CN112480630A - 一种高铁用良外观无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高铁用良外观无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法。该组合物按照重量百分比包括以下组分：聚碳酸酯树脂56％‑82.5％；PCTG 10％‑20％；无卤阻燃剂4％～12％；纳米矿粉3％‑10％；助剂0.5％～2.0％。该组合物具有优异的阻燃性和冲击性以及环保性，并且注塑外观良好，非常适合应用于高铁和汽车等领域。
Description
技术领域
本发明属于聚碳酸酯材料领域，特别涉及一种高铁用良外观无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯树脂无色透明，具有优秀的阻燃性、耐热性、高强度以及环保性能，且尺寸稳定，属于一种用途非常广泛的工程塑料。近年来高铁迅猛发展，已有从国内逐步走向世界的趋势，对于高铁材料的开发和研究显得尤为重要。高铁类材料最主要和最难攻克的技术点为燃烧性能，其次为环保性能。燃烧性能一般需要达到EN45545相关要求的阻燃指标，环保性能的要求即排除了传统卤素阻燃剂的使用。这给新型无卤阻燃材料的开发提供了更多的实际项目机会。
不仅是在高铁，而且汽车领域，家电、电子电器等其他领域，无卤阻燃聚碳酸酯组合物的产品无疑给行业带来了更多的选择和更好、更安全的技术。因此开发一种适于高铁等领域的无卤阻燃聚碳酸酯组合物材料对于无卤阻燃行业具有重要的价值和意义。
中国专利CN106700474A公开了一种电视机用高流动性、高光、阻燃填充PC/ABS组合物，该组合物由包括如下重量份的原料制成：聚碳酸酯30-70份、含磷阻燃剂5-25份、ABS-抗冲击改性剂一步料25-50份、PCTG 1-15份。该组合物具有阻燃性以及高光效果等，但是对于无卤阻燃行业，其阻燃效果还不能满足实际需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高铁用良外观无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法，以克服现有技术中聚碳酸酯材料阻燃性不佳等缺陷。
本发明提供一种聚碳酸酯组合物，所述组合物按照重量百分比包括以下组分：
其中无卤阻燃剂为磷腈阻燃剂，纳米矿粉为纳米二氧化硅。
所述聚碳酸酯树脂为硅共聚PC。
所述PCTG为对苯二甲酸、乙二醇、1,4-环己烷二甲醇的共聚物。
所述磷腈阻燃剂为环状磷腈阻燃剂。
所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、抗滴落剂、润滑剂、酯交换抑制剂、色粉中的一种或几种。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂。
所述抗滴落剂为含氟聚合物。
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
所述酯交换抑制剂为焦磷酸二氢二钠。
本发明还提供一种聚碳酸酯组合物的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按照重量百分比混合，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物。
所述熔融温度为250-280℃。
本发明还提供一种聚碳酸酯组合物在高铁、汽车、家电和电子电器领域的应用。尤其是用于高铁。
有益效果
本发明中聚碳酸酯树脂、无卤阻燃剂和纳米矿粉之间具有协同作用，显著提高聚碳酸酯组合物的阻燃效果和冲击性能，并赋予聚碳酸酯组合物环保的特性。另外，PCTG的添加，极大改善了聚碳酸组合物的流动性，使材料成型和加工更加方便，同时还能降低了体系的内应力，防止纳米二氧化硅与共聚PC之间的过渡剪切，导致PC降解或成型制件表面析出、料花等问题，从而使得聚碳酸组合物具有良外观的优势。
本发明引入的材料都符合环保要求，且制备工艺简单，设备要求低，适合工业化生产，可广泛应用于高铁、汽车、家电以及电动工具等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例和对比例涉及的原料如下所示，但不限于下面原料：
聚碳酸酯树脂，硅共聚PC，台湾出光，牌号PC FG1760；
光气法PC：台湾出光，牌号PC FN2200；
PCTG，伊斯曼，牌号PCTG DN011；
无卤阻燃剂，磷腈类阻燃剂，海山科技，牌号PCTP；
磷阻燃剂：磷系无卤阻燃剂，Inovia，牌号MB-PC15C；
纳米矿粉，纳米二氧化硅，南京先丰，牌号XFI03；
抗氧剂为重量比为1：1受阻酚抗氧剂(抗氧剂1076)与亚磷酸酯类抗氧剂(抗氧剂412s)的混合物，是由Ciba公司生产提供；
光稳定剂选自Ciba公司的Tinuvin 234；
抗滴落剂选自Pacific InterChem Co.,Ltd的POLY TS 30X；
酯交换抑制剂选自邵瑞化工的焦磷酸二氢二钠；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，是由LOZA公司生产提供，牌号为GLYCOLUBE-P。
实施例和对比例的配方组分按照重量百分比如表1、表2所示。
实施例和对比例中聚碳酸酯组合物的制备方法为：
将经过干燥的聚碳酸酯树脂、无卤阻燃剂、PCTG、纳米矿粉、抗滴落剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、酯交换抑制剂按表1或表2中的组成配方混合后加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比L/D＝48)的主机筒中。主机筒各段控制温度(从加料口至机头出口)分别为250℃、265℃、265℃、260℃、265℃，双螺杆转速为300转/分钟，挤出料条经过水槽冷却后切粒，即得产品。
将实施例和对比例中聚碳酸酯组合物在鼓风烘箱中于100℃干燥4小时后，用塑料注射成型机注塑成标准样条和100mm*100mm*3mm样板，注塑温度为280℃；将注塑好的样条和样板在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行如下性能测试：
(1)Charpy冲击强度，按照ISO 179标准进行测试，测试条件：23℃，1Ae；
(2)维卡软化点，按照ISO 306标准进行测试，测试条件：B50；
(3)弯曲模量，按照ISO 178标准进行测试，测试条件：2mm/min；
(4)拉伸强度，按照ISO 527标准进行测试，测试条件：50mm/min；
(5)熔融指数，按照ISO 1133标准进行测试，测试条件：300℃，1.2kg；
(6)烟密度，按照EN45545标准进行测试，测试条件：EN 45545 HL2；
(7)热释放速率值评价，按照EN45545标准进行测试，测试条件：EN 45545 HL2；
(8)外观评价，注塑200*100*3mm样品，评价外观析出表现，5星为表面光滑、没有析出，4星为表面光滑、基本没有析出，3星为表面明显析出，2星为大面积析出，1星为整面析出。
上述性能测试结果如表3、表4所示。
表1
表2
表3
注：烟密度和热释放速率越低越好，EN45545 R1 HL2等级要求烟密度≤300；热释放速率≤90；外观星数越多，外观越好，5星最好。4星及以上的外观表现可以满足高铁零件外观要求。
表4
由表3和表4可知，对比例1采用光气法PC，实施例1采用硅共聚PC，对比例1中聚碳酸酯组合物的烟密度和热释放速率明显高于实施例1，达不到EN45545 R1 HL2的标准要求，同时对比例1的注塑外观表现很差，不能满足高铁注塑零件对外观的要求，而实施例1的Charpy冲击强度高于对比例1。对比例2不添加磷腈阻燃剂，其聚碳酸酯组合物的烟密度和热释放速率明显高于实施例1，达不到EN45545 R1 HL2的标准要求。对比例3采用磷阻燃剂，实施例1采用磷腈阻燃剂，对比例3中聚碳酸酯组合物的烟密度和热释放速率明显高于实施例1，达不到EN45545 R1 HL2的标准要求，而实施例1的Charpy冲击强度高于对比例3。对比例4不添加纳米矿粉，其聚碳酸酯组合物的烟密度和热释放速率明显高于实施例1，达不到EN45545 R1 HL2的标准要求。本发明实施例1-8中聚碳酸酯组合物烟密度和热释放速率能够完全满足EN45545 R1 HL2的标准要求，并且具有优异的维卡软化点和熔融指数以及良外观等性能，注塑外观能达到高铁注塑零件对外观的要求。由此可见，本发明中硅共聚PC、磷腈阻燃剂和纳米矿粉之间具有协同作用，可以显著提高聚碳酸酯组合物的阻燃性和冲击性。
对比例5不添加PCTG，其聚碳酸酯组合物的外观评价等级低于实施例1，可见，PCTG的添加，可以使得聚碳酸酯组合物具有良外观的优势。
本发明所述实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述组合物按照重量百分比包括以下组分：
其中无卤阻燃剂为磷腈阻燃剂，纳米矿粉为纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为硅共聚PC。
3.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述PCTG为对苯二甲酸、乙二醇、1,4-环己烷二甲醇的共聚物。
4.根据权利要求1所述组合物，其特征子在于，所述磷腈阻燃剂为环状磷腈阻燃剂。
5.根据权利要求1所述组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂、光稳定剂、抗滴落剂、润滑剂、酯交换抑制剂、色粉中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；光稳定剂为苯并三唑类UV吸收剂；抗滴落剂为含氟聚合物。
7.根据权利要求5所述组合物，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯；酯交换抑制剂为焦磷酸二氢二钠。
8.一种如权利要求1所述组合物的制备方法，包括以下步骤：
将各组分按照重量百分比混合，然后加入到双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述熔融温度为250-280℃。
10.一种如权利要求1所述组合物在高铁、汽车、家电和电子电器领域的应用。
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