CN115322551B - 一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用，所述聚碳酸酯组合物按重量份计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂70‑90份；苯乙烯‑丙烯腈共聚物3‑10份；阻燃剂4‑10份；增韧剂4‑10份；疏水剂0.5‑2份。本发明提供的聚碳酸酯组合物不仅具有良好的流动性和韧性，还具有良好的阻燃性能稳定性和耐水解性，能够适用于户外用电设施等领域。
Description
技术领域
本发明涉及合金改性技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
一些常见的户外设施，如通信基站、新能源充电桩等所用到的塑胶材料常常需要具备耐候、耐水解、阻燃、良好的韧性等性能。聚碳酸酯树脂具有韧性好、氧指数高等优点，但是流动性差，且自身只有V2级阻燃，需要对其进行适当改性后才能够应用在户外用电设施等领域。
有现有技术公开了一种耐水解、高CTI、高阻燃性的PC/ABS共混材料及其制备方法，通过添加大量聚酯专用耐水解稳定剂改善材料的耐水解性能，但该方法的不足是聚酯专用耐水解稳定剂分子量低，容易析出造成外观上的缺陷。
还有的公开了一种改善PC/ASA合金的方法，通过加入自制环氧树脂EP-E51，环氧开环反应能有效地捕捉聚合物水解产生的羧基，生成稳定无害的产物，阻止聚合物进一步水解，从而使得PC/ASA合金材料具有超高耐水解性和优良的抗静电性；同时由于合金含有共聚聚丙烯(PPR)，PPR具有柔性使得合金材料具有优良的冲击性能和良好的加工性能；ASA-g-MAH使得合金具有良好的相容性。但是该技术的不足之处在于不具有阻燃性能，而且无法解决阻燃剂加入后材料韧性下降的问题，不适合作为户外电子电器设备保护外壳的材料。
还有现有技术公开了一种耐水解无卤阻燃PC/ASA合金材料及其制备方法，通过优选增韧剂橡胶粒径进行复配并采取母粒工艺改善分散的方法提升增韧效率，该方法的不足是制备工艺较为复杂，且流动性不佳，不适合制备大型薄壁制件。
SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)是一种流动性比较高的树脂，与PC相容性好，但是韧性差、不阻燃，BDP等磷酸酯类阻燃剂能够促进PC成碳，提高阻燃性，但是易水解成酸，诱导PC降解导致韧性下降，通过添加增韧剂可以改善材料韧性，但是增韧剂的加入会使得材料的阻燃性能与流动性下降。材料的阻燃性能、韧性以及流动性难以兼顾。
有鉴于此，开发一种流动性好、韧性好、阻燃稳定、耐水解的PC材料具有较高的技术挑战。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法。本发明提供的聚碳酸酯组合物兼具良好的流动性、韧性、阻燃稳定以及耐水解性，能够适用于通信基站、新能源、建筑等领域中。
具体通过以下技术方案实现：
一种聚碳酸酯组合物，按重量份计，包括以下组分：
进一步地，所述聚碳酸酯树脂的数均分子量为19000-25000。合适的聚碳酸酯树脂分子量能够很好的兼顾流动性与韧性，在热水老化后依然能够保持一定的韧性。
进一步地，所述苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量为18％-35％，优选地，所述苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量为22％-28％。优选苯乙烯-丙烯腈共聚物能够进一步提高聚碳酸酯组合物的流动性，并且对聚碳酸酯树脂的韧性负面影响小。
进一步地，所述阻燃剂选自有机磷系阻燃剂中的一种或多种。优选地，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂。阻燃剂选择有机磷系阻燃剂，能够与苯乙烯-丙烯腈共聚物起到协同增效的作用。苯乙烯-丙烯腈共聚物虽然本身不具有阻燃作用，但是其分解温度低于聚碳酸酯树脂，苯乙烯-丙烯腈共聚物与聚碳酸酯树脂相容性好，在燃烧分解时能够诱导聚碳酸酯树脂提前分解，与有机磷系阻燃剂的分解温度区间有着更大的重合，提升有机磷系阻燃剂的成碳作用，进而提高有机磷系阻燃剂的阻燃效率。
具体地，所述增韧剂为硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶增韧剂。
优选地，所述增韧剂中硅氧烷含量≥10％，更优选地，所述增韧剂中硅氧烷含量≥30％。高的硅氧烷含量在增韧的同时也提高了材料的疏水作用，与疏水剂协同疏水，形成双重保障，保护阻燃剂等成分，减少水解导致的阻燃性能与冲击性能下降。
进一步地，所述疏水剂为氟化聚乙烯，例如聚四氟乙烯或聚偏二氟乙烯，优选地，所述疏水剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物包覆的聚四氟乙烯。采用苯乙烯-丙烯腈共聚物包覆的疏水剂，更容易分散在流动性好的苯乙烯-丙烯腈共聚物中，注塑成型时更容易流动到材料表面，更好的发挥疏水作用。
本发明还提供上述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1:按照配比,称取各组分预混合后，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚碳酸酯组合物。
进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-48)：1，双螺杆挤出机的螺筒温度为200-280℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为300-600r/min。
本发明还提供上述聚碳酸酯组合物在制备电子电器的塑料制件中的应用，例如可应用于通讯基站和新能源充电站等户外涉电设施中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开的一种聚碳酸酯组合物，包含了分子量为19000-25000的聚碳酸酯树脂以及特定的苯乙烯-丙烯腈共聚物、阻燃剂、增韧剂以及疏水剂。合适分子量的聚碳酸酯树脂能够兼顾良好的流动性与韧性，通过优选苯乙烯-丙烯腈共聚物进一步提高组合物的流动性，苯乙烯-丙烯腈共聚物与阻燃剂起协同提高阻燃效率的作用，增韧剂与疏水剂协同疏水，形成双重保障，保护阻燃剂等成分，减少水解导致的阻燃性能与冲击性能下降。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
<实施例和对比例的制备>
本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：
聚碳酸酯树脂A：数均分子量19000，牌号TARFLONFN1900，购自台化出光；
聚碳酸酯树脂B：数均分子量25000，牌号PCS-1000F，购自三菱化学；
聚碳酸酯树脂C：数均分子量17000，牌号TARFLONFN1700，购自台化出光；
聚碳酸酯树脂D：数均分子量30000，牌号PCE-1000F，购自三菱化学；
苯乙烯-丙烯腈共聚物A：丙烯腈含量25％，牌号SAN NF2200AK，购自中国台湾台化；
苯乙烯-丙烯腈共聚物B：丙烯腈含量20％，牌号SAN 310N TR，购自韩国锦湖；
苯乙烯-丙烯腈共聚物C：丙烯腈含量32％，牌号SAN 350N，购自韩国锦湖；
阻燃剂：磷酸酯阻燃剂，牌号WSFR-BDP-N2，购自浙江万盛；
增韧剂A：硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶增韧剂，硅氧烷含量10％，牌号S-2100，购自三菱化学；
增韧剂B：硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶增韧剂，硅氧烷含量30％，牌号S-2130，购自三菱化学；
增韧剂C：硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶增韧剂，硅氧烷含量6％，牌号S-2501，购自三菱化学；
疏水剂A：苯乙烯-丙烯腈共聚物包覆的聚四氟乙烯，牌号SN3300B7，购自广州熵能；
疏水剂B：无包覆的聚四氟乙烯，牌号X-010，购自广州汇硅复合材料有限公司。
本发明实施例和对比例的制备方法如下：
S1:按照表1、表3的配比,称取各组分预混合后，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1，双螺杆挤出机的螺筒温度为250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min。
关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。
<测试标准>
本发明各实施例和对比例的性能测试标准如下：
缺口冲击强度：根据ASTM D256-2010标准下测试3.2mm IZOD缺口冲击强度；缺口类型为注塑缺口，同时测定样品经在恒温水浴箱中设定温度为70℃，蒸馏水浸泡老化处理168h后，放在室温为23℃湿度为50％的环境下进行调节48h，然后进行测试并记录结果，通过对比老化前后的性能保持率作为耐水解性能好坏的判定，性能保持率越高，耐水解性能越好。
阻燃等级：按照“塑料材料的可燃性测试，UL94”的规程进行可燃性测试。基于燃烧速率、熄灭时间、抵抗低落的能力、以及低落是否正燃烧，来得出阻燃等级。用于测试的样品：125mm长度13mm宽度，本发明在进行测试时厚度选为2.0mm，根据UL94规程，可以将材料阻燃等级分类为(UL94-HB)：V0、V1、V2、5VA和/或5VB。同时测定样品经在恒温水浴箱中设定温度为70℃，蒸馏水浸泡老化处理168h后，按照相同的条件测定其阻燃等级。
熔体流动速率：按ASTM D1238-2010方法，260℃、2.16千克载荷下测试。
表1.实施例1-11配方
表2.实施例1-11的性能测试结果
表3.对比例1-2配方
| 对比例1 | 对比例2 | |
| 聚碳酸酯树脂B(份) | 82 | 82 |
| 苯乙烯-丙烯腈共聚物A(份) | 5 | |
| 阻燃剂(份) | 6 | 6 |
| 增韧剂A(份) | 7 | 7 |
| 疏水剂A(份) | 1 |
表4.对比例1-2的性能测试结果
从实施例1-11的性能测试数据可以看出，本发明提供的组合物具有阻燃V-0等级，ASTM常温缺口冲击大于550J/m，70℃蒸馏水浸泡168h后缺口冲击强度保持率＞50％，阻燃等级不下降的特点，且外观无缺陷满足不同加工工艺的外观效果需求。
对比例1与实施例6相比，对比例1配方中没有使用苯乙烯-丙烯腈共聚物，导致对比例1的流动性、阻燃等级和缺口冲击强度保持率均变差。
对比例2与实施例6相比，对比例2配方中没有使用疏水剂，导致对比例2的阻燃性能和缺口冲击强度保持率均变差。
实施例12
将实施例1制得的聚碳酸酯组合物制备成样件进行性能测试，结果为：70℃热水老化前，熔体流动速率为20.6g/10min，阻燃等级为V0，缺口冲击强度为634J/m；70℃热水老化后，阻燃等级为V0，缺口冲击强度保持率为52.1％，可见其能够同时具有良好的流动性、韧性、阻燃稳定以及耐水解性，因此，本发明提供的聚碳酸酯组合物能够适用于对制件的流动性、韧性、阻燃稳定性以及耐水解性能要求高的通信基站、新能源或建筑等领域中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
所述聚碳酸酯树脂的数均分子量为19000-25000；
所述苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈含量为22％-28％；
所述增韧剂为硅氧烷/丙烯酸酯复合橡胶增韧剂，所述增韧剂中硅氧烷含量≥10％；
所述疏水剂为氟化聚乙烯。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述阻燃剂选自有机磷系阻燃剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述增韧剂中硅氧烷含量≥30％。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述疏水剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物包覆的聚四氟乙烯。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照配比，称取各组分预混合后，得到预混物；
S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚碳酸酯组合物。
6.根据权利要求1-4任一项所述聚碳酸酯组合物在制备电子电器的塑料制件中的应用。
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- 2022-07-26 CN CN202210883864.7A patent/CN115322551B/zh active Active
Patent Citations (2)
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| CN103467954A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-12-25 | 金发科技股份有限公司 | 一种聚碳酸酯组合物及其应用 |
| CN114196185A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-18 | 金发科技股份有限公司 | 一种聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用 |
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