CN112724629B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。该聚碳酸酯组合物包括聚碳酸酯、氟化钙、硫化锌、络合剂、阻燃剂、抗滴落剂和其它加工助剂。本发明提供的聚碳酸酯组合物具有较高的红外线透过率，较低可见光透过率，较佳的横纵向拉伸比和优异的外观光泽度质量。

Description

一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于工程塑料领域，具体涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

目前常用的透红外塑料是通过不同有机色粉的调配后加入在透明树脂得到具有透红外线功能的材料，但此技术手段只能实现黑色的透红外效果，目前仅应用在遥控器外壳材料领域中。针对电子电气行业和个人携带电器行业等由于智能通讯的功能化，在工况使用环境中外壳材料具有一定的遮光能力以及足够的红外线透射能力是行业发展对材料提出的新要求。如果外壳材料只有黑色透明材料，实用性将受到很大的局限。目前，已有报道一些可透过红外的白色材料，例如专利CN101723420A公开了一种氟化镁粉体，将其热压后得到的红外光学元件在红外波段透过率高。但氟化镁在碳酸酯中一般作为填料加入，其添加后虽然可使得聚碳酸酯体系的颜色变浅，但其添加量较大时才可获得符合要求的红外线透过率。但填料的大量加入，不仅会影响聚碳酸酯材料的外观光泽度，另外，在加工时由于填料的分散不均一呈现横纵向拉伸比降低，无法满足外壳材料的发展趋势要求。

因此，开发一种既可满足的红外线透过和可见光透过要求，又具备优异的横纵向拉伸比的聚碳酸酯材料，是先进技术开发的重中之重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中外壳材料仅为黑色的缺陷或不足，提供一种聚碳酸酯组合物。本发明提供的聚碳酸酯组合物具有较高的红外线透过率，较低可见光透过，较佳的横纵向拉伸比和优异的外观光泽度质量。

本发明的另一目的在于提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述聚碳酸酯组合物在制备电子电气或携带个人电子产品中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚碳酸酯组合物，包括如下重量份数的组分：

目前，阻燃剂的开发已较为成熟，通过本领域常规的阻燃剂的添加就可以赋予聚碳酸酯体系较佳的阻燃性能，进而得到阻燃聚碳酸酯体系；在此技术上平衡较低的可见光透过率要求且具有满足的红外线透过率的阻燃聚碳酸酯体系目前仍存在较大的技术障碍。

研究发现，白色的氟化钙和硫化锌都具有一定的红外线透过效果，且其添加有望使得聚碳酸酯体系的颜色变浅，同时提高红外线透过率。但氟化钙、硫化锌均必须大量添加才可达到符合要求的红外线透过率，大量添加的氟化钙或硫化锌使得聚碳酸酯体系的横纵向拉伸比降低，无法满足外壳材料的发展趋势要求。

经多次研究，本发明的发明人发现，当将氟化钙和硫化锌同时添加至聚碳酸酯中时，通过两者用量的调配，可以实现在较小的添加量下获得兼具高红外线透过率和较低可见光透过率，同时保证有平衡的横纵向拉伸比，得到较佳的平衡强度，进而具有良好的加工使用性以及外观光泽度质量的保证。其中，氟化钙的适量添加对红外线透过率的提升起主要作用，硫化锌的适量添加对可见光透过率的降低起主要作用。同时，少量络合剂的加入，可以稳定活泼金属对PC树脂基体的降解隐患，保证在加工成型过程中的稳定性和制件光泽度的提升。

通过氟化钙、硫化锌和络合剂的协同作用，本发明提供的聚碳酸酯组合物具有较高的红外线透过率、较低可见光透过率、较佳的横纵向拉伸比和优异的外观光泽度质量。

优选地，所述聚碳酸酯组合物包括如下重量份数的组分：

优选地，所述聚碳酸酯的重均分子量大于40000。

优选地，所述氟化钙中杂质锌的含量不高于500ppm(例如100～500ppm)。

优选地，所述硫化锌的含水量不高于5％。

优选地，所述络合剂为柠檬酸及其盐类(例如柠檬酸钾、柠檬酸钠等)、胺基羧酸类(例如乙二胺四乙酸，胺基三乙酸等)、羟胺基羧酸类(例如二羟乙基甘氨酸)或有机多元膦酸(例如二膦酸、三膦酸等)中的一种或几种。

本领域常规的阻燃剂、抗滴落剂均可用于本发明中。

优选地，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、硫系阻燃剂或硅系阻燃剂中的一种或几种。

优选地，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯(PTFE)可以通过市售进行购得，例如购买得到包括PTFE的水溶液，以及包覆型的PTFE，如Metablen A-3800、CCAS9002-94-0，大约含有50％重量的丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯共聚物。

本领域常规的其它加工助剂也可用于本发明中。

优选地，所述其它加工助剂为抗氧剂、热稳定剂或润滑剂中的一种或几种。

抗氧剂包括有机亚磷酸酯(如亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯)；烷基化单酚或多酚；多酚与二烯的烷基化反应产物(如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷)；对甲酚或二环戊二烯的丁基化反应产物；烷基化氢醌；羟基化硫代二苯基醚；烷叉基-双酚；苄基化合物；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸与一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与一元或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如二硬脂基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、二-十三烷基硫代二丙酸酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸的酯胺，或包含至少两种前述抗氧剂的组合。

抗氧剂的重量份数为0.01～0.1份。

热稳定剂包括有机亚磷酸酯(如亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三(2,6-二甲基苯基)酯和亚磷酸三-(混合单-和二-壬基苯基)酯)；膦酸酯(如二甲基苯膦酸酯，磷酸酯例如磷酸三甲酯)；或包含至少两种前述热稳定剂的组合。

热稳定剂的重量份数为0.01～0.1份。

润滑剂包括金属硬脂酸盐、硬脂醇硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、蜂蜡、褐煤蜡、石蜡等；或包括前述润滑剂中的至少两种组合。

热稳定剂的重量份数为0.1～1份。

优选地，所述聚碳酸酯组合物的横纵向拉伸比大于0.7，60°光泽度大于90，红外线透过率大于60％，可见光透过率不高于45％。

上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：将聚碳酸酯、氟化钙、硫化锌、络合剂、阻燃剂、抗滴落剂和其它加工助剂混合，挤出，造粒，即得所述聚碳酸酯组合物。

上述聚碳酸酯组合物在制备电子电气或便携个人电子产品中的应用也在本发明的保护范围内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的聚碳酸酯组合物具有较高的红外线透过率，较低的可见光透过率，较佳的横纵向拉伸比和和优异的外观光泽度质量。

本发明的制备方法工艺简单，适用性强，易于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。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。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

本发明各实施例及对比例选用的部分试剂说明如下：

聚碳酸酯1#，S-2000F，日本三菱，重均分子量在46000；

聚碳酸酯2#，H-3000F，日本三菱，重均分子量在23000；

氟化钙1#，氟化钙，上海麦克林，杂质锌含量不大于350ppm；

氟化钙2#，氟化钙，阿拉丁，杂质锌含量为520～670ppm；

硫化锌1#，硫化锌，麦克琳，水分含量小于3％；

硫化锌2#，硫化锌，麦克琳，水分含量小于5％；

络合剂1#，EDTA，大海化工；

络合剂2#，MD1024，BASF；

阻燃剂，BDP，艾迪科；

抗滴落剂，POLYTS 30X，韩国太平洋，50％AS包覆；

抗氧剂，1076，BASF；

热稳定剂，168，BASF；

润滑剂，PETS，龙沙化学。

本发明各实施例及对比例的聚碳酸酯组合物的各项性能的测试方法如下：

横纵向拉伸比：根据ASTM D527标准下测试从300mm*300mm的注塑方板中从平行于注塑方向以及垂直与注塑方向进行样条裁剪后，根据标准要求进行调节并测试，通过对比平行方向和垂直方向的拉伸强度之比为横纵向拉伸比，其中横纵向拉伸比越接近1越好。

光泽度：使用光泽度度仪器对300mm*300mm的注塑方板进行60°光泽度测试，其中光泽度越高越好。

红外线透过率：在规定的注塑工艺下进行2.0mm厚度且直径不小于50mm的板材放置于940nm红外线透过率测试仪下进行测试，记录红外线透过率数据。

可见光透过率：在规定的注塑工艺下进行2.0mm厚度且直径不小于50mm的板材放置于380-780nm透过率测试仪下进行测试，记录可见光透过率数据。

本发明的各实施例及对比例的聚碳酸酯组合物的制备工艺如下：将聚碳酸酯、氟化钙、硫化锌、络合剂、阻燃剂、抗滴落剂和其它加工助剂(如有)混合，挤出，造粒，即得所述阻燃聚碳酸酯组合物。

实施例1～13

本实施例提供一系列的聚碳酸酯组合物，其组分如表1。

表1实施例1～13提供的聚碳酸酯组合物的组分(份)

。

实施例14～18

本实施例提供一系列的聚碳酸酯组合物，其组分如表2。

表2实施例14～18提供的聚碳酸酯组合物的组分(份)

对比例1～6

本对比例提供一系列的聚碳酸酯组合物，其组分如表3。

表3对比例1～6提供的聚碳酸酯组合物的组分(份)

。

按上述提及的测试方法对各实施例和对比例的聚碳酸酯组合物的性能进行测定，测试结果如表4。

表4各实施例和对比例的聚碳酸酯组合物物的性能测试结果

从表4可知，本发明各实施例提供的聚碳酸酯组合物具有较高的红外线透过率，较低的可见光透过率和优异的外观光泽度质量，同时具有良好的拉伸横纵比，在使用过程中具有更加平衡的力学性能。其中，在一定范围内，氟化钙含量的增加，红外线透过率逐渐增加到最佳值，可见光透过率具有一定的改善；但如果仅大量添加氟化钙(如对比例5)，虽然红外线透过率较高，但可见光透过率降低有限，且横纵向拉伸比低，且影响材料的光泽度。在在一定范围内，硫化锌含量的增加红外线透过先增大然后降低，可见光透过率逐渐降低至最小值；如仅添加大量的硫化锌(如对比例6)，在热和剪切的作用下容易引起聚碳酸酯树脂基体的降解，导致无法顺利的加工成型进行后续测试。而对比例1由于未添加氟化钙和硫化锌，虽然光泽度高但由于可见光透过率高在视觉上只能成型透明的观感，且没有红外线透过的效果，在应用上受到局限；对比例2未添加EDTA，注塑成型时候热稳定性不足会影响拉伸横纵比，光泽度较低，且聚碳酸酯树脂基体表面水花严重，无法对红外线透过率和可见光透过率进行测定；对比例3未添加氟化钙，红外线透光率和可见光透过率无法实现最佳，且横纵向拉伸比也低于期待值；对比例4未添加硫化锌，可见光透过率过高，应用率不高。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

所述络合剂为柠檬酸及其盐类、胺基羧酸类、羟胺基羧酸类或有机多元膦酸中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

3.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯的重均分子量大于40000。

4.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述氟化钙中杂质锌的含量不高于500ppm。

5.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述硫化锌的含水量不高于5％。

6.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、硫系阻燃剂或硅系阻燃剂中的一种或几种；所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述其它加工助剂为抗氧剂、热稳定剂或润滑剂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物的横纵向拉伸比大于0.7，60°光泽度大于90，红外线透过率大于60％，可见光透过率不高于45％。

9.权利要求1～8任一所述聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚碳酸酯、氟化钙、硫化锌、络合剂、阻燃剂、抗滴落剂和其它加工助剂混合，挤出，造粒，即得所述聚碳酸酯组合物。

10.权利要求1～8任一所述聚碳酸酯组合物在制备电子电气或便携个人电子产品中的应用。