CN113999413A - 一种两层共挤高耐磨阻燃pc/pmma复合片材及其制备方法 - Google Patents

一种两层共挤高耐磨阻燃pc/pmma复合片材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材及其制备方法。一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，包括改性PMMA树脂层和改性PC树脂层；所述改性PMMA树脂层由包括以下重量份的原料制成：PMMA树脂：60‑80份；增韧剂：4‑10份；抗氧化剂：0.8‑1.2份；其中所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、苯乙烯‑马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物中的一种或多种;所述改性PC树脂层由以下重量份的原料制成：PC树脂：10‑20份；第一阻燃剂2‑6份；第二阻燃剂2.7‑4.3份。本申请PC/PMMA复合片材具有良好的阻燃性和韧性的优点。

Description

一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其是涉及一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材及其制备方法。
背景技术
随着5G时代的来临，手机后壳去金属化趋势加快，塑料外壳成为研究热点；PC/PMMA复合板材既能满足刚性与装饰的要求，同时又可符合无线充电无屏蔽的需要，常规的PC/PMMA复合板材已广泛使用在手机平板制造领域。
PC/PMMA复合板一般包括PMMA/PC/PMMA三层结构的复合片材，聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA，是一种高分子聚合物，PMMA具有较好的硬度和耐磨性；聚碳酸酯，简称PC，聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有良好的韧性；PMMA/PC/PMMA三层结构的复合片材兼具PC和PMMA的优点，同时还可以在对应的层结构上添加不同的试剂，使其获得对应的性能，但是三层结构的复合片材厚度较大，使得制造成本较高，同时复合片材应用在手机后壳上时靠近手机一侧的PMMA层不与外界接触摩擦，因此不需要耐磨特性。
为了适应生产需求，降低制造成本，厂家通常会使用将PC和PMMA混合后共挤制得的复合片材，并添加不同的试剂使共混的PC/PMMA复合片材获得对应的性能，如将阻燃剂加入在共混的PC/PMMA复合片材中以获得阻燃性能；然而发明人在实际生产中发现，若共混的PC/PMMA复合片材需要同时获得阻燃性和较高的韧性，厂家直接加入阻燃剂和增韧剂，共混的PC/PMMA复合片材的阻燃性能和韧性变化不明显，比单独加入一种试剂的提高幅度低。
发明内容
为了提高PC/PMMA复合片材的阻燃性和韧性，本申请提供一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，采用如下的技术方案：
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，包括改性PMMA树脂层和改性PC树脂层；
所述改性PMMA树脂层由包括以下重量份的原料制成：
PMMA树脂：60-80份；
增韧剂：4-10份；
抗氧化剂：0.8-1.2份；
其中所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物中的两种或两种以上。
所述改性PC树脂层由包括以下重量份的原料制成：
PC树脂：10-20份；
第一阻燃剂：2-6份；
第二阻燃剂：2.7-4.3份；
所述第一阻燃剂由乙烯基封端聚二甲硅氧烷和支链聚硅氧烷中的其中一种组成；更优的，所述第一阻燃剂为支链聚硅氧烷。
所述第二阻燃剂由3-苯磺酰基苯磺酸钾、三氯苯磺酸钠和全氟丁基磺酸钾中的其中一种组成，更优的，所述第二阻燃剂为3-苯磺酰基苯磺酸钾。
通过采用上述中的技术方案，在PMMA树脂中加入增韧剂和抗氧化剂，增韧剂能提高改性PMMA树脂层的韧性，抗氧化剂使PMMA树脂层在加工和使用的过程中不易热氧老化分解；在PC树脂中加入第一阻燃剂和第二阻燃剂可以有效提高改性PC树脂层的阻燃性能；改性PMMA树脂层与改性PC树脂层共挤后制得的两层PC/PMMA复合片材在降低复合片材的厚度的同时还可获得较好的阻燃性和韧性。
由于改性PMMA树脂层中的PMMA树脂具有较大的支链，本申请在PMMA树脂层中加入增韧剂，增韧剂的活性基团形成网络结构，使支链分子的间距变小，分子间的作用力变大，从而可以大大提升PMMA树脂层的韧性；当改性PMMA树脂层与改性PC树脂层共挤后，增韧剂中的活性基团与PMMA树脂发生化学反应，使改性PMMA树脂层的粘度增加，进而提高改性PMMA树脂层与改性PC树脂层结合后的稳定性。
使用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物中的两种或多种作为增韧剂能大幅度提高改性PMMA树脂层的韧性。
在改性PC树脂层中加入第一阻燃剂与第二阻燃剂，PC树脂与第一阻燃剂和第二阻燃剂相互协同，能大大提高改性PC树脂层的阻燃性；第一阻燃剂使用支链聚硅氧烷在PMMA树脂层燃烧时生成交联结构，有利于PMMA树脂层成炭，从而达到阻氧隔热的作用；第二阻燃剂采用磺酸盐阻燃剂，在燃烧过程中，磺酸盐能加速PC树脂层的分解速率，促进PC树脂层的交联结构和炭的形成，使PC树脂层能迅速形成炭层结构，从而阻碍氧气和热量向收集内传递；第二阻燃剂与第一阻燃剂配合使用时，在燃烧过程中使PC树脂层表面快速成炭，进而达到阻氧隔热的效果。
优选的，所述增韧剂包括聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；
或者，所述增韧剂包括聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物和苯乙烯-马来酸酐共聚物；
或者，所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。更优的，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物，所述甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物的重量份数比例为(0.2-0.4)：(1.1-1.3)：1。
通过采用上述中的技术方案，所述增韧剂中至少含有聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物能够使增韧剂在改性PMMA树脂层的分散均匀度提高，从而更好的发挥增韧剂的性能。
而同时使用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物作为增韧剂加入改性PMMA树脂层内，使增韧剂和抗氧化剂在改性PMMA树脂层的分散均匀度进一步提高，进而可以进一步的提高PMMA树脂层的韧性；另外聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物与甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物的相互配合下，还可以激发PMMA树脂的耐磨性，进而提高改性PMMA树脂层的耐磨性。
优选的，所述聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物由以下方法制成:
将18-25质量份的丙烯酸丁酯和95-105质量份的水均匀混合，并在28-33℃的水浴中保温25-35min，得到聚丙烯酸丁酯乳液；
依次将18-22质量份聚甲基丙烯酸甲酯和0.15-0.25质量份过硫酸钾加入到所述聚丙烯酸丁酯乳液中，并在28-33℃的水浴中搅拌25-35min，得到所述聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
通过采用上述中的技术方案，本申请的聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物以丙烯酸丁酯为单体、过硫酸钾为引发剂，通过无皂乳液聚合合成聚丙烯酸丁酯盒体，并以聚丙烯酸丁酯为种子乳液，制得聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物；采用种子乳液聚合的方法制备聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物，聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物中的核壳结构与其他增韧剂相配合，使改性PMMA树脂层的粘度增大，从而有效的提高PC/PMMA复合片材的韧性。
优选的，所述第一阻燃剂与所述第二阻燃剂的重量比为(1.2-1.6)：1。
通过采用上述中的技术方案，上述第一阻燃剂和第二阻燃剂的重量比例，可以使改性PC树脂层保持较好的阻燃性能。
优选的，所述改性PMMA树脂层与改性PC树脂层的厚度比为1:(12-18)。
通过采用上述中的技术方案，改性PMMA树脂层与改性PC树脂层的厚度比在1:(12-18)时，PC/PMMA复合片材各部分的协调性更高。
优选的，所述高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的厚度为750-850um。
通过采用上述中的技术方案，PC/PMMA复合片材在上述厚度范围内，当PC/PMMA复合片材应用在手机平板制造领域时，使手机外壳更易于散热，有助于提高PC/PMMA复合片材的稳定性。
优选的，所述抗氧化剂包括抗氧化剂1024和抗氧剂DLTP中的一种或多种，更优的，所述抗氧化剂包括40％的抗氧化剂1024和60％的抗氧化剂DLTP。
通过采用上述中的技术方案，上述具体的抗氧化剂类型均可以使PMMA树脂层在加工或使用的过程中抗老化分解，抗氧化剂1024与抗氧化剂DLTP在上述的重量百分比时的效果更佳。
第二方面，本申请提供一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别制备改性PMMA颗粒和改性PC颗粒；
所述改性PMMA颗粒的制备方法包括：
将干燥后的PMMA树脂与抗氧化剂、增韧剂混合均匀，形成第一混合物；
将所述第一混合物投入同向捏合双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出温度为210～230℃；
挤出后的颗粒在75～85℃下烘干3～5小时，得到所述改性PMMA颗粒；
所述改性PC颗粒的制备方法包括：
将干燥后的PC树脂、第一阻燃剂、第二阻燃剂混合均匀，形成第二混合物；
将所述第二混合物投入同向捏合双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出温度为250～270℃；
挤出后的颗粒在110～130℃下烘干3.5～5小时，得到所述改性PC颗粒；
S2、将改性PMMA颗粒和改性PC颗粒分别投入不同的挤出机中共同挤出，然后流延，冷却定型后得到相互连接的改性PMMA树脂层和改性PC树脂层，从而制得所述PC/PMMA复合片材。
通过采用上述中的技术方案，PC树脂与PMMA树脂分别进行共混处理，再通过模具进行塑化，与一般工艺中将PC树脂与PMMA树脂一起进行共混挤出的步骤不同，使制得的PC/PMMA复合片材获得更好的阻燃性和韧性。
优选的，在S1步骤中，所述改性PMMA颗粒在双螺杆挤出共混的转速为45-55r/min；所述改性PC颗粒在双螺杆挤出共混的转速为55-65r/min。
通过采用上述中的技术方案，控制改性PC颗粒和改性PMMA颗粒分别在双螺杆挤出时的转速，改性PMMA颗粒的热变形温度较低，若转速过快双螺杆挤出机产生的热量容易使改性PMMA颗粒热变形，从而导致制得的PC/PMMA复合片材的韧性较低。
优选的，在S2步骤中，流延压片成型采用三辊砑光机，压辊一的温度为100-120℃，铸片辊二的温度为110-140℃，剥离辊三的温度为110-140℃。
通过采用上述中的技术方案，控制三个辊的温度，在PC/PMMA复合片材流延成片时有助于提高PC树脂和PMMA树脂与其他原料混合的均匀度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.在PMMA树脂层中加入增韧剂，可以大大提升PMMA树脂层的韧性；当改性PMMA树脂层与改性PC树脂层共挤后，增韧剂中的活性基团与PMMA树脂发生化学反应，提高改性PMMA树脂层与改性PC树脂层结合后的稳定性；
2.改性PMMA树脂层与改性PC树脂层的厚度比在1:(12-18)时，使改性PMMA树脂层的韧性得到提升，而且在此厚度比例下提高了PC/PMMA复合片材的耐磨性，使PC/PMMA复合片材各部分的协调性更高；
3.PC/PMMA复合片材在750-850um厚度范围内，当PC/PMMA复合片材应用在手机平板制造领域时，使手机外壳更易于散热，有助于提高PC/PMMA复合片材的稳定性。
附图说明
图1是本申请实施例中高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的结构示意图。
图2是本申请实施例中阻燃性能测试的示意图。
附图标记说明：
1、PC/PMMA复合片材；11、改性PMMA树脂层；12、改性PC树脂层。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
PMMA树脂的型号为赢创8N；
PC树脂选购自日本帝人公司，牌号L-1250Y；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物选购自日本三菱化学公司，型号S2030；
苯乙烯-马来酸酐共聚物选购自法国克雷威利公司，型号SMA-3000P-1；
丙烯酸丁酯选购自济南远祥化工有限公司；
过硫酸钾选购自济宁三石生物科技有限公司；
抗氧化剂1024选购自青岛杰得佳新材料科技有限公司，货号1024；
抗氧剂DLTP选购自常州新策高分子材料有限公司，结晶点为39.5-41.5℃；
乙烯基封端聚二甲基硅氧烷选购自上海麦克林生化科技有限公司，型号V833863；
支链聚硅氧烷选购自陶氏化学公司，型号为陶熙40-001；
3-苯磺酰基苯磺酸钾选购自湖北摆渡化学有限公司；
三氯苯磺酸钠选购自苏州启航生物科技有限公司；
全氟丁基磺酸钾选购自武汉华翔科洁生物技术有限公司；
制备例
制备例1
将丙烯酸丁酯20kg与100kg水混合均匀，在温度为30℃的水浴中保温30min，制得聚丙烯酸丁酯乳液；
依次将20kg聚甲基丙烯酸甲酯和0.2kg过硫酸钾加入聚丙烯酸丁酯乳液中，并在30℃的水浴中以100r/min的速度搅拌30min，得到聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
制备例2
将25kg丙烯酸丁酯与105kg水混合均匀，在温度为33℃的水浴中保温35min，得到聚丙烯酸丁酯乳液；
依次将22kg聚甲基丙烯酸甲酯和0.25kg过硫酸钾加入聚丙烯酸丁酯乳液中，并在33℃的水浴中以100r/min的速度搅拌35min，得到聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
制备例3
将18kg的丙烯酸丁酯与95kg水混合均匀，在温度为28℃的水浴中保温25min，得到聚丙烯酸丁酯乳液；
依次将18kg聚甲基丙烯酸甲酯和0.15kg过硫酸钾加入聚丙烯酸丁酯乳液中，并在28℃的水浴中以100r/min的速度搅拌25min，得到聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
实施例
实施例1-5
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，包括以下步骤：
S1.将PMMA树脂放置在80℃的干燥器中干燥4小时，干燥完成后将PMMA树脂、增韧剂和抗氧化剂投入到高速混料机内，在转速为100r/min下搅拌8min，得到PMMA共混物；将PMMA共混物投入到温度为220℃，转速为45r/min的同向捏合双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒完成后放置在温度为80℃的干燥器中烘干4小时，得到改性PMMA颗粒；
S2.将PC树脂放置在120℃的干燥器中干燥4小时，干燥完成后将PC树脂、第一阻燃剂和第二阻燃剂投入高速混料机，在转速为80r/min下搅拌5min，得到PC共混物；
将PC共混物投入温度为260℃，转速为55r/min的同向捏合双螺杆挤出机中共混挤出造粒，造粒完成后放置在温度为120℃的干燥器中干燥4小时，得到改性PC颗粒；
S3.将改性PC颗粒投入温度为250℃，转速为10r/min的单螺杆挤出机进行挤出，得到改性PC树脂层；将改性PMMA颗粒投入到温度为270℃，转速为60r/min的单螺杆挤出机进行挤出，得到改性PMMA树脂层；改性PC树脂层和改性PMMA树脂层经过温度为280℃的模头进一步塑化，塑化完成后投入到压辊一为100℃，铸片辊二的温度为110℃，剥离辊三的温度为110℃的三辊砑光机进行压片成型，然后经过线速度为30m/min的牵引辊牵引，牵引结束后实用自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，贴保护膜，收卷张力为400N，切片，得到高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材；
其中各实施例中的原料和用量参照表1。
参见图1，实施例1～5的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材1包括改性PMMA树脂层11和改性PC树脂层12，若将本申请的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材1作为手机后壳的材料，则改性PMMA树脂层11位于远离手机屏幕的一侧，改性PC树脂层12位于靠近手机屏幕的一侧，即改性PMMA树脂层11是与外界接触的一侧。
其中，高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材1的厚度可以通过自动测厚仪测量直接测量处理，而改性PMMA树脂层11和改性PC树脂层12的厚度是由单螺杆挤出机的挤出量来决定的，可以通过换算计算出来。
具体的，实施例1～5中，高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的厚度为800μm，改性PMMA树脂层1的厚度为50μm，改性PC树脂层2的厚度为750μm。
表1 实施例1～5的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的原料和用量
Figure BDA0003334759260000081
Figure BDA0003334759260000091
实施例6
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，制备例1的聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物替换成制备例2的聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
实施例7
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，制备例1的聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物替换成制备例3的聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
实施例8
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物的用量为0kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的用量为3kg，苯乙烯-马来酸酐共聚物的用量为3kg。
实施例9
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物的用量为2kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的用量为2kg，苯乙烯-马来酸酐共聚物的用量为2kg。
实施例10
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，支链聚硅氧烷的用量为2kg，3-苯磺酰基苯磺酸钾的用量为5.3kg。
实施例11
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，在S2步骤中，压辊一的温度为90℃，铸片辊二的温度为100℃，剥离辊三的温度为100℃。
实施例12
一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，与实施例5的不同之处在于，在S2步骤中，压辊一的温度为130℃，铸片辊二的温度为150℃，剥离辊三的温度为150℃。
对比例
对比例1
将60kg的PMMA树脂和10kg的PC树脂混合均匀，然后投入温度为250℃，转速为10r/min的单螺杆挤出机进行挤出，得到PC/PMMA树脂层；
将PC/PMMA树脂层经过温度为280℃的模头进一步塑化，塑化完成后投入到压辊一为100℃，铸片辊二的温度为110℃，剥离辊三的温度为110℃的三辊砑光机进行压片成型，然后经过线速度为30m/min的牵引辊牵引，牵引结束后使用自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，贴保护膜，收卷张力为400N，切片，得到PC/PMMA复合片材；
其中，该PC/PMMA复合片材的厚度为800μm。
对比例2
将60kg的PMMA树脂、10kg的PC树脂和5.7kg的支链聚硅氧烷混合均匀，然后投入温度为250℃，转速为10r/min的单螺杆挤出机进行挤出，得到PC/PMMA树脂层；
将PC/PMMA树脂层经过温度为280℃的模头进一步塑化，塑化完成后投入到压辊一为100℃，铸片辊二的温度为110℃，剥离辊三的温度为110℃的三辊砑光机进行压片成型，然后经过线速度为30m/min的牵引辊牵引，牵引结束后使用自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，贴保护膜，收卷张力为400N，切片，得到PC/PMMA复合片材；
其中，该PC/PMMA复合片材的厚度为800μm。
对比例3
将60kg的PMMA树脂、10kg的PC树脂、5.7kg的支链聚硅氧烷和4kg的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物混合均匀，然后投入温度为250℃，转速为10r/min的单螺杆挤出机进行挤出，得到PC/PMMA树脂层；
将PC/PMMA树脂层经过温度为280℃的模头进一步塑化，塑化完成后投入到压辊一为100℃，铸片辊二的温度为110℃，剥离辊三的温度为110℃的三辊砑光机进行压片成型，然后经过线速度为30m/min的牵引辊牵引，牵引结束后使用自动测厚仪测量厚薄均匀度，冷却定型，贴保护膜，收卷张力为400N，切片，得到PC/PMMA复合片材。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的用量为4kg，苯乙烯-马来酸酐共聚物的用量为0。
对比例5
与实施例1的不同之处在于，支链聚硅氧烷的用量为4.7kg，3-苯磺酰基苯磺酸钾的用量为0。
性能检测试验
阻燃性能测试：根据GB2408-80《水平燃烧试验方法》，本申请的实施例1-12以及对比例1-5制得的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材分别切片得到长为125mm、宽为13mm的试样，每个实施例和对比例均制作3块试样，在试样的宽面上距点火源25mm和100mm处各划一条标线，如图2所示，将PC/PMMA复合片材1试样固定在与水平成45度角，点燃火源，对试样施加火焰30s后停止施加火焰；停止火焰后观察试样2s内有无可见火焰，若试样继续燃烧，则记录燃烧长度，检测数据取平均值，以此判断PC/PMMA复合片材的阻燃性，测试结果如表2所示。
耐磨性能测试：根据GB/T3960-2016《塑料滑动摩擦磨损试验方法》，本申请实施例1-12以及对比例1-5制得的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材分别切片得到长为30mm，宽为7mm的试样，每个实施例和对比例均制造3个试样，对试样进行摩擦性能测试(即对改性PMMA树脂层进行摩擦性能测试)，记录试验前的PC/PMMA复合片材的质量为m，试验后的PC/PMMA复合片材为m1，PC/PMMA复合片材的密度ρ，计算试样的磨损率(％)，磨损率(％)＝(m-m1)/ρ检测数据取平均值，测试结果如表2所示。
韧性测试：根据GB/T1040-2006《塑料拉伸强度测试》，本申请实施例1-12以及对比例1-5制得的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材分别切片得到长为30mm，宽为7mm的试样，每个实施例和对比例均制造3个试样，对试样进行拉伸性能测试，检测数据取平均值，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003334759260000111
Figure BDA0003334759260000121
根据表2中的实施例1与对比例1-4中的数据对比可知，对比例2在PC树脂和PMMA树脂中只加入阻燃剂(支链聚硅氧烷)，该方法制得的PC/PMMA复合片材的燃烧长度为28.4mm，拉伸强度为60.2Mpa；对比例3在PC树脂和PMMA树脂中加入阻燃剂(支链聚硅氧烷)和增韧剂(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)，该方法制得的PC/PMMA复合片材的燃烧长度为30.2mm，拉伸强度为63.3Mpa；与对比例1相比，对比例2多加入了阻燃剂，因此燃烧长度有所减少，即阻燃效果增强。与对比例1相比，对比例3在对比例2的基层上再添加了一定量的增韧剂，虽然PC/PMMA复合片材的增韧效果与对比例1和2相比有所提高，但在阻燃剂添加量相同的情况下，PC/PMMA复合片材的阻燃效果与对比例2相比却有所下降。由此可知，将增韧剂和阻燃剂同时加入到PC树脂和PMMA树脂中共混挤出形成的PC/PMMA复合片材，其增韧性和阻燃性无法同时提高；
与实施例1相比，对比例4的增韧剂只添加了甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物，PC/PMMA复合片材的增韧效果有所下降，
与实施例1相比，对比例5的阻燃剂只添加了第一阻燃剂中的支链聚硅氧烷，没有添加第二阻燃剂，PC/PMMA复合片材的的阻燃效果与实施例1相比有所下降。由此可得，使用多种增韧剂和多种阻燃剂共同配合制备两层共挤的PC/PMMA复合片材有助于同时提高其增韧性和阻燃性。
根据表2中的实施例1-12中，由PC树脂和PMMA树脂共同混合共挤制得的PC/PMMA复合片材的配方中分开加入适量的增韧剂或阻燃剂，对PC/PMMA复合片材的韧性或阻燃性分别有不同程度的提高；本申请通过在改性PMMA树脂层上加入适量的增韧剂和抗氧化剂，在改性PC树脂层上加入第一阻燃剂和第二阻燃剂，通过分别共混挤出处理，可以使PC/PMMA复合片材的韧性韧性提高的同时还可以获得较优的阻燃性；当第一阻燃剂选用支链聚硅氧烷，第二阻燃剂选用3-苯磺酰基苯磺酸钾，制备出的PC/PMMA复合片材的阻燃性更佳。
根据实施例5与实施例8-9的数据对比可知，本申请的增韧剂中同时使用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物作为增韧剂加入改性PMMA树脂层内，可以进一步的提高PMMA树脂层的韧性；实施例5的增韧剂由聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物三种组成，重量比是0.34:1.36:1；
实施例8的增韧剂只有甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-马来酸酐共聚物组成；
实施例9的增韧剂由甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物三种组成，重量比是1:1:1；
由于实施例5的增韧剂由甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物三种组成，且质量比在优选的(0.2-0.4)：(1.1-1.3)：1的范围内，所以实施例5的增韧效果和耐磨性能同时优于实施例8和实施例9。
根据实施例5和实施例10的数据对比可知，实施例10的第一阻燃剂和第二阻燃剂的重量比为0.38:1；实施例5的第一阻燃剂和第二阻燃剂的重量比为1.21:1；由此可得，本申请的改性PC树脂层中控制第一阻燃剂和第二阻燃剂重量比在(1.2-1.6)：1时，火焰燃烧试样的长度较短，制备的改性PC树脂层可以获得较好的阻燃性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：包括改性PMMA树脂层和改性PC树脂层；
所述改性PMMA树脂层由包括以下重量份的原料制成：
PMMA树脂：60-80份；
增韧剂：4-10份；
抗氧化剂：0.8-1.2份；
其中所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物中的两种或两种以上；
所述改性PC树脂层由包括以下重量份的原料制成：
PC树脂：10-20份；
第一阻燃剂：2-6份；
第二阻燃剂：2.7-4.3份；
所述第一阻燃剂由乙烯基封端聚二甲硅氧烷和支链聚硅氧烷中的其中一种组成；
所述第二阻燃剂由3-苯磺酰基苯磺酸钾、三氯苯磺酸钠和全氟丁基磺酸钾中的其中一种组成。
2.根据权利要求1所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：所述增韧剂包括聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；
或者，所述增韧剂包括聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物和苯乙烯-马来酸酐共聚物；
或者，所述增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：所述聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物由以下方法制成:
将18-25质量份的丙烯酸丁酯和95-105质量份的水均匀混合，并在28-33℃的水浴中保温25-35min，得到聚丙烯酸丁酯乳液；
依次将18-22质量份聚甲基丙烯酸甲酯和0.15-0.25质量份过硫酸钾加入到所述聚丙烯酸丁酯乳液中，并在28-33℃的水浴中搅拌25-35min，得到所述聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯核壳结构聚合物。
4.根据权利要求1所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其他在在于：所述第一阻燃剂与所述第二阻燃剂的重量比为(1.2-1.6)：1。
5.根据权利要求1所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：所述改性PMMA树脂层与所述改性PC树脂层的厚度比为1:(12-18)。
6.根据权利要求1或5所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：所述高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的厚度为750-850um。
7.根据权利要求1所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于：所述抗氧化剂包括抗氧化剂1024和抗氧剂DLTP中的一种或多种。
8.一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的制备方法，用于制备权利要求1-7任一所述的高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别制备改性PMMA颗粒和改性PC颗粒；
所述改性PMMA颗粒的制备方法包括：
将干燥后的PMMA树脂与抗氧化剂、增韧剂混合均匀，形成第一混合物；
将所述第一混合物投入同向捏合双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出温度为210~230℃；
挤出后的颗粒在75~85℃下烘干3~5小时，得到所述改性PMMA颗粒；
所述改性PC颗粒的制备方法包括：
将干燥后的PC树脂、第一阻燃剂、第二阻燃剂混合均匀，形成第二混合物；
将所述第二混合物投入同向捏合双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出温度为250~270℃；
挤出后的颗粒在110~130℃下烘干3.5~5小时，得到所述改性PC颗粒；
S2、将改性PMMA颗粒和改性PC颗粒分别投入不同的挤出机中共同挤出，然后流延，冷却定型后得到相互连接的改性PMMA树脂层和改性PC树脂层，从而制得所述PC/PMMA复合片材。
9.根据权利要求8所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的制备方法，其特征在于：在S1步骤中，所述改性PMMA颗粒在双螺杆挤出共混的转速为45-55r/min；所述改性PC颗粒在双螺杆挤出共混的转速为55-65r/min。
10.根据权利要求8所述的一种两层共挤高耐磨阻燃PC/PMMA复合片材的制备方法，其特征在于：在S2步骤中，流延压片成型采用三辊砑光机，压辊一的温度为100-120℃，铸片辊二的温度为110-140℃，剥离辊三的温度为110-140℃。
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