CN111117191A - 一种塑料打火机用改性pc材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料打火机技术领域，尤其是涉及一种塑料打火机用改性PC材料及其制备方法。所述塑料打火机用改性PC材料，包括以下重量份的组分：PC 60‑70份、ABS 25‑35份、玄武岩纤维10‑15份、聚二甲基硅氧烷2‑3份、抗氧剂2‑4份、热稳定剂0.5‑1份、抗紫外剂0.1‑0.2份。本申请通过在PC中添加ABS和玄武岩纤维，再配合聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和抗紫外剂，使得其制得的改性PC材料具有优异的耐化学腐蚀性和机械强度。本申请的改性PC材料通过加热干燥、物料混合以及挤出造粒的制备工序制得，具有工序简单、操作方便、便于批量生产的特点。

Description

一种塑料打火机用改性PC材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料打火机技术领域，尤其是涉及一种塑料打火机用改性PC材料及其制备方法。

背景技术

PC(聚碳酸酯)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，无色透明、耐热、抗冲击，无需添加添加剂就具有UL94 V-0级的阻燃性能，由此被人们广泛用于制备塑料打火机的塑料配件。

现有的PC材料耐有机化学品性差，容易受有机溶剂的侵蚀。为此，申请公布号为CN107245237A的中国发明专利公开了一种耐化学腐蚀的PC组合物及其制备方法，其通过添加氟硅橡胶，利用氟优异的防腐性能及有机硅的协效防腐和相容性效应，提高聚碳酸酯化合物的耐化学防腐蚀性。

然而，上述PC组合物中，氟硅树脂为淡黄色透明液体，其加入至PC中虽能提高制品的耐化学防腐性能，但同样会促使制品的机械强度下降，难以在塑料打火机技术领域中得到较好的应用。因此，研发一种兼具优异的耐化学腐蚀性和机械强度的改性PC材料，是目前急需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种塑料打火机用改性PC材料，其具有优异的耐化学腐蚀性和机械强度。

本发明的目的之二是提供一种塑料打火机用改性PC材料的制备方法，其具有工序简单、操作方便、便于批量生产的特点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种塑料打火机用改性PC材料，包括以下重量份的组分：PC 60-70份、ABS 25-35份、玄武岩纤维10-15份、聚二甲基硅氧烷2-3份、抗氧剂2-4份、热稳定剂0.5-1份、抗紫外剂0.1-0.2份。

通过采用上述技术方案，ABS为丙烯腈-丁二烯-丙乙烯共聚物，其本身具有优异的冲击性和耐化学药品性，能够在一定程度上减少PC的组分含量；此外，玄武岩纤维是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁、二氧化钛等氧化物组成，不仅强度高，而且具有优异的耐腐蚀性，倘若PC出现机械性能下降的情况，玄武岩纤维依旧能够对其起到牵扯的作用，有效降低壳体发生开裂的概率。由此，本申请通过ABS和玄武岩纤维有效提高了改性PC材料的耐化学腐蚀性和机械强度。

另外，聚二甲基硅氧烷具有卓越的耐热性和耐化学腐蚀性，其在本申请中能够起到良好的润滑作用，以此提高改性PC材料的加工性能，便于脱模。抗氧剂、热稳定剂和抗紫外剂能够减缓PC和ABS树脂的老化，以此保证其优异的机械性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述玄武岩纤维为经表面改性的改性玄武岩纤维，其制备方法包括以下步骤：

①、酸处理：将玄武岩纤维原料浸入12wt％的醋酸-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的醋酸-水溶液；

②、碱处理：将经过酸处理的玄武岩纤维浸入6wt％的氢氧化钠-水溶液中，浸泡10min，捞出后沥干表面的氢氧化钠-水溶液；

③、清洗干燥：将经过碱处理的玄武岩纤维用清水冲洗3遍，捞出后于110±2℃干燥20min；

④、偶联剂浸润：将清洗干燥后的玄武岩纤维浸入1wt％的硅烷偶联剂-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的硅烷偶联剂-水溶液，于85℃干燥20min，即得改性玄武岩纤维。

通过采用上述技术方案，玄武岩纤维表面光滑，表面能较低，经过上述酸碱处理后的玄武岩纤维表面能够增加纳米二氧化硅粒子，有效提高纤维表面粗糙度，增加了玄武岩纤维与PC以及ABS的有效接触面积。硅烷偶联剂能够同时与玄武岩纤维和PC或ABS反应，作为中间桥梁更好的连接玄武岩纤维与PC或玄武岩纤维与ABS，以此保证玄武岩纤维能够有效发挥其增韧、改善抗老化以及阻燃的性能，提高壳体材料的整体性能。本申请的酸碱处理方式工序简单、操作方便，便于玄武岩纤维批量进行表面处理，具有较高的表面处理效率。

此外，聚二甲基硅氧烷也为高分子聚合物，能与附着于玄武岩纤维上的硅烷偶联剂反应而实现聚二甲基硅氧烷的粘结固定，以此减少聚二甲基硅氧烷渗出的可能性，增加改性PC材料的组分稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述硅烷偶联剂为1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷。

通过采用上述技术方案，1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷属于双硅烷，即在同一分子结构中有两个硅烷结构，一个分子上有6个可以水解的硅氧烷，是普通硅烷偶联剂的双倍，可以与本申请的玄武岩纤维表面的羟基结合成规整有序的表面结构，因此其能在玄武岩纤维表面形成更高的交联密度。另外，该硅氧烷偶联剂水解后所形成的硅醇比普通硅烷偶联剂所形成的硅醇相比酸性更强，因此能与玄武岩纤维表面的羟基形成更为牢固的共价键，使得玄武岩纤维能够稳定且均匀的填充于PC和ABS树脂中。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述PC与玄武岩纤维的重量比为5:1。

通过采用上述技术方案，经过实验验证，本申请中PC与玄武岩纤维的重量比为5:1时，其制得的改性PC材料具有更为优异的耐化学腐蚀性和机械性能，因此将作为优选。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗氧剂由亚磷酸酯和抗氧剂1010复配而成。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述亚磷酸酯与抗氧剂1010的重量比为2:1。

通过采用上述技术方案，亚磷酸酯为无毒抗氧化剂，具有良好的环境友好性，以此能够在一定程度上减少改性PC材料对环境的污染。此外，亚磷酸酯能够同时对PC和ABS产生优异的抗氧化作用，在此基础上，由于抗氧剂1010能够与亚磷酸酯发生协同作用，以此使得制得的改性PC材料具有优异的抗氧化性。且当亚磷酸酯与抗氧剂1010的重量比为2:1时，该抗氧化性能最为优异，因此将其作为进一步的优选。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述热稳定剂由稀土稳定剂与硬脂酸锌复配而成。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述稀土稳定剂与硬脂酸锌的重量比为1:1。

通过采用上述技术方案，稀土稳定剂和硬脂酸锌均为无毒稳定剂，能够有效减少改性PC材料对环境的污染。其中，稀土稳定剂能够对PC以及ABS中含有的离子型杂质进行物理吸附，并进入稀土多功能稳定性的晶格穴中，减少其对PC以及ABS的分子结构加以冲击。硬脂酸锌一方面能够与稀土稳定剂起到良好的协同作用，提高改性PC材料的热稳定性，另一方面其还能作为润滑剂，与聚二甲基硅氧烷一同作用，改善改性PC材料的加工性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗紫外剂为UV-326。

通过采用上述技术方案，UV-326为2-(2'-羟基-3'-叔丁基–5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑，能够有效吸收波长270-380nm的紫外光，相对于其他抗紫外剂，能够进一步提高本申请的改性PC材料，因此将其作为优选。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种塑料打火机用改性PC材料的制备方法，包括以下步骤：

a、加热干燥

将PC、ABS和玄武岩纤维置于80-85℃的温度下，干燥2-3h，至含水率≤0.5％；

b、物料混合

往干燥后的PC、ABS和玄武岩纤维中依次加入聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和紫外吸收剂，在250-300r/min的转速下搅拌2-3min，得到混合料；

c、挤出造粒

将混合料投入挤出机中，控制一段温度为275-280℃、二段温度为270-275℃、三段温度为265-270℃、四段温度为260-265℃，机头温度为280-285℃，挤出冷却后造粒，得到最终的改性PC材料。

通过采用上述技术方案，本申请通过加热干燥保证PC、ABS和玄武岩纤维的含水率低于0.5％，减少水分对组分性能的影响。随后再进行物料混合和挤出造粒，由此制得的改性PC材料具有优异的耐化学腐蚀性和机械性能，其制备工序简单、操作方便，便于改性PC材料的批量生产。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过在PC中添加ABS和玄武岩纤维，再配合聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和抗紫外剂，使得其制得的改性PC材料具有优异的耐化学腐蚀性和机械强度；

2.本申请的玄武岩纤维经本申请的表面处理方式进行处理，增加了玄武岩纤维与PC以及ABS的有效接触面积，进而保证了玄武岩纤维能够有效发挥其增韧、改善抗老化以及阻燃的性能，提高壳体材料的整体性能；

3.本申请的制备方法具有工序简单、操作方便、便于批量生产的特点。

附图说明

图1是处理玄武岩纤维的工艺流程图；

图2是制备改性PC材料的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

1、材料

1.1、PC：以德国拜耳为例，货号为2805。

1.2、ABS：以韩国LG为例，牌号为AF312C。

1.3、硅烷偶联剂：以1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和KH550为例；其中，1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷的CAS号为16068-37-4，购自南京西斯博有机硅有限公司；KH550的CAS号为919-30-2，购自东莞市绿伟塑料制品有限公司。

1.4、玄武岩纤维：具体以玄武岩纤维原料、改性玄武岩纤维a以及改性玄武岩纤维b为例。其中，改性玄武岩纤维a以及改性玄武岩纤维b均由玄武岩纤维原料经表面改性所得，参见图1，其制备方法包括以下步骤：

①、酸处理：将玄武岩纤维原料浸入12wt％的醋酸-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的醋酸-水溶液；

②、碱处理：将经过酸处理的玄武岩纤维浸入6wt％的氢氧化钠-水溶液中，浸泡10min，捞出后沥干表面的氢氧化钠-水溶液；

③、清洗干燥：将经过碱处理的玄武岩纤维用清水冲洗3遍，捞出后于110±2℃干燥20min；

④、偶联剂浸润：将清洗干燥后的玄武岩纤维浸入1wt％的硅烷偶联剂-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的硅烷偶联剂-水溶液，于85℃干燥20min，即得改性玄武岩纤维；

在上述方法基础上，改性玄武岩纤维a所使用的硅烷偶联剂为1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷，改性玄武岩纤维b使用的硅烷偶联剂为KH550。

1.5、聚二甲基硅氧烷：CAS号为9016-00-6，购自百灵威科技有限公司。

1.6、抗氧剂：以硬脂酸锌和抗氧剂1010为例；其中，硬脂酸锌的CAS号为58446-52-9，购自上海翼铸实业有限公司，型号为SW WEG；抗氧剂1010的CAS号为6683-19-8，购自东莞市绿伟塑料制品有限公司，型号为抗氧剂AO-60。

1.7、热稳定剂：以稀土稳定剂和亚磷酸酯为例；其中，以稀土稳定剂XT-1为例，购自山东优索化工，货号为I91819115；亚磷酸酯为亚磷酸4，4-二异叉双酚(12-14)碳烷基酯，购自青岛长荣化工科技有限公司，型号为无毒亚磷酸酯1500，磷含量为5.20-5.90％。

2、实施例

2.1、实施例1

一种塑料打火机用改性PC材料，包括以下重量份的组分：PC 65份、ABS 30份、玄武岩纤维(改性玄武岩纤维a)12份、聚二甲基硅氧烷2份、抗氧剂(由亚磷酸酯和抗氧剂1010按重量比为2:1复配而成)3份、热稳定剂(热稳定剂由稀土稳定剂与硬脂酸锌按重量比为1:1复配而成)0.8份、抗紫外剂(UV-326)0.2份。

上述塑料打火机用改性PC材料的制备方法，参见图2，包括以下步骤：

a、加热干燥

将PC、ABS和玄武岩纤维置于82℃的温度下，干燥2.5h，含水率为0.2％；

b、物料混合

往干燥后的PC、ABS和玄武岩纤维中依次加入聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和紫外吸收剂，在280r/min的转速下搅拌3min，得到混合料；

c、挤出造粒

将混合料投入挤出机中，控制一段温度为275℃、二段温度为270℃、三段温度为265℃、四段温度为260℃，机头温度为280℃，挤出冷却后造粒，得到最终的改性PC材料。

2.2、实施例2-5

实施例2-5均在实施例1的方法基础上，对组分以及工艺参数加以调整，具体调整情况参见下表一。

表一实施例1-5的组分及工艺参数表

2.3、实施例6-7

实施例6-7在实施例1的方法基础上，对玄武岩纤维加以调整。其中，实施例6使用改性玄武岩纤维b，实施例7使用玄武岩纤维原料。

2.4、实施例8-10

实施例8-10在实施例1的方法基础上，对抗氧剂加以调整。其中，实施例8中抗氧剂为亚磷酸酯；实施例9中抗氧剂为抗氧剂1010；实施例10中抗氧剂由亚磷酸酯和抗氧剂1010按重量比为1:1复配而成。

2.5、实施例11-13

实施例11-13在实施例1的方法基础上，对热稳定剂加以调整。其中，实施例11中抗氧剂为稀土稳定剂；实施例12中抗氧剂为硬脂酸锌；实施例13中热稳定剂由稀土稳定剂和硬脂酸锌按重量比为3:1复配而成。

2.6、实施例14-15

实施例14-15在实施例1的方法基础上，对抗紫外剂加以调整。其中。实施例14的抗紫外剂为UV-9；实施例15的抗紫外剂为UV-329。

3、对比例

3.1、对比例1

对比例1在实施例1的方法基础上，未添加玄武岩纤维。

3.2、对比例2

对比例2在实施例1的方法基础上，未添加ABS。

4.性能检测

将上述实施例1-15以及对比例1-2的改性PC材料作为试样，进行如下性能检测，检测结果参见下表二。

4.1、耐化学腐蚀性：按照GB/T 11547的标准进行测定，使用附录B中表B1配比而成的化学试剂为浸润液体，将试样于70±2℃的环境中浸泡1周，观察试样的外观变化；

4.2、缺口冲击强度(1/4"，23℃)：按照GB/T 1043的标准进行测定；

4.3、弯曲强度：按照GB/T 9341的标准进行测定；

4.4、抗老化性：按照ASTM D5028-2009的标准进行测定，置于120℃、340nm紫外线的环境中72h，测定样品的缺口冲击强度和弯曲性能的下降率。

表二实施例1-15以及对比例1-2的检测结果

参见表二，将实施例1-15与对比例1-2的检测结果进行比较，可以看出，本申请通过在PC中添加ABS和玄武岩纤维，再配合聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和抗紫外剂，使得其制得的改性PC材料具有优异的耐化学腐蚀性和机械强度。

将实施例1与实施例5的检测结果进行比较，可以看到，本申请PC与玄武岩纤维的重量比为5:1时，其制得的改性PC材料具有更为优异的耐化学腐蚀性和机械性能，因此将作为优选。

将实施例1与实施例6-7的检测结果进行比较，可以看到，本申请使用本申请的表面处理方法制得的改性玄武岩纤维，能够使得其制得的改性PC材料具有更为优异的耐化学腐蚀性和机械性能。其中，选用1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷，能使得玄武岩纤维更为稳定且均匀的填充于PC和ABS树脂中，以此有效发挥其对PC的改性效果。

将实施例1与实施例8-10的检测结果进行比较，可以看到，本申请的抗氧剂由亚磷酸酯和抗氧剂1010复配而成，且亚磷酸酯与抗氧剂1010的重量比为2:1时，其制得的改性PC材料的抗氧化性最为优异，因此将其作为优选。

将实施例1与实施例11-13的检测结果进行比较，可以看到，本申请的热稳定性由稀土稳定剂与硬脂酸锌复配而成，且稀土稳定剂与硬脂酸锌的重量比为1:1时，其制得的改性PC材料的耐高温稳定性最为优异，因此将其作为优选。

将实施例1与实施例14-15的检测结果进行比较，可以看到，本申请的抗紫外剂选用UV-326相对于其他抗氧化剂，具有更好的抗紫外性能，因此将其作为优选。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：PC 60-70份、ABS25-35份、玄武岩纤维10-15份、聚二甲基硅氧烷2-3份、抗氧剂2-4份、热稳定剂0.5-1份、抗紫外剂0.1-0.2份。

2.根据权利要求1所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述玄武岩纤维为经表面改性的改性玄武岩纤维，其制备方法包括以下步骤：

①、酸处理：将玄武岩纤维原料浸入12wt％的醋酸-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的醋酸-水溶液；

②、碱处理：将经过酸处理的玄武岩纤维浸入6wt％的氢氧化钠-水溶液中，浸泡10min，捞出后沥干表面的氢氧化钠-水溶液；

③、清洗干燥：将经过碱处理的玄武岩纤维用清水冲洗3遍，捞出后于110±2℃干燥20min；

④、偶联剂浸润：将清洗干燥后的玄武岩纤维浸入1wt％的硅烷偶联剂-水溶液中，浸泡15min，捞出后沥干表面的硅烷偶联剂-水溶液，于85℃干燥20min，即得改性玄武岩纤维。

3.根据权利要求2所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷。

4.根据权利要求1所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述PC与玄武岩纤维的重量比为5:1。

5.根据权利要求1所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述抗氧剂由亚磷酸酯和抗氧剂1010复配而成。

6.根据权利要求5所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述亚磷酸酯与抗氧剂1010的重量比为2:1。

7.根据权利要求1所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述热稳定剂由稀土稳定剂与硬脂酸锌复配而成。

8.根据权利要求7所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述稀土稳定剂与硬脂酸锌的重量比为1:1。

9.根据权利要求1所述的一种塑料打火机用改性PC材料，其特征在于，所述抗紫外剂为UV-326。

10.权利要求1-9中任意一项所述的一种塑料打火机用改性PC材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、加热干燥

将PC、ABS和玄武岩纤维置于80-85℃的温度下，干燥2-3h，至含水率≤0.5％；

b、物料混合

往干燥后的PC、ABS和玄武岩纤维中依次加入聚二甲基硅氧烷、抗氧剂、热稳定剂和紫外吸收剂，在250-300r/min的转速下搅拌2-3min，得到混合料；

c、挤出造粒

将混合料投入挤出机中，控制一段温度为275-280℃、二段温度为270-275℃、三段温度为265-270℃、四段温度为260-265℃，机头温度为280-285℃，挤出冷却后造粒，得到最终的改性PC材料。

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