CN112724635B - 一种无卤阻燃低介电耐候pc/aes合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃低介电耐候pc/aes合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料及其制备方法，按重量百分比包括如下组分：共聚PC 48‑76％、AES 10‑20％、相容剂3‑5％、增韧剂5‑10％、有机硅无卤阻燃剂5‑15％、抗滴落剂0.3‑0.6％、抗氧剂0.4‑0.7％、光稳定剂0.2‑0.4％、润滑剂0.1‑0.3％；所述的共聚PC为硅氧烷共聚PC，在300℃/1.2kg条件下熔体流动速率为3‑15g/10min；所述的AES为丙烯腈‑三元乙丙橡胶‑苯乙烯共聚物，在220℃/10kg条件下熔体流动速率为10‑20g/10min。本发明所得材料可以进行挤出成型和注塑成型加工，可用于生产5G基站天线罩、车载毫米波雷达罩、手机后盖和智能家电外壳等零部件。

Description

一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料。
背景技术
随着5G通信技术的发展，诸如5G基站、物联网、车联网、智能家居和远程医疗等一系列的5G新基建也得到了快速发展，这也使得与之相关的5G新材料有了快速增长且较大的需求。改性塑料在在5G通信中多用于设备的外壳外罩、边框、后盖等部件，起到装饰和保护等作用。相比于以前的移动通信技术，5G通信最突出的优点在于高网速和低延时。而材料的介电常数和介电损耗将直接影响到5G通信质量的好坏。因此，改性塑料的选择需重点考虑材料的介电性能，此外材料还应具有优异的综合力学性能，若是在户外环境下使用的基站天线罩，则要求材料具有优异的耐候性能；若是用于电器设备，则要求材料具有优异的阻燃性。
聚丙烯(PP)为非极性聚合物，介电常数为2.2左右，其密度低、价格便宜，用于5G通信时性价比较高，但其阻燃性和耐老化性较差，限制了其应用场景。聚碳酸酯(PC)是一种热塑性工程塑料，综合力学性能优异，未经改性阻燃等级便可达到UL94 V2等级，其介电常数为2.8-3.3，但加工成型后容易产生应力开裂。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)树脂是一种耐候性优异的材料，但其介电常数相对较高(2.9-3.6)，抗冲击性能也较差，只适合一些对耐候性要求严格的场景下使用。丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯(AES)树脂的耐候性能与ASA树脂接近，介电常数为2.5-3.0，但其强度较低，耐热性也较差。
针对上述现有材料的不足，需开发出一种介电性能、力学性能和阻燃性能优异的材料。PC/AES作为一种合金材料，既兼顾两者的优良特性，又弥补了各自的不足。CN201310745357.8公开了一种PC/AES合金材料及其制备方法，按重量百分比由以下组分组成：PC40－50％；AES35－45％；相容剂10－15％；抗氧剂0.1－1％；润滑剂0.1－1％。发明的PC/AES合金材料综合了PC和AES材料的各自优点，使材料具有优异的综合力学性能和耐候性，能够用于建筑材料，通讯设备外壳，汽车零部件等户外耐候要求高的产品。但该发明制得的合金材料并不具备阻燃性，而且介电性能的好坏也未知，实际应用场景会受限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料及其制备方法，材料可以进行挤出成型和注塑成型加工，可用于生产5G基站天线罩、车载毫米波雷达罩、手机后盖和智能家电外壳等零部件，产品具有较低的介电常数和介电损耗以及优异的力学性能和阻燃性能。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
为了实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，按重量百分比由以下组分组成：
Figure BDA0002868371430000021
以上重量百分比之和为100％。
所述的共聚PC为硅氧烷共聚PC；
所述的AES为丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯共聚物；
所述的相容剂为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)中的至少一种；
所述的有机硅无卤阻燃剂为聚硅氧烷和聚倍半硅氧烷中的至少一种；
所述的增韧剂为具有核壳结构的硅系增韧剂。
优选地，EPDM-g-MAH中马来酸酐的接枝率大于0.8％，SEBS-g-MAH中马来酸酐的接枝率大于1.0％。如果分别低于0.8％或1.0％，则会导致在合金材料中的用量增加，影响成本。
优选地，所述的硅氧烷共聚PC，在300℃/1.2kg条件下熔体流动速率为3-15g/10min；如果低于3g/10min，影响成型加工，如果高于15g/10min,则影响力学性能；所述的丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯共聚物，在220℃/10kg条件下熔体流动速率为10-20g/10min。同样，如果低于10g/10min，影响成型加工，如果高于20g/10min,则影响力学性能。
优选地，所述的具有核壳结构的硅系增韧剂，其中核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种。
优选地，聚硅氧烷包括但不局限于聚甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷，聚倍半硅氧烷包括但不局限于聚三硅烷基苯基倍半硅氧烷和聚八苯基倍半硅氧烷等具有梯形、树枝型或笼型等结构的硅氧烷聚合物。
优选地，所述的抗滴落剂为改性聚四氟乙烯(PTFE)。
优选地，所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂是抗氧剂1010和抗氧剂1076中的一种，辅抗氧剂是抗氧剂168和抗氧剂626中的一种，主抗氧剂与辅抗氧剂按重量比1:1-1:2复配。
优选地，所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-327、UV-329和受阻胺类光稳定剂770、光稳定剂944中的至少一种。
优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、酰胺蜡或硅酮粉中的至少一种。
以上所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其制备方法包括如下步骤：按上述重量百分比分别称取各组分原料，然后投入高速混合机均匀混合，接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工，所用螺杆长径比为46-52:1(优选为48:1)，控制螺杆转速为350-450r/min，加工温度为220-240℃，经挤出造粒即可得到无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料。
本发明中的PC原料选用硅氧烷共聚PC，材料本身的耐低温冲击性能比较优异，介电性能也比普通PC的介电性能好，再与介电性能和耐候性能优异的AES材料一起共混改性，制得的PC/AES合金材料具有优异的综合力学性能、介电性能和阻燃性能。再加上本发明中的有机硅无卤阻燃剂选用聚硅氧烷和聚倍半硅氧烷，相比于常用的磷系阻燃剂、磺酸盐阻燃剂等其它无机阻燃剂，硅氧烷类阻燃剂与PC的相容剂好，具有优异的介电性能，同时也不会降低材料的力学性能。此外，本发明中的相容剂、增韧剂等其它助剂在选材时均考虑了材料对合金体系的力学性能、介电性能和阻燃性能等方面的影响。
本发明的合金材料中的PC与AES的共混比例灵活可调，可以制得不同密度不同性能的材料。所得材料可以进行挤出成型和注塑成型加工，可用于生产5G基站天线罩、车载毫米波雷达罩、手机后盖和智能家电外壳等零部件。
具体实施方式
在以下的实施例和对比例中，
共聚PC选用出光的PC AG2030；
普通PC选用出光的PC IR2500；
AES选用住友的UB-500A；
相容剂选用SEBS-g-MAH，具体为科腾的FG1901；
增韧剂选用三菱丽阳的S-2030；
有机硅无卤阻燃剂选用信越化学的KR-480；
抗滴落剂选用上海普信的DB-105；
抗氧剂选用巴斯夫的1076和168；
光稳定剂选用天津利安隆的UV-329；
润滑剂选用美国龙沙的PETS。
实施例1
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其配方组分与重量百分比为：
Figure BDA0002868371430000051
按上述重量百分比分别称取各组分原料，然后投入高速混合机均匀混合，接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工，所用螺杆长径比为48:1，控制螺杆转速为350-450r/min，加工温度为220-240℃，经挤出造粒即可得到无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料。
实施例2
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其配方组分与重量百分比为：
Figure BDA0002868371430000061
其制备方法同实施例1。
实施例3
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其配方组分与重量百分比为：
Figure BDA0002868371430000062
其制备方法同实施例1。
实施例4
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其配方组分与重量百分比为：
Figure BDA0002868371430000071
其制备方法同实施例1。
实施例5
一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其配方组分与重量百分比为：
Figure BDA0002868371430000072
Figure BDA0002868371430000081
其制备方法同实施例1。
对比例1-4
对比例1-4的配方组分如表1所示，制备方法同实施例1。
实施例1-5和对比例1-4的具体配方组分与重量百分比如下表1所示：
Figure BDA0002868371430000082
材料性能测试方法：
密度按ISO1183标准进行测试；
拉伸强度按ISO527标准进行测试；
弯曲强度和弯曲模量按ISO178标准进行测试；
悬臂梁缺口冲击强度按ISO180标准进行测试；
阻燃等级按UL94标准进行测试；
耐候性按ISO4582标准进行测试，氙灯老化2000h后，测试材料的色差变化值(ΔE)和性能(悬臂梁缺口冲击强度)保持率；
介电常数和介电损耗按ASTM D150标准进行测试，测试频率为1GHz。
实施例1-5和对比例1-4的性能测试结果如下表2所示：
Figure BDA0002868371430000083
Figure BDA0002868371430000091
从上表可以看出，单独使用AES，材料的缺口冲击强度较差，阻燃等级也极差；单独使用普通PC，材料的低温冲击性能和耐候性较差；单独使用共聚PC，材料的低温冲击性能虽有改善，但耐候性和介电性能提升幅度较小；使用普通PC/AES合金，材料的耐候性和介电性能改善比较明显，但低温冲击强度仍较差。而实施例1-5则综合了共聚PC和AES的各自优点，制得的PC/AES合金材料具有优异的综合力学性能、介电性能和阻燃性能。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：按重量百分比包括如下组分：
Figure FDA0003938821510000011
所述的共聚PC为硅氧烷共聚PC，在300℃/1.2kg条件下熔体流动速率为3-15g/10min；
所述的AES为丙烯腈-三元乙丙橡胶-苯乙烯共聚物，在220℃/10kg条件下熔体流动速率为10-20g/10min；
所述的相容剂为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝马来酸酐中的至少一种；
所述的有机硅无卤阻燃剂为聚硅氧烷和聚倍半硅氧烷中的至少一种；
所述的增韧剂为具有核壳结构的硅系增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中马来酸酐的接枝率大于0.8％，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中马来酸酐的接枝率大于1.0％。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述的具有核壳结构的硅系增韧剂，其中核为有机硅/丙烯酸，壳为甲基丙烯酸甲酯共聚物或苯乙烯-丙烯腈共聚物中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述聚硅氧烷包括聚甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷；所述聚倍半硅氧烷包括聚三硅烷基苯基倍半硅氧烷或聚八苯基倍半硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述的抗滴落剂为改性聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂是抗氧剂1010和抗氧剂1076中的一种与辅抗氧剂是抗氧剂168和抗氧剂626中的一种，主抗氧剂与辅抗氧剂按重量比1:1-1:2复配。
7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV-327、UV-329和受阻胺类光稳定剂770、光稳定剂944中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料，其特征在于：所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、酰胺蜡或硅酮粉中的至少一种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料的制备方法，包括如下步骤：按重量百分比分别称取各组分原料，然后投入高速混合机均匀混合，接着使用双螺杆挤出机进行挤出加工，所用螺杆长径比为46-50:1，控制螺杆转速为350-450r/min，加工温度为220-240℃，经挤出造粒即可得到无卤阻燃低介电耐候PC/AES合金材料。
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