CN113150527B - 一种高耐候玻纤增强阻燃pc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料及其制备方法；包含以下组分及重量份：PC树脂70‑85份，增韧剂2‑10份，阻燃剂2‑10份，玻纤10份，抗氧剂0.1‑1份，润滑剂0.1‑1份，抗滴落剂0.1‑1份，耐候剂0.1‑1份。本发明通过选择残单量较少类PC、减少体系中双键数量以及选择高效耐候剂，在做到1.5mm V‑0情况下实现高耐候效果。

Description

一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子共混、高分子成型加工领域，具体涉及高耐候玻纤增强阻燃PC材料及其制备方法。
背景技术
PC(聚碳酸酯)是一种能够同时拥有良好刚性与优异韧性高性能工程塑料，同时其本身拥有极高透明度，且其分子链上刚性结构决定了其拥有较为良好的抗蠕变性能、优良的尺寸稳定性能及较高的耐热性。然而PC聚碳酸酯在光、氧、热等作用下会发生降解，导致制品黄变，力学性能下降。同时玻纤以及阻燃剂的加入会导致PC材料本身韧性下降。为增强体系韧性，常规使用手段为在体系中加入增韧剂，而常添加增韧剂之一为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯，其中的丁二烯不饱和双键，导致体系耐候性较常规PC耐候性能变得更差。目前常规手段是在材料中添加紫外吸收剂作为耐候剂，但这种方法会对材料自身物性有一定影响，如耐热以及韧性。同时部分耐候剂在加工过程中，由于其自身热稳定性较差，对生产设备以及后续使用都会造成一定影响。针对上述现象，本发明在产品设计中，选择热稳定性较好PC，同时选择含硅共聚聚碳酸酯及丁二烯含量较低增韧剂，在保证产品韧性同时降低体系中不饱和双键含量，同时复配不同敏感吸收波段UVP，增强产品耐候性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料。本发明的另一目的在于提供高耐候玻纤增强阻燃PC材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：
第一方面，本发明涉及高耐候玻纤增强阻燃PC材料，包含具有以下重量份的各组分：
Figure BDA0003027823410000011
Figure BDA0003027823410000021
所述PC树脂为含硅共聚PC和常规PC的复配；所述常规PC为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的至少一种。
作为本发明的一个实施方案，所述PC树脂中含硅共聚PC的重量百分比含量为5％～25％。含硅共聚PC用量过大，刚性下降；用量过少，则韧性不足，对体系耐候性的补足不够。
作为本发明的一个实施方案，所述PC树脂的相对分子量为18000～32000g/mol，其玻璃化温度为140～150℃。PC的合成方法可以为光气法和酯交换法，优选光气法PC。
作为本发明的一个实施方案，所述阻燃剂为含氮阻燃剂、含磷阻燃剂和有机磺酸盐阻燃剂中至少一种。优选有机磺酸盐阻燃剂；该有机磺酸盐阻燃剂为全氟丁烃基磺酸盐、苯磺酰基苯磺酸钾中至少一种。
作为本发明的一个实施方案，所述阻燃剂为磷酸三苯基酯，磷酸三甲苯基酯，磷酸甲苯基二苯基酯、磷酸三二甲苯基酯、磷酸三(2，4，6-三甲基苯基)酯、磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、磷酸三(2，6-二叔丁基苯基)酯、间苯二酚双(磷酸二苯基酯)、对苯二酚双(磷酸二苯基酯)、双酚A-双(磷酸二苯基酯)、间苯二酚双(2，6-二叔丁基苯基磷酸酯)、对苯二酚双(2，6-二甲基苯基磷酸酯)、全氟丁烃基磺酸盐、苯磺酰基苯磺酸钾中至少一种。更优选全氟丁烃基磺酸盐。
作为本发明的一个实施方案，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、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、丙烯酸类增韧剂和丙烯酸-硅橡胶类增韧剂中的至少一种。优选甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、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、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂中至少一种。
作为本发明的一个实施方案，所述增韧剂中丁二烯不饱和双键的含量为1％～5％。增韧剂中丁二烯不饱和双键的含量过高体系耐候性欠佳，含量过低则体系韧性不足。
作为本发明的一个实施方案，所述增韧剂的粒径为50-700nm。在本发明的PC材料体系中，增韧剂的粒径过大或过小都影响韧性。
作为本发明的一个实施方案，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4—二叔丁基)季四醇二亚磷酸酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种的混合。
作为本发明的一个实施方案，所述润滑剂为硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚烯烃蜡中的一种或几种的混合。
作为本发明的一个实施方案，所述耐候剂为二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、羟基苯基三嗪系化合物和环状亚氨酸酯系化合物的紫外线耐候剂中的至少一种。
作为本发明的一个实施方案，所述PC材料体系还可含有填料。合适的填料包括钛白粉、滑石粉、云母等矿物填料。
第二方面，本发明涉及一种上述制备上述高耐候玻纤增强阻燃PC材料的方法，包括以下步骤：
a、将所述PC树脂、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂、耐候剂加入混合搅拌机中进行混合；
b、然后将步骤a所得混合物经过失重式喂料机喂入挤出机，再经过双螺杆挤出机共混造粒，制备得到高耐候玻纤增强阻燃PC粒子。
作为本发明的一个实施方案，所述挤出机的机筒温度为250～280℃，螺杆转速为300～700rpm。
本发明的作用机理在于：选择合成生产较为纯净的光气法PC，提高材料基体本身耐光耐热老化性能；使用含硅共聚聚碳酸脂，以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、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、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂等不含丁二烯不饱和双键增韧剂和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物复配形成的增韧剂保留玻纤增强PC材料的韧性；通过复配具有不同敏感吸收波段UVP耐候剂，进一步增强产品耐候性能。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1)本发明选择热稳定性较好PC，同时选择含硅共聚聚碳酸酯及特定的丁二烯含量较低增韧剂体系，在保证产品韧性同时降低体系中不饱和双键含量，同时复配不同敏感吸收波段UVP，增强产品耐候性能；
2)本发明的高耐候玻纤增强阻燃PC材料，不仅保留玻纤增强后刚性，同时在大幅提高材料耐候性能的同时，保证材料的韧性及阻燃性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例中，PC选用三菱瓦斯的S-2000F、科思创PC-2800、帝人L1250WP中至少一种；含硅共聚PC选用出光FG1700、FG1760，新通彩D-0013中的一种或几种的混合物
增韧剂选用罗门哈斯EXL2330、阿珂玛Lotryl 29MA03、三菱丽阳S-2006、S-2030、熵能LP2085、阿托菲纳Lotader AX8900中的一种或几种的混合物，其他增韧剂选用带有丁二烯不饱和双键的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物LG EM500。
阻燃剂选用3M FR2025、FR100A中的一种或几种的混合物。
耐候剂选用Ciba公司的Tinuvin 3033P、Tinuvin-327、Tinuvin-329、Tinuvin-234中的一种或几种的混合物。
玻纤选用巨石公司的510H。
抗氧剂选用Ciba公司的Irganox 168 1010 1076中的一种或几种的混合物。
润滑剂选用市售N，N-乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸、甲撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。
抗滴落剂选用尚聚LP3306。
实施例1～6
实施例1～6涉及一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其组成及含量如表1所示；
其制备方法如下：
a、按表1所示的组分及重量称取相应的原料：
b.按照上述组分及重量称取相应的原料；
c.然后先将PC树脂、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、耐候剂混合搅拌机中进行混合；
d.再将步骤c得到的混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，制得透明低温注塑PC聚酯合金粒子，挤出机的机筒温度为250～280℃，螺杆转速为300～700rpm。
对比例1～3
对比例为1～5涉及一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其组成及含量如表1所示；其制备方法同各实施例。
表1实施例、对比例中各组分及其用量(重量份)
Figure BDA0003027823410000051
Figure BDA0003027823410000061
将上述实施例1-6以及对比例1-3制得的玻纤增强阻燃PC材料主要物性指标根据相关检测标准，测试其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度(23℃)、1.5mm厚度阻燃、耐候性能，其检测标准与检测结果如表2所示：
(1)耐候性能：采用注塑成型机，在料筒温度280℃、模具温度80℃的条件下注塑耐候色板，色板尺寸为90mm*50mm*2mm。耐候实验按照ISO 4892-3 2016(循环2)进行。使用UVA-340灯管：光照8h，辐照度0.76W/(m2·nm)@340nm，黑板温度钱24h为(50±3)℃，24h后为(60±3)℃；喷淋段：0.25h；冷凝段：3.75h，黑板温度(50±3)℃；总实验时间500h。
(2)性能项目：按标准ISO 7724-3:1984进行色差计算
(3)拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度(23℃)按照ASTM标准进行测试；1.5mm厚度阻燃性能，按照UL-94标准进行测试
表2实施例1-6与对比例1-3材料物性指标测试结果
Figure BDA0003027823410000062
Figure BDA0003027823410000071
综上所述，本发明的方法简单易行，通过选择纯净度更高的光气法PC，保证材料整体的耐光耐热性能；通过选择含硅共聚PC和不饱和双键更少的增韧剂，保证玻纤增强阻燃PC韧性的同时，提高材料的耐候性能；通过复配不同敏感吸收波段的UV耐候剂，极大提高耐候剂保护材料避免受紫外光损伤效率。从而制得拥有高耐候性能的玻纤增强阻燃PC材料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其特征在于，包含具有以下重量份的各组分：
Figure FDA0003940872240000011
所述PC树脂为含硅共聚PC和常规PC的复配；所述常规PC为芳香族聚碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、芳香-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的至少一种；所述PC树脂中含硅共聚PC的重量百分比含量为5％～25％；所述PC树脂为光气法PC；
所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯共聚物、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、丙烯酸类增韧剂和丙烯酸-硅橡胶类增韧剂中的至少一种；所述增韧剂中丁二烯不饱和双键的含量为1％～5％；
所述耐候剂选用Ciba公司的Tinuvin 3033P、Tinuvin-327、Tinuvin-329、Tinuvin-234中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其特征在于，所述PC树脂的相对分子量为18000～32000g/mol，其玻璃化温度为140～150℃。
3.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其特征在于，所述阻燃剂为含氮阻燃剂、含磷阻燃剂和有机磺酸金属盐阻燃剂中至少一种。
4.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其特征在于，所述增韧剂的粒径为50-700nm。
5.根据权利要求1所述的高耐候玻纤增强阻燃PC材料，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酸酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基)季四醇二亚磷酸酯、季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种的混合物；所述润滑剂为硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、聚烯烃蜡中的一种或几种的混合物。
6.一种制备权利要求1所述高耐候玻纤增强阻燃PC材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将所述PC树脂、增韧剂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂、耐候剂加入混合搅拌机中进行混合；
b、然后将步骤a所得混合物经过失重式喂料机喂入挤出机，再经过双螺杆挤出机共混造粒，制备得到高耐候玻纤增强阻燃PC粒子；所述双螺杆挤出机的机筒温度为250～280℃，螺杆转速为300～700rpm。
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