CN113583421B - 一种高透明低yi值无卤阻燃pc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料及其制备方法,包括PC树脂、双酚TMAPC以及复合阻燃体系。本发明达到1.2mmV‑0及3.2mm5VB的无卤阻燃的同时,透光率在83%~87%,雾度<2.5%,可作为透明产品使用。

Description

一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料及其制备方法
技术领域
本发明属于PC材料领域,特别涉及一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯PC材料透明性好,广泛用于有透明要求的电子电器、轨道交通、建筑等领域。PC本身碳含量较高,具有自熄性,通常加入少量的磺酸盐阻燃剂即可达到V-0的阻燃等级,但对于薄壁透明的规格,单纯的磺酸盐和有机硅阻燃剂无法达到高透明5VB的阻燃等级。产品通常底色偏黄,无实际应用价值,这限制了其在有透明电子电器、建筑灯具等领域的应用。目前高等级的5VB或5VA的透明阻燃只能通过有卤阻燃或共聚方法实现,这样就会损失PC本身高透明、高耐热性特性,而且产品YI≥4,目视偏黄,无法用于高透光规格。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料及其制备方法,该材料达到1.2mmV-0及3.2mm5VB的无卤阻燃的同时,透光率在83%~87%,雾度<2.5%,可作为透明产品使用。
本发明提供了一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料,按重量份数,包括如下组分:
Figure BDA0003206681930000011
所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量在20,000~45,000之间,分子量分布在1~2之间。300℃/1.2kg测试条件下,熔体质量流动速率在(2-8)g/10min之间。
所述双酚TMA PC折射率在1.59-1.60之间,Tg点在200℃-220℃。330℃/2.16kg测试条件下,熔体质量流动速率在熔体质量流动速率在(8-15)g/10min之间。
所述磷系阻燃剂为苯氧基环磷腈阻燃剂。所述苯氧基环磷腈阻燃剂包括苯氧基环三磷腈及其衍生物、苯氧基环四磷腈及其衍生物、苯氧基环五磷腈及其衍生物,P含量需≥13%、N含量需≥6%。
所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾或其衍生物、全氟丁基磺酸钾或其衍生物中的至少一种。苯磺酰基苯磺酸钾衍生物中优选含有芳香族的磺酸盐分子链。
所述有机硅阻燃剂为甲基苯基硅氧烷及其衍生物阻燃剂、乙基苯基硅烷及其衍生物、八苯基环四硅氧烷中的至少一种。所述甲基苯基硅烷阻燃剂的重均分子量在5000~15000之间、熔融温度在35℃~95℃之间。
所述有机胍聚物为羟甲基双胍胺及其衍生物、硬脂酸氰尿酸胍、硬脂酸甲基硫酸胍及其衍生物、羟甲基碳酸胍及其衍生物中的至少一种,有机胍聚物的pH值在4.5-7之间。
所述纳米催化剂为丙烯酸酯包覆的纳米TiO2。包覆的纳米TiO2需使用金红石型、粒径在1μm-10μm之间。丙烯酸酯包覆的单体采用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸酯类,包覆方法可以是乳液法、溶剂法。为了确保透明性和相容性聚合物包覆物的凝胶比例5%以下,接枝率使用红外法测试在20%以上。特别地,包覆的TiO2纳米催化剂实验前需将含水量控制在0.01%wt以下。
本发明还提供了一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)按配方称取原料,将原料依次投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
(2)将步骤(1)中制备所得的预混物投入双螺杆挤出机中,在双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒,即得。
所述步骤(2)中的双螺杆挤出机挤出温度为150-260℃,主螺杆转速为400±50rpm。
有益效果
本发明达到1.2mmV-0及3.2mm5VB的无卤阻燃的同时,透光率在83%~87%,雾度<2.5%,可作为透明产品使用;另外,本发明产品初始YI<2,改善了因阻燃剂加入与PC反应导致的发黄,耐热性与PC相同,可通过RTI 120℃,960℃灼热丝,满足耐高温电器的阻燃需求。
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。
实施例和比较例中的原料来源如下:
Figure BDA0003206681930000031
制备方法,包括如下步骤:
(1)按配方称取原料,将原料依次投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
(2)将步骤(1)中制备所得的预混物投入双螺杆挤出机中,在双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒,即得。
通过长径比为40:1的双螺杆挤出机熔融共混,注塑125mm*13mm*1.2mm/3.2mm样条。
挤出温度区段如下:
第一段 第二段 第三段 第四段 第五段 第六段 第七段 第八段 第九段 第十段
150℃ 255℃ 255℃ 255℃ 250℃ 250℃ 260℃ 250℃ 250℃ 250℃
挤出转速如下:
主螺杆转速 侧进机转速 真空压力
400±50rpm 40±10Hz >0.07MPa
Figure BDA0003206681930000032
Figure BDA0003206681930000041
由上述结果可知:
1.双酚TMA PC在提高负荷变形温度的同时,使透光率降低,黄色指数无变化;
2.随着双酚TMA PC的添加比例增加,雾度增加。
Figure BDA0003206681930000042
Figure BDA0003206681930000051
由上述结果可知:
1.磺酸盐阻燃剂的引入可以有效的提高材料的阻燃等级。
2.单纯磷系阻燃剂的加入会使材料的耐热性降低,因此比较例6无实际应用。
Figure BDA0003206681930000052
Figure BDA0003206681930000061
由上述结果可知:
纳米二氧化钛的加入,在达到相同阻燃等级同时,有效降低磷腈阻燃剂的添加量。因二氧化钛为过渡金属,可与亲电的磺酸盐行程配位结构,提高磺酸盐与PC本身交联的反应活性;在燃烧时,配位结构可提高阻燃剂本身的耐热性,减缓燃烧时阻燃剂的分解,可进一步促进成碳,所需磷腈阻燃剂的添加量降低,提高材料耐热性,改善变黄状况。使用未包覆的二氧化钛,材料的物性无问题,5VB阻燃无法通过。有机胍聚物与二氧化钛的复配可使低黄色指数、透明材料达到阻燃的效果。
Figure BDA0003206681930000062
Figure BDA0003206681930000071
由上述结果可知:
1.相对于全氟丁基磺酸钾,使用苯磺酰基苯磺酸钾KSS,材料冲击降低,雾度降低,透光率上升。
2.如有机硅阻燃剂保持不变,降低磷腈阻燃剂添加量,材料耐热性上升。

Claims (9)

1.一种高透明低YI值无卤阻燃PC材料,其特征在于:按重量份数,包括如下组分:
Figure FDA0003890825380000011
米催化剂为丙烯酸酯包覆的纳米TiO2
2.根据权利要求1所述的PC材料,其特征在于:所述PC树脂为双酚A型聚碳酸酯,重均分子量在20,000~45,000之间,分子量分布在1~2之间。
3.根据权利要求1所述的PC材料,其特征在于:所述双酚TMA PC折射率在1.59-1.60之间,Tg点在200℃-220℃。
4.根据权利要求1所述的PC材料,其特征在于:所述磷系阻燃剂为苯氧基环磷腈阻燃剂。
5.根据权利要求1所述的PC材料,其特征在于:所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾或其衍生物、全氟丁基磺酸钾或其衍生物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的PC材料,其特征在于:所述有机硅阻燃剂为甲基苯基硅氧烷及其衍生物阻燃剂、乙基苯基硅烷及其衍生物、八苯基环四硅氧烷中的至少一种。
7.一种如权利要求1所述的高透明低YI值无卤阻燃PC材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)按配方称取原料,将原料依次投入混合机中共混至均匀,得到预混物;
(2)将步骤(1)中制备所得的预混物投入双螺杆挤出机中,在双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒,即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中的双螺杆挤出机挤出温度为150-260℃,主螺杆转速为400±50rpm。
9.一种如权利要求1所述的高透明低YI值无卤阻燃PC材料在电子电器、建筑中的应用。
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Denomination of invention: A high transparency and low YI value halogen-free flame retardant PC material and its preparation method

Granted publication date: 20221213

Pledgee: Societe Generale Bank Co.,Ltd. Qingpu Branch of Shanghai

Pledgor: Shanghai Pincheng Holding Group Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980016352