烷0.8份；
其中，所述复合阻燃剂为磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯组成的混合物，且磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯的重量比为11：2：5：0.5：11：3：2；
所述磷酸酯为磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的混合物，且磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的重量比为1：12。
实施例4
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯74份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯11份、溴化聚苯乙烯6份、聚苯硫醚粉末4份、二硫化钼纳米片3.5份、蒙脱土6.3份、纳米金刚石粉1.2份、纳米二氧化硅1.7份、离子液体改性的粉煤灰漂珠4.2份、聚四氟乙烯0.6份、复合阻燃剂7份、9，9-双(4-羟苯基)芴2.8份、亚磷酸酯功能化聚硅氧烷1.5份；
其中，所述复合阻燃剂为磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯组成的混合物，且磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯的重量比为5：3：1：2：5：7：0.5；
所述磷酸酯为磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的混合物，且磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的重量比为5：3。
实施例5
本发明提出的一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其原料按重量份包括：聚碳酸酯80份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯10份、溴化聚苯乙烯7.6份、聚苯硫醚粉末5.2份、二硫化钼3.3份、蒙脱土4.5份、纳米金刚石粉1.3份、纳米二氧化硅1.1份、粉煤灰漂珠5.2份、聚四氟乙烯0.7份、复合阻燃剂6.3份、9，9-双(4-羟苯基)芴2.7份、聚硅氧烷1.6份；
其中，所述二硫化钼为二硫化钼纳米片；
所述粉煤灰漂珠为离子液体改性的粉煤灰漂珠；
所述复合阻燃剂为磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯组成的混合物，且磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯的重量比为7：2.6：3：1：7：4：1.3；
所述磷酸酯为磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的混合物，且磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的重量比为2：7；
所述聚硅氧烷为双丁香酚封端聚硅氧烷、亚磷酸酯功能化聚硅氧烷的混合物，且双丁香酚封端聚硅氧烷、亚磷酸酯功能化聚硅氧烷的重量比为1：1。
对比例1
与实施例5的唯一不同仅在于：其原料中不含有纳米金刚石粉。
对比例2
与实施例5的唯一不同仅在于：其原料中不含有纳米二氧化硅。
对比例3
与实施例5的唯一不同仅在于：其原料中不含有纳米二氧化硅和纳米金刚石粉。
对比例4
与实施例5的唯一不同仅在于：其原料中不含有溴化聚苯乙烯。
对比例5
与实施例5的唯一不同仅在于：其复合阻燃剂中不含有富勒烯。
对比例6
与实施例5的唯一不同仅在于：其复合阻燃剂中不含有苯基膦酸铈。
对比例7
与实施例5的唯一不同仅在于：其复合阻燃剂中不含有微晶纤维素。
对本实施例5以及对比例1-7复合材料的性能进行检测，其中，硬度按照美国标准ASTM D3363-2005进行测试；进行UL-94阻燃性测试，同时按照国际标准ISO 4589：1984《塑料燃烧性测定：氧指数法》测试极限氧指数(LOI)；结果如下表所示：
铅笔硬度 UL-94 极限氧指数/%
实施例5 6H V-0 38
对比例1 3H V-0 36
对比例2 3H V-0 35
对比例3 2H V-0 32
对比例4 5H V-2 27
对比例5 5H V-2 28
对比例6 5H V-2 26
对比例7 5H V-2 29
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：聚碳酸酯73-85份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯6-13份、溴化聚苯乙烯3-9份、聚苯硫醚粉末3-9份、二硫化钼2-7份、蒙脱土2-9份、纳米金刚石粉0.5-2份、纳米二氧化硅0.3-2份、粉煤灰漂珠3-8份、聚四氟乙烯0.3-0.8份、复合阻燃剂3-11份、9，9-双(4-羟苯基)芴0.6-3.5份、聚硅氧烷0.8-2份。
2.根据权利要求1所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述二硫化钼为二硫化钼纳米片。
3.根据权利要求1或2所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述粉煤灰漂珠为离子液体改性的粉煤灰漂珠。
4.根据权利要求1或2所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述复合阻燃剂为磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯组成的混合物。
5.根据权利要求4所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，磷酸酯、勃姆石、苯基膦酸铈、次磷酸钇、微晶纤维素、六苯氧基环三磷腈、富勒烯的重量比为5-11：2-3：1-5：0.5-2：5-11：3-7：0.5-2。
6.根据权利要求4或5所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述磷酸酯为磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的混合物，且磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的重量比为1-5：3-12。
7.根据权利要求1或2所述一种高硬度高阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚硅氧烷为双丁香酚封端聚硅氧烷、亚磷酸酯功能化聚硅氧烷中的一种或者两种的混合物。
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