CN115819944A - 一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物。该聚碳酸酯组合物组分按照重量份数包括：PC树脂70‑85份；ABS树脂5‑15份；阻燃剂3‑6份；复配阻燃剂1 2‑5份；复配阻燃剂2 2‑5份；润滑剂1 0.1‑0.4份；润滑剂2 0.6‑1.6份；抗滴落剂0.4‑1份。该聚碳酸酯组合物具有较好的阻燃性和脱膜性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物。
背景技术
PC/ABS合金具有综合的耐热和机械性能特点，在电子电器、汽车和电工产品等领域有着广泛的应用。ABS的加入劣化了PC/ABS合金的阻燃性能，为满足防火要求，需对合金进行阻燃改性。
磷酸酯阻燃剂阻燃效率高，低烟无毒，与PC/ABS相容性高，已大量应用于PC/ABS合金内，且对PC/ABS有增塑作用。
做电工产品应用，部件设计相对更薄，且对阻燃有着更高的要求，部分产品需达到2.5mm 5VA阻燃水平，对非晶的PC/ABS合金提出较高挑战，另外产品的设计取向更复杂、更多部件集成注塑的方向，期待在更短的循环周期内完成，对材料的脱模性能提出更高的要求。
目前阻燃PC/ABS合金在2.5mm厚度实现5VA阻燃仍然是一大技术难点，另外较少涉及到脱模性能改善的报道。中国专利CN105246976A公开了2.3mm 5VA阻燃产品的聚碳酸酯组合物，其通过添加玻璃纤维、氧化铝及硅灰石填充物实现，不可避免导致的表面外观变差和力学性能的损伤，同时高含量阻燃剂的添加不可避免带来脱模性能的劣化。CN109562542A、CN106068306A和CN104684983A公开了高脱模性能的聚碳酸酯共混物，主要通过脱模剂和聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物实现，均不能做到阻燃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物，以克服现有技术中聚碳酸酯组合物不能兼具较好的阻燃性和脱膜性的缺陷。
本发明提供一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物，所述聚碳酸酯组合物组分按照重量份数包括：
所述阻燃剂为双酚磷酸酯类阻燃剂；
所述复配阻燃剂1为磷酸锆；
所述复配阻燃剂2为海泡石；
所述润滑剂1为内润滑剂；
所述润滑剂2包括超高分子量聚乙烯或聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物，所述超高分子量聚乙烯数均分子量为200万-800万。
优选地，所述聚碳酸酯组合物组分按照重量份数包括：
优选地，所述PC树脂为芳香族聚碳酸酯。
优选地，所述PC树脂粘均分子量为18000～28000。
优选地，所述ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，橡胶平均粒径为0.2-0.8μm，可选地，橡胶平均粒径可以为0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm。组合物中该橡胶平均粒径大小与原料ABS树脂的橡胶平均粒径大小，原料ABS树脂经经双螺杆挤出机挤出，由于橡胶是化学键键合，且整体相态较软，挤出加工破坏不了橡胶的形态，所以橡胶平均粒径大小不变。
所述双酚磷酸酯类阻燃剂是指分子结构中含两个酚结构的磷酸酯，优选地，所述双酚A型磷酸酯包括间苯二酚-双[二(2，6-二甲苯基)磷酸酯]、双酚A-双(磷酸二苯酯)、间苯二酚一双(磷酸二苯酯)中的一种或几种。
优选地，所述海泡石D50粒径为7.5-10μm。此粒径范围，海泡石可以形成合适的网状陶瓷结构，促进成炭的同时防止骨架的塌陷。粒径更小，难形成连续的网络结构。粒径更大，网络结构空间更大，难以抑制骨架的塌陷和阻止热量的传递。组合物中该粒径大小与原料海泡石粒径大小相同，原料海泡石经双螺杆挤出机挤出，由于海泡石是层状链状结构，且粒径处于微米大小，挤出加工对海泡石形状影响较小，所以粒径大小不变。
优选地，所述内润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂，所述硬脂酸酯类润滑剂包括季戊四醇四硬脂酸酯PETS、甘油单硬脂酸酯GMS和甘油三硬脂酸酯中的一种或几种。
优选地，所述抗滴落剂包括AS包覆的PTFE和/或未包覆PTFE。
优选地，所述聚碳酸酯组合物还包括其他助剂0-6份。
优选地，所述其他助剂包括抗氧剂和/或增韧剂。
优选地，所述抗氧剂重量份数为0.01-0.3份。
优选地，所述抗氧剂包括磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。
优选地，所述增韧剂重量份数为2-5份。
优选地，所述增韧剂包括丙烯酸类增韧剂和/或丙烯酸-硅橡胶类增韧剂。
优选地，所述丙烯酸类增韧剂包括乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。
本发明还提供一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括：
将各组分混合，将得到的预混物加入双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为38:1-45:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
本发明还提供一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物在电子电器、汽车或电工产品中的应用，例如用于暖风机、电池支架、电控盒。
本发明少量海泡石在体系中，构成网状结构，起到支撑作用，双酚磷酸酯燃烧过程中形成次磷酸，覆盖于海泡石表面，加速了成炭，磷酸锆在整个燃烧温升过程中结晶水的失去使温度降低，形成的氧化物与海泡石一起协同构成结实的网络结构，防止燃烧过程中结构的塌陷和掉落，提高聚碳酸酯组合物的阻燃性。
本发明分子量200万-800万聚乙烯分子链较长，运动能力差，极性较低，因有内润滑剂存在，分子链之间作用力较低，使高分子量聚乙烯在材料中存在稳定，不会随注塑操作有损耗或析出问题，降低了高温脱模过程中摩擦系数，进一步降低了脱模阻力。聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物与ABS树脂相容性较好，起到铆钉作用，内润滑剂的存在使加工过程中分子链之间的摩擦作用降低，降低了不同树脂之间的相对运动能力，协同铆钉作用减少了不同树脂之间的分相，因此聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物可以稳定存在于体系中，进而降低脱模阻力，提升脱模性能。
有益效果
本发明采用双酚磷酸酯类阻燃剂、磷酸锆和海泡石复配，提高材料的阻燃性，而且，最大程度的减少阻燃剂对材料表面外观和力学性能的损伤，最大程度减少高含量阻燃剂的加入导致的脱模性能的劣化。同时采用润滑剂1和润滑剂2的复配，大幅降低脱模力，提升材料的脱膜性。
本发明聚碳酸酯组合物UL94,2.5mm样条达到5VA-5VB，UL94,2.5mm板达到5VA-5VB，脱膜力为1152-1381N。
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。
试剂来源：
PC树脂1：芳香族聚碳酸酯，粘均分子量为20000PC H-3000，日本三菱；；
PC树脂2：芳香族聚碳酸酯，粘均分子量为28000，PC E-2000F，日本三菱；
PC树脂3：芳香族聚碳酸酯，粘均分子量为16000，PC H-4000F，日本三菱；
PC树脂4：芳香族聚碳酸酯，粘均分子量为30000，PC E-1000，日本三菱；
ABS树脂1：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，橡胶平均粒径为0.6μm，ABS 8434，高桥石化；
ABS树脂2：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，橡胶平均粒径为0.18μm，PA-757，奇美；ABS树脂3：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，橡胶平均粒径为0.9μm，ABS 275，高桥石化；阻燃剂1：间苯二酚-双[二(2，6-二甲苯基)磷酸酯]，PX-200，大八化学；
阻燃剂2：双酚A-双(磷酸二苯酯)，BDP-H，艾迪科；
阻燃剂3：聚磷酸铵，CF-APP202C，长丰化工；
阻燃剂4：磷酸三苯酯，PHIREGUARD TPP，雅克化工；
磷酸锆：Nano-ZrP，耀隆化工；
海泡石1：D50粒径为9μm，Clay 20，TOLSA；
海泡石2：D50粒径为7μm，Clay 80T，TOLSA；
海泡石3：D50粒径为11μm，35SF，鹏显矿产；
润滑剂1-1：季戊四醇四硬脂酸酯PETS，PLoxiol P 861/3.5，意慕利；
润滑剂1-2：甘油单硬脂酸酯GMS，GMS 90，发基；
润滑剂2-1：超高分子量聚乙烯，数均分子量为300万，U030，大韩油化；
润滑剂2-2：超高分子量聚乙烯，数均分子量为700万，U070，大韩油化；
润滑剂2-3：超高分子量聚乙烯，数均分子量为150万，U015T，大韩油化；
润滑剂2-4：超高分子量聚乙烯，数均分子量为900万，U090，大韩油化；
润滑剂2-5：聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物，modiper A1401，日油；
润滑剂2-6：聚碳酸酯与苯乙烯的接枝物，MODIPER CL130D，日油；
抗滴落剂：AS包覆的PTFE，A3850，三菱丽阳；
其他助剂：
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂，抗氧剂1076，市售；
增韧剂：丙烯酸-硅橡胶类增韧剂，SX-005，市售；
如未特别说明，本发明平行的实施例和对比例中的某一组分(例如抗氧剂、增韧剂)均为相同的市售产品。
聚碳酸酯组合物的制备方法包括：按照表1、表2、表3配比，将各组分投入混合机中共混至均匀，得到预混物；然后将预混物投入双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒，即得；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为45:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
性能测试：
(1)阻燃性：按照“塑料材料的可燃性测试，UL94-2020”的规程进行可燃性测试。基于燃烧速率、熄灭时间、抵抗滴落的能力、以及落滴(drip)是否正燃烧，来得出阻燃等级。用于测试的样品：样条尺寸为125mm长度×13mm宽度×不大于13mm，板尺寸为100*100mm大小，本发明在进行测试时样条和板的厚度选为2.5mm，使用160T注塑机制备，注塑温度250℃，注塑速度80mm/s。根据该UL94规程，并基于针对五个样品获得的测试结果，可以将材料阻燃等级分类为(UL94-HB)：V0、V1、V2、5VA和/或5VB；但在本发明中，仅将材料的阻燃等级分类为：5VB和5VA。未通过是指在条和板测试中失败，条测试失败，板将不进行测试，A级通过是指通过条和板的测试。B级通过是指通过条测试并且未通过板测试。
(2)脱模性：使用脱模力评价，脱模力可如下测量：在模芯注塑圆筒状产品，然后传感器测量打开模具后圆筒产品脱模过程的最大力。注塑温度250℃，模温60℃，注塑速度50mm/s。
表1实施例1-9配比(重量份数)
表2实施例10-17配比(重量份数)
表3对比例配比(重量份数)
由表1-3可知，对比例1不添加阻燃剂，对比例2不添加磷酸锆，对比例3不添加海泡石，对比例4采用阻燃剂聚磷酸铵，对比例5采用阻燃剂磷酸三苯酯，对比例1-5的阻燃效果不如实施例1。由此可见，本发明采用双酚磷酸酯、磷酸锆和海泡石复配，提高材料的阻燃性，使材料达到2.5mm 5V阻燃。
对比例6和对比例7采用的润滑剂超高分子量聚乙烯分子量不在本发明范围内，对比例8采用润滑剂聚碳酸酯与苯乙烯的接枝物，对比例9不添加润滑剂2，对比例10阻燃剂添加量超过本发明范围，对比例6-10的脱膜性不如实施例1。由此可见，本发明采用润滑剂1和润滑剂2的复配，可以提升材料的脱膜性。
Claims (10)
1.一种易脱模阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物组分按照重量份数包括：
所述阻燃剂为双酚磷酸酯类阻燃剂；
所述复配阻燃剂1为磷酸锆；
所述复配阻燃剂2为海泡石；
所述润滑剂1为内润滑剂；
所述润滑剂2包括超高分子量聚乙烯或聚乙烯与苯乙烯/丙烯腈的接枝物，所述超高分子量聚乙烯数均分子量为200万-800万。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物组分按照重量份数包括：
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PC树脂为芳香族聚碳酸酯；PC树脂粘均分子量为18000～28000。
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ABS树脂橡胶平均粒径为0.2-0.8μm；双酚磷酸酯包括间苯二酚-双[二(2，6-二甲苯基)磷酸酯]、双酚A-双(磷酸二苯酯)、间苯二酚一双(磷酸二苯酯)中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述海泡石D50粒径为7.5-10μm；抗滴落剂包括AS包覆的PTFE和/或未包覆PTFE。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述内润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂，所述硬脂酸酯类润滑剂包括季戊四醇四硬脂酸酯PETS、甘油单硬脂酸酯GMS和甘油三硬脂酸酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯组合物还包括其他助剂0-6份；所述其他助剂包括抗氧剂和/或增韧剂。
8.一种如权利要求1-7任一所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括：
将各组分混合，将得到的预混物加入双螺杆挤出机中熔融混合并挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为38:1-45:1，螺筒温度为240～260℃，螺杆转速为400～500rpm。
10.一种如权利要求1-7任一所述的聚碳酸酯组合物在电子电器、汽车或电工产品中的应用。
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