CN112778740A - 一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法，属于高分子材料领域。本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法在PC树脂中加入了特定的PCTG树脂，大幅改善了PC树脂的耐化学性能，结合特殊的溴系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂协效剂的加入，显著提高了复合材料的灼热丝起燃温度，且该阻燃剂对复合材料的透明度影响较小。本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法制备工艺简单，价格低廉，安全可靠，具备很高的实际应用性，特别适用需要表面喷涂或和油性接触的电子电器透明外罩等领域。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法。
[背景技术]
PC树脂由于其具备较高的透光率及优异的抗冲击性能，通常是传统电子电器领域透明面罩制造的首选材料。然而随着灼热丝起燃温度安规要求的提升，传统的PC树脂材料已无法满足新的起燃温度安规要求；此外，传统PC材料较差的化学耐受性造成其不宜与化学溶剂和油性物质接触，限制了其应用。因此，需要开发一种高灼热丝起燃温度(960℃)的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，满足起燃温度安规要求的同时，具备较高的化学耐受性。
聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)作为一种新型的透明材料，具有较好的耐溶剂性、透明度高、出色的加工成型等优点。PC材料和PCTG材料共混改性能极大改善PC材料的耐溶剂性能差的问题，同时很好保持了PC材料的透明度。单一的阻燃体系无法满足PC复合材料高灼热丝不起燃的要求，通过添加特殊的溴系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃协效剂,溴/磷/硅阻燃剂之间的相互协同效应很好解决了PC复合材料高灼热丝起燃温度的要求。
[发明内容]
本发明目的是针对现有技术的不足提供了一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法，其特征在于，按重量百分比，包含以下组分：
优选地，所述的PC为芳香族双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为20000～30000。
优选地，所述的PCTG树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，热变形温度高于90℃。
优选地，所述的溴系阻燃剂为2,4,6-三溴苯氧基封端四溴双酚A碳酸酯齐聚物，溴含量52-58％。
优选地，所述的磷系阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯和间苯二酚双(二苯基磷酸酯)中的一种或多种混合物。
优选地，所述的硅系阻燃协效剂为带羟基官能团的聚硅氧烷，折射率为1.54～1.57。
优选地，所述的抗氧剂为高分子量、高磷含量的亚磷酸酯，分子量700～1000，磷含量7～10％。
优选地，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
优选地，所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一：按上述原料的重量百分比依次称取各组分，将称取的PC树脂、PCTG树脂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5～10分钟；
步骤二:通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料；
其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区200～230℃，二区230～250℃，三区230～250℃，四区230～250℃，五区230～250℃，六区230～250℃，七区230～250℃，八区230～250℃，机头温度230～250℃，挤出机螺杆转速控制为280～400r/min；
步骤三、将制得的高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料在温度为100～110℃的干燥箱中干燥3～5小时。
[有益效果]
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料具备高起燃温度，大大提升了阻燃效果，提高了复合材料的安全性，可通过GWIT 960℃高温灼热丝测试；
(2)本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料具备较高的化学溶剂及油性试剂耐受性，扩大了复合材料的应用领域，并增加了复合材料的使用寿命；
(3)本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法，原料简单，制备工艺简单，价格低廉，具备很高的实际应用性；
[具体实施方式]
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
实施例和对比例中，所用到的原料，制备方法及测试方法如下所述：
PC树脂 47～88％ L-1250Y 日本帝人；
PCTG树脂 5～30％ Tritan TX2001 伊士曼；
溴系阻燃剂 5～15％ BC-58 德国朗盛；
磷系阻燃剂 1～5％ PX-220 浙江万盛；
硅系阻燃协效剂 0.5～2％ FCA-107 道康宁；
抗氧剂 0.1～0.5％ 412S 亚帝凡特；
润滑剂 0.1～0.5％ PETS-AHS PETS；
本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述的原料重量百分比依次称取各组分，将称取的PC树脂、PCTG树脂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5-10分钟；
步骤二、通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到高灼热丝起燃温度的耐化学透明阻燃聚碳酸酯复合材料；
其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区200～230℃，二区230～250℃，三区230～250℃，四区230～250℃，五区230～250℃，六区230～250℃，七区230～250℃，八区230～250℃，机头温度230～250℃，挤出机螺杆转速控制在280～400r/min；
步骤三、将制得的高灼热丝起燃温度的耐化学透明阻燃聚碳酸酯复合材料在温度为100～110℃的干燥箱中干燥3～5小时。
对比例1：
按质量，将99.6份PC、0.2份抗氧剂、0.2份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合5分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区200℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，机头温度230℃，挤出机螺杆转速控制在280r/min；并将得到的粒料在温度为100℃的干燥箱中干燥3小时，得到透明PC材料。
对比例2：
按质量，将89.6份PC、10份PCTG、0.2份抗氧剂、0.2份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合8分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区220℃，二区240℃，三区240℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，机头温度240℃，挤出机螺杆转速控制在340r/min；并将得到的粒料在温度为105℃的干燥箱中干燥4小时，得到透明PC材料。
对比例3：
按质量，将79.6份PC、20份PCTG、0.2份抗氧剂、0.2份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中，双螺杆挤出机的温度设置为：一区230℃，二区250℃，三区250℃，四区250℃，五区250℃，六区250℃，七区250℃，八区250℃，机头温度250℃，挤出机螺杆转速控制在400r/min；并将得到的粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，得到透明PC材料。
实施例1：
按质量，将47份PC、30份PCTG、15份溴系阻燃剂、5份磷系阻燃剂、2份硅系阻燃协效剂、0.5份抗氧化剂和0.5份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合5分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为，一区200℃，二区230℃，三区230℃，四区230℃，五区230℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，机头温度230℃，挤出机螺杆转速控制在280r/min；并将得到的粒料在温度为100℃的干燥箱中干燥3小时，得到透明PC材料。
实施例2：
按质量，将67.5份PC、17.5份PCTG、11.3份溴系阻燃剂、3份磷系阻燃剂、0.5份硅系阻燃协效剂、0.1份抗氧化剂和0.1份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合8分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为，一区215℃，二区240℃，三区240℃，四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，机头温度240℃，挤出机螺杆转速控制在340r/min；并将得到的粒料在温度为105℃的干燥箱中干燥4小时，得到透明PC材料。
实施例3：
按质量，将88份PC、5份PCTG、5份溴系阻燃剂、1份磷系阻燃剂、0.6份硅系阻燃协效剂、0.2份抗氧化剂和0.2份润滑剂放入高速混合机内，室温下混合10分钟取出；将上述均匀混合的共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、造粒，其中双螺杆挤出机的温度设置为，一区230℃，二区250℃，三区250℃，四区250℃，五区250℃，六区250℃，七区250℃，八区250℃，机头温度250℃，挤出机螺杆转速控制在400r/min；并将得到的粒料在温度为110℃的干燥箱中干燥5小时，得到透明PC材料。
耐化学溶剂测试方法：将制得的透明PC复合材料注塑成型成标准尺寸10cm×10cm×2mm的样板，把样板放入冰醋酸中浸泡10分钟，然后取出自然干燥。
样板干燥后，做落球冲击测试。一个重量为2kg的钢球从1米的高度自由落体冲击样板中心位置。测试样板数量为30个。通过样板开裂率衡量PC材料耐化学溶剂性能优劣。其中，开裂率＝开裂的样板数/测试样板总数×100％。
将对比例1～3及实施例1～3中制得的透明PC复合材料在注塑机上注塑成型为标准试样，用于材料的耐化学溶剂测试、热变形温度测试和灼热丝起燃温度测试，测试相关指标如表1所示；
表1
通过对比例1～3和实施例1～3可以看出，在PC材料中加入PCTG材料后，复合材料透光率、冲击强度和热变形温度并未受到明显影响，而复合材料的耐化学溶剂性能得到了明显的改善。本发明的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法原料简单，制备工艺简便，价格低廉。特定的溴/磷/硅系阻燃剂之间的协调效应很好解决了PC复合材料GWIT 960℃高灼热丝起燃温度的要求，同时也很好保持了PC复合材料的透明度和冲击强度，显著提高了复合材料的化学溶剂耐受性能和灼热丝起燃温度，具有广泛的应用前景。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料及制备方法，其特征在于，按重量百分比，包含以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的PC为芳香族双酚A型聚碳酸酯，重均分子量为20000～30000。
3.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的PCTG树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯，热变形温度高于90℃。
4.根据权利要求1所述一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的溴系阻燃剂为2,4,6-三溴苯氧基封端四溴双酚A碳酸酯齐聚物，溴含量52～58％。
5.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的磷系阻燃剂为双酚A双(二苯基磷酸酯)、磷酸三苯酯和间苯二酚双(二苯基磷酸酯)中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的硅系阻燃协效剂为带羟基官能团的聚硅氧烷，折射率为1.54～1.57。
7.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为高分子量、高磷含量的亚磷酸酯，分子量700～1000，磷含量7～10％。
8.根据权利要求1所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
9.根据权利要求1～8中所述的一种高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按权利要求1所述的重量百分比依次称取各组分，将称取的PC树脂、PCTG树脂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂在高速混合机中混合5～10分钟；
步骤二:通过双螺杆挤出机熔融挤出，经冷却、切粒，得到高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料；
其中，步骤二中双螺杆挤出机的温度设置为：一区200～230℃，二区230～250℃，三区230～250℃，四区230～250℃，五区230～250℃，六区230～250℃，七区230～250℃，八区230～250℃，机头温度230～250℃，挤出机螺杆转速控制为280～400r/min；
步骤三、将制得的高灼热丝起燃温度的耐化学透明聚碳酸酯复合材料在温度为100～110℃的干燥箱中干燥3～5小时。
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