CN112143197A - 一种新型阻燃聚碳酸酯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯90.0‑99.8份，增韧剂0.1‑5.0份，阻燃剂0.01‑5.0份，阻燃协效剂0.5‑10.0份，稳定剂0.00001‑0.0002份，其他助剂0.01‑3份；所述的稳定剂为氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种。本发明所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物通过阻燃协效剂的添加，使组合物的阻燃性能大大提升，同时结合稳定剂的添加，提升了材料在高温高湿的性能保持性。
Description
技术领域
本发明属于工程塑料领域，尤其是涉及一种新型阻燃聚碳酸酯组合物。
背景技术
聚碳酸酯树脂(PC)是一种通用工程塑料，具有透明性、耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性等各方面的优点，且由于其上述优异的特性，在工业上被广泛用在电子电气，家用电器，新能源等行业。目前产品的设计原来越个性化，对于材料的薄壁阻燃，及其户外使用环境下材料的性能稳定性越来越高。
PC常用阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂，但磷酸酯在高温高湿下容易降解，从而诱导加速PC树脂的降解，使材料性能严重下降，限制了其在特殊环境中的应用。另目前阻燃PC常用的阻燃剂还有二苯基砜有机磺酸金属盐(KSS)和全氟丁烷磺酸钾(PPFBS)为主流的阻燃剂，但在1.0mm或更薄的厚度下，有机磺酸金属盐阻燃剂会很难保证稳定的阻燃效果。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种新型阻燃聚碳酸酯组合物。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：
所述的稳定剂为氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种。
优选的，所述的组合物由包括如下重量份的原料制成：
进一步，所述的阻燃协效剂为滑石粉、二氧化硅、炭黑或钛白粉中的一种；优选的，所述的阻燃协效剂为钛白粉。
所述的阻燃协效剂为粒径为100-500nm的纳米钛白粉。该钛白粉提供阻燃协效的同时可最小限度的对聚碳酸酯的力学性能等造成影响。
进一步，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯或硅氧烷共聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯；优选的，所述的聚碳酸酯为粘均分子量为13000-40000的芳香族聚碳酸酯；优选的，所述的聚碳酸酯为粘均分子量为16000-28000的芳香族聚碳酸酯。
进一步，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸类增韧剂或有机硅橡胶接枝物增韧剂中的至少一种；优选的，所述的增韧剂为有机硅橡胶接枝物增韧剂。
所述的有机硅橡胶接枝物增韧剂为有聚有机硅氧烷和乙烯聚合物橡胶与接枝用乙烯基单体的共聚物；所述的增韧剂中的橡胶成分的体积平均粒径为200-1000nm；优选的，所述的增韧剂中的橡胶成分的体积平均粒径为350-800nm。
进一步，所述的阻燃剂为卤素类阻燃剂、磷系阻燃剂、硅氧烷类阻燃剂、金属盐类阻燃剂中的至少一种；优选的，所述的阻燃剂为金属盐类阻燃剂；优选的，所述的阻燃剂为有机磺酸金属盐。
进一步，所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐、含氟芳族磺酰亚胺的金属盐、芳族磺酸的金属盐或芳族磺酰胺的金属盐中的至少一种；优选的，所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐或芳族磺酸的金属盐(如二苯基砜有机磺酸金属盐、全苯基丁烷磺酸钾)中的至少一种；优选的，所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐；所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为分子中包含至少一个C-F键的含氟脂肪族磺酸的碱金属盐；所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为全氟丁烷磺酸钾、全氟丁烷磺酸锂、全氟丁烷换算铯、三氟甲烷磺酸锂、三氟甲烷磺酸钠、三氟甲烷磺酸钾、五氟乙烷磺酸钾、七氟丙烷磺酸钾或十氟-4-(五氟乙基)环己烷磺酸钾中的至少一种；优选的，所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为全氟丁烷磺酸钾。
进一步，所述的其他助剂为抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂中的至少一种。所述的润滑剂为硬脂酸甘油酯；所述的抗滴落剂为AS包覆盖的PTFE。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
进一步，所述的步骤(2)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-48:1，螺筒温度为240-290℃，螺杆转速为300-500rpm。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物通过阻燃协效剂的添加，使组合物的阻燃性能大大提升，同时结合稳定剂的添加，可以起到平衡体系PH值的作用，减缓聚碳酸酯分子链的降解，同时钛白粉可能起到稳定分子量的作用，同时还可能起到物理交联的作用，提高PC树脂分子量的稳定，从而使材料整体性能达到稳定，进一步提升了材料在高温高湿的性能保持性。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例中各组分的出处如下：
聚碳酸酯树脂：牌号为S-3000F，厂家：日本三菱；
聚碳酸酯树脂：牌号为PC FG1760，厂家：日本出光；
增韧剂：SX-005，厂家：日本三菱丽阳；
阻燃剂：EF-42，厂家：日本三菱；
协效阻燃剂：钛白粉2233。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 67.1份，聚碳酸酯FG1760 30.0份，增韧剂SX-005 1.0份，阻燃剂0.1份，阻燃协效剂1.0份，稳定剂0.0001份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
实施例2
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 55.45份，聚碳酸酯FG1760 40.0份，增韧剂SX-005 1.5份，阻燃剂0.15份，阻燃协效剂2.0份，稳定剂0.00008份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
实施例3
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，增韧剂SX-005 2.0份，阻燃剂0.2份，阻燃协效剂3.0份，稳定剂0.00006份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对比例1
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，增韧剂SX-005 2.0份，阻燃剂0.2份，稳定剂0.00006份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对比例2
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，增韧剂SX-005 2.0份，阻燃剂0.2份，阻燃协效剂3.0份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对比例3
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，阻燃剂0.2份，阻燃协效剂3.0份，稳定剂0.00006份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对比例4
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，增韧剂SX-005 2.0份，阻燃剂0.2份，阻燃协效剂3.0份，稳定剂0.0003份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对比例5
一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯S-3000F 44.0份，聚碳酸酯FG1760 50.0份，增韧剂SX-005 2.0份，阻燃剂0.2份，阻燃协效剂12.0份，稳定剂0.00006份，抗氧剂0.2份，润滑剂0.2份，抗滴落剂0.4份。
所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒温度为260-280℃，螺杆转速为400-500rpm，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
对实施例1-3与对比例1-5制备得到的新型阻燃聚碳酸酯组合物的阻燃性能、缺口悬臂梁冲击强度、熔体流动速率进行测试，测试所参照标准或方法如下所述：
(1)熔体流动速率(MFR)的测定方法。让塑料粒在一定时间(10分钟)内、一定温度及压力下(各种材料标准不同)融化成塑料流体，然后测量通过一直径为2.1mm圆管所流出的克数。流出的克数值越大，表示该塑胶材料的加工流动性越佳，反之则越差；本文中采用测试标准是ISO 1133，单位：g/10min。采用测试条件为：在300℃、1.2kg载荷下的熔体流动速率(MFR)。
(2)悬臂梁冲击强度的测定方法：使用4.0mm厚的模制缺口悬臂梁冲击棒测定缺口悬臂梁冲击强度。根据ISO 180测定缺口悬臂梁冲击强度，以kJ/m2记录结果，测试于室温(23℃)下进行。分别对初始样条，和放置在温度85℃，湿度85％的环境中，1000小时后的样条，分别进行测试；
(3)阻燃性的测定方法：根据UL94，对1.0mm厚度样条进行测试。
上述测试结果参见表1。
表1实施例1-3和对比例1-4的添加量(单位：重量份)和性能测试结果
由表1中可以看出，具体实施例1-3与对比例1-5所制得的复合材料相比，对比例1-5难以达到薄壁阻燃和湿热环境下的性能稳定性。不同于对比例1-5，本发明实施例所制得的新型阻燃聚碳酸酯组合物在有机金属磺酸盐阻燃剂和纳米钛白粉协效阻燃剂后，大幅提高了聚碳酸酯组合物的阻燃性能，同时增韧剂的添加起到了湿热老化后，组合物冲击强度稳定的作用。稳定剂的添加，可以明显提高材料湿热老化的熔体流动速率和冲击强度的稳定性，过多的添加，将引起聚碳酸酯分子链在湿热环境中的降解，使性能恶化。
本发明所制得的新型阻燃聚碳酸酯组合物产品可广泛应用于如户外长期使用的产品，例如新能源、照明行业等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：该组合物由包括如下重量份的原料制成：
所述的稳定剂为氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的组合物由包括如下重量份的原料制成：
3.根据权利要求2所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的阻燃协效剂为滑石粉、二氧化硅、炭黑或钛白粉中的一种；优选的，所述的阻燃协效剂为钛白粉。
4.根据权利要求2所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯或硅氧烷共聚碳酸酯中的至少一种；优选的，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯；优选的，所述的聚碳酸酯为粘均分子量为13000-40000的芳香族聚碳酸酯；优选的，所述的聚碳酸酯为粘均分子量为16000-28000的芳香族聚碳酸酯。
5.根据权利要求2所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐功能化的乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯酸类增韧剂或有机硅橡胶接枝物增韧剂中的至少一种；优选的，所述的增韧剂为有机硅橡胶接枝物增韧剂。
6.根据权利要求2所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的阻燃剂为卤素类阻燃剂、磷系阻燃剂、硅氧烷类阻燃剂、金属盐类阻燃剂中的至少一种；优选的，所述的阻燃剂为金属盐类阻燃剂；优选的，所述的阻燃剂为有机磺酸金属盐。
7.根据权利要求6所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐、含氟芳族磺酰亚胺的金属盐、芳族磺酸的金属盐或芳族磺酰胺的金属盐中的至少一种；优选的，所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐或芳族磺酸的金属盐(如二苯基砜有机磺酸金属盐、全苯基丁烷磺酸钾)中的至少一种；优选的，所述的有机磺酸金属盐为含氟脂肪族磺酸的金属盐；所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为分子中包含至少一个C-F键的含氟脂肪族磺酸的碱金属盐；所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为全氟丁烷磺酸钾、全氟丁烷磺酸锂、全氟丁烷换算铯、三氟甲烷磺酸锂、三氟甲烷磺酸钠、三氟甲烷磺酸钾、五氟乙烷磺酸钾、七氟丙烷磺酸钾或十氟-4-(五氟乙基)环己烷磺酸钾中的至少一种；优选的，所述的含氟脂肪族磺酸的金属盐为全氟丁烷磺酸钾。
8.根据权利要求2所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于：所述的其他助剂为抗氧剂、润滑剂或抗滴落剂中的至少一种。
9.权利要求1-8中任一项所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将聚碳酸酯树脂、增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、稳定剂与其他助剂投入混合机共混至均匀，得到预混物；
(2)将所述的预混物投入双螺杆挤出机中，熔融混合并挤出造粒，制得所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物。
10.根据权利要求9所述的新型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40-48:1，螺筒温度为240-290℃，螺杆转速为300-500rpm。
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