CN111087783A - 一种可用于uv胶固化的透明无卤阻燃pc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于UV胶固化的高度透明无卤阻燃PC材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：PC树脂94.5‑99.3份，阻燃剂0.2‑2份，抗氧剂0.2‑1份，紫外线吸收剂0.1‑1.5份。本发明中优选可吸收中波段紫外线的二苯甲酮、苯基三嗪类紫外线吸收剂，在保持阻燃PC材料高度透明和耐紫外性能的情况下，可大幅度提高UV胶光固化的效率及粘结效果；采用无卤阻燃剂复配协效，可使PC材料达到1.0mm‑V0阻燃，本发明具有制备方法简便、价格低廉、绿色环保等优点，可广泛应用于半导体、汽车电子、军工等各领域。

Description

一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料及其制备方法。
背景技术
在半导体和汽车工业中，常常需要UV胶来对塑料-塑料或塑料-金属进行粘结，UV胶也叫无影胶，光敏胶，其固化原理是UV固化材料中的光引发剂(或光敏剂)在紫外线的照射下吸收紫外光(365nm)后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接枝化学反应，使粘合剂在数秒钟内由液态转化为固态。由于紫外光对某些塑料或半透明材料的穿透力较弱，固化深度有限，不透光的部位及紫外光照射不到的死角不易固化，因此，一般的UV胶只能粘结透光材料。
PC树脂作为一种优良的工程塑料，不仅具有突出的冲击强度和耐蠕变性，较高的耐热性和尺寸稳定性，而且具有良好的透光性，其折光率为1.584，对可见光的透过率达90％以上，然而，为了防止PC材料在使用过程中发生老化降解，延长使用寿命，往往要在树脂基体中加入大量紫外线吸收剂，常用的紫外线吸收剂以苯并三唑、二苯甲酮和苯基三嗪类为主，其中大部分的紫外吸收波长在240-380nm，而UV胶所吸收的紫外特征波长为365nm，因此，这些紫外吸收剂的加入势必会影响UV胶的固化效率和固化效果。另外，未改性的PC树脂其阻燃性一般，仅为HB或UL94-V2级阻燃，很大程度上限制了PC在高火灾隐患的情况下使用。
目前，阻燃PC的获得往往是在基体材料中加入阻燃剂来实现，而传统的卤素阻燃PC不仅会使PC材料完全丧失其透明度，而且其使用的阻燃协效剂(锑氧化物)会促使PC树脂的长链降解，造成PC树脂的性能下降，产生表面银丝、裂纹等缺陷。近年来，磺酸盐和有机硅类阻燃剂在无卤阻燃PC树脂产品中得到广泛的应用，极少的添加量就可以使阻燃PC达到UL94 V0级。然而，极少的添加量会使磺酸盐阻燃剂在PC体系内分布不均，单独使用阻燃效果欠佳；有机硅类阻燃剂多为液态物质，实际加工时存在难于计量，加工不方便等问题，若要想获得较高的阻燃级别，要相应提高有机硅阻燃剂的添加量，影响PC材料的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC及其制备方法。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，按重量百分数计，包括如下组分：
Figure BDA0002315038210000021
优选地，所述PC树脂在260℃、5kg的测试条件下，熔融指数为5-30g/10min。
优选地，所述阻燃剂是无卤复配型阻燃剂，其中主阻燃剂为磺酸盐类阻燃剂，辅阻燃剂为有机倍半硅氧烷。
优选地，所述主阻燃剂为以PETS为载体的HES阻燃母粒，HES含量为40-70％。
优选地，所述的紫外线吸收剂优选为特征吸收波段在240-340nm范围的二苯甲酮或苯基三嗪类紫外吸收剂。
优选地，所述的热稳定剂为受阻酚、受阻胺、磷酸酯类化合物的一种或几种。
上述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述的重量百分比称取烘干后的原料，并在高速混料机中干混3-5min，使其混合均匀。
(2)将上述混合原料置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料口，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等一系列工序后，获得所述的可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC，其中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，螺杆转速为200-300rpm/min，挤出机各段温度在240-280℃之间。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
本发明中优选可吸收中波段紫外线的二苯甲酮、苯基三嗪类紫外线吸收剂，在保持阻燃PC材料高度透明和耐候性能的情况下，可大幅度提高UV胶光固化的效率及粘结效果；通过以PETS为载体的HES母粒与有机倍半硅氧烷协效阻燃，可促进HES的分散效果，使PC材料可达到1.0mm-V0阻燃，本发明不仅具有高度透明和良好的耐候性，而且还具有优异的阻燃性能，同时制备方法简便、价格低廉、绿色环保等优点，可广泛应用于半导体、汽车电子、军工等各领域。
具体实施方式：
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，按重量百分数计，包括如下组分：
Figure BDA0002315038210000031
本发明实施例所用原料：
PC：常规级聚碳酸酯，韩国LG，熔融指数为10g/10min(230℃，2.16kg)，主阻燃剂：磺酸盐阻燃母粒FR350M，上海普信高分子材料科技有限公司。
辅阻燃剂：有机倍半硅氧烷，SI9805，广东铨盛化工有限公司
紫外线吸收剂：吸收波长在240-340nm的二苯甲酮或三嗪类，优选为UV-1577，UV-9，UV-O的任一种或几种的组合。
产品性能测试：
拉伸强度：按ISO 527-2的标准测试，23℃
缺口冲击强度：按照ISO 179-1的标准测试，23℃
垂直燃烧等级：按UL94V垂直燃烧标准测试，1.0mm厚度试样。
透光率：采用365nm的紫外光对1.5mm的阻燃PC样板进行照射，透射光的强度与入射光的强度之比即为透光率。
固化时间：选择市售的UV胶，将两块1.5mm的所述阻燃PC样板粘结，采用365nm的紫外光照射，计时光照固化的时间。
实施例1
(1)按重量百分比称取原料96份的PC树脂，0.6份的主阻燃剂FR350M，0.4份的辅阻燃剂SI9805，0.6份的UV-1577和0.3份的抗氧剂在高速混料机中搅拌3-5min，，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
实施例2
(1)按重量百分比称取原料96份的PC树脂，0.6份的主阻燃剂FR350M，0.6份的辅阻燃剂SI9805，0.6份的UV-9和0.3份的抗氧剂在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
实施例3
(1)按重量百分比称取原料97份的PC树脂，0.5份的主阻燃剂FR350M，0.5份的辅阻燃剂SI9805，0.3份的UV-1577和0.3份的UV-9，在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
实施例4
(1)按重量百分比称取原料98份的PC树脂，0.5份的主阻燃剂FR350M，0.4份的辅阻燃剂SI9805，1.0份的UV-1577在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
对比例1
(1)按重量百分比称取原料96份的PC树脂，0.5份的全氟丁基磺酸钾，0.6份的UV-1577和0.3份的抗氧剂在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
对比例2
(1)按重量百分比称取原料96份的PC树脂，0.5份的主阻燃剂FR350M，0.4份的辅阻燃剂SI9805，0.6份的UV-234和0.3份的抗氧剂在高速混料机中搅拌3-5min，并经烘箱干燥；
(2)将步骤(1)得到的混合料经主喂料送入同向啮合双螺杆挤出机中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，挤出机各区温度为：一区240℃、二区250℃、三区255℃、四区260℃、五区265℃、六区270℃、七区275℃，主机转速200-300rpm/min，之后经熔融挤出、冷却、造粒、干燥处理，即得可用于UV胶固化的透明阻燃PC。
性能测试结果见表1。
表1透明阻燃PC的性能测试结果
Figure BDA0002315038210000061
从表1中的测试结果可以看出，本发明的阻燃PC在保持机械性能、耐热性和耐候性良好的条件下，365nm紫外光的透过率可达80％以上，同时也提高了UV胶的固化效率；采用HES阻燃母粒和有机倍半硅氧烷协效阻燃，可使阻燃剂均匀分散在基体PC树脂中，获得极佳的阻燃效果，极少的添加量就可以达到1.0mm-V0级阻燃，所得的透明阻燃PC可广泛应用于需要阻燃、耐候、透光等电子电器、汽车工业等领域。

Claims (7)

1.一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：按重量百分数计，包括如下组分：
Figure FDA0002315038200000011
2.根据权利要求1所述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：所述PC树脂在260℃、5kg的测试条件下，熔融指数为5-30g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：所述阻燃剂是无卤复配型阻燃剂，其中主阻燃剂为磺酸盐类阻燃剂，辅阻燃剂为有机倍半硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：所述主阻燃剂为以PETS为载体的HES阻燃母粒，HES含量为40-70％。
5.根据权利要求1所述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：所述的紫外线吸收剂优选为特征吸收波段在240-340nm范围的二苯甲酮或苯基三嗪类紫外吸收剂。
6.根据权利要求1所述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料，其特征在于：所述的热稳定剂为受阻酚、受阻胺、磷酸酯类化合物的一种或几种。
7.上述的一种可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按所述的重量百分比称取烘干后的原料，并在高速混料机中干混3-5min，使其混合均匀。
(2)将上述混合原料置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料口，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等一系列工序后，获得所述的可用于UV胶固化的透明无卤阻燃PC，其中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，螺杆转速为200-300rpm/min，挤出机各段温度在240-280℃之间。
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