CN116023774A - 一种高性能无卤阻燃pc导电复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，包括以下重量份的组分：聚碳酸酯(PC)，50～90份；导电介质，5～30份；增韧剂，3～15份；抗氧剂，0.05～2份；阻燃剂，5～20份；本发明的有益效果是，相较于以前，将ABS与PC材料复合，ABS材料会导致成品弯曲模量等物性会下降，而本发明的配方设计，在保证材料的物理性能不下降、阻燃等级不受影响的情况下，能够提高材料的导电性能以及其抗冲击强度。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚碳酸酯复合材料技术领域，具体是一种高性能无卤阻燃导电复合材料。
【背景技术】
聚碳酸酯(Polycarbonate以下均简称为PC)被广泛应用于汽车工业、玻璃行业等，为了迎合实际生产和应用，需要给PC进行增韧，改良其加工成型性能，减少材料的变形，并且增加材料的阻燃性等，因此目前市场上普遍对PC进行改性。目前的做法主要是将PC与丙烯晴/丁二烯/苯乙烯共聚物(以下均简称ABS)结合，由于ABS材料含有高机械性、耐冲击以及耐高温的优良特性，而且与PC在组成结构上存在部分兼容性，一般情况下，所以目前市场上将二者结合成复合材料使用，但是随着体系中ABS含量的增加，材料的冲击强度、弯曲模量、HDT等物性会下降，同时ABS材料会使得材料的阻燃性能大大下降，达不到薄壁材料的阻燃等级要求，而ABS含量不足，则无法发挥其优良性能。
有鉴于此，实有必要发明一种导电性能优异的无卤阻燃复合材料，既能将ABS材料的优良特性与PC结合起来，又能避免ABS材料对成品材料造成的各种物性以及阻燃等级下降。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是：解决现有技术中为了对PC材料与ABS材料结合,导致其成品的各种物理性能下降以及阻燃等级达不到要求等问题，本发明提供了一种高流动性高抗冲性导电PC复合材料来解决上述问题。
本发明解决问题的技术方案是：
一种高性能无卤阻燃导电PC复合材料，其特征之处在于，包括以下质量份的组分：
其中，阻燃剂为磷酸酯系阻燃剂，抗氧剂起抗氧化以及抗黄变作用。
所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅共聚型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的一种或多种复配。
所述聚碳酸酯重均分子量在20000～50000之间，分子量分布在1～2之间，在温度为300℃、负荷重量为1.2Kg下，所述聚碳酸酯的熔体质量为10～60g/10min。
所述导电介质为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、石墨烯、石墨炔、乙炔炭黑或金纳米颗粒中的一种或多种复配。
所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管,直径在0.7nm～7nm之间，碳纳米管的长径比L/D在500以上。
所述石墨或石墨烯为单层，经过氧化、还原、氨基化、羧基化等过程制备得到。
所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐或苯乙烯-乙烯-丁基共聚物接枝马来酸酐的一种或多种复配。
所述阻燃剂为次磷酸盐系阻燃剂，如乙烯基次磷酸铝阻燃剂、乙烯基次磷酸；磷酸酯系阻燃剂，如1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂(BDP)、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物(RDP)阻燃剂、磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂，如苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；有机硅系阻燃剂，如聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物等其中一种或多种复配。
所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类抗氧剂、等其中一种或多种复配。
还包括抗滴落剂0.05～2份。
本发明的有益效果是，在不影响复合材料成品的各种物理性能指标以及阻燃性能的情况下，提供了一种导电性能优异、抗冲击强度高的无卤阻燃高性能PC导电复合材料。
【具体实施方式】
本发明提供了一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，包括以下重量份的组分：
其中，聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅共聚型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的一种或多种复配。在温度为300℃，负荷重量为1.2Kg下，PC的熔体质量流动速率为10～60g/10min之间。
增韧剂可以是苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、氯化聚乙烯(CPE)或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(SBS-g-MAH)或苯乙烯-乙烯-丁基共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)的一种或多种复配。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代类抗氧剂等其中一种或者多种复配，具有良好的抗氧化和抗黄变效果。
具体的，所述高性能无卤阻燃PC导电复合材料中，所使用的导电介质为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、石墨烯、石墨炔、乙炔碳黑或金纳米颗粒中的一种或者多种复配。碳纳米管可以是单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管,直径在0.7～7nm之间，碳纳米管的长径比L/D在500以上；石墨或石墨烯可以是单层、氧化、还原、氨基化、羧基化等制备得到。
进一步的，阻燃剂为以下阻燃剂中的一种或多种复配：次磷酸盐系阻燃剂，如乙烯基次磷酸铝阻燃剂、乙烯基次磷酸；磷酸酯系阻燃剂，如1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂(BDP)、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物(RDP)阻燃剂、磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂，如苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；有机硅系阻燃剂，如聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物。
该高性能无卤阻燃PC复合材料中还包含有抗滴落剂0.05～2份，抗滴落剂为包覆型PTFE抗滴落材料或非包覆型PTFE抗滴落材料(纯粉型)。
另外，需要特别说明的是，本发明材料中所使用的增韧剂，其中含有与ABS材料中相同的丁二烯的小链段，因此，本发明的材料可将ABS的优良性能与PC结合。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明技术方案。
实施例1
一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，包括以下重量份的组份：67.4份的聚碳酸酯、7份的增韧剂、10份的导电介质、0.3份的抗氧剂、15份的阻燃剂，以及0.3份的抗滴落剂。
具体的，聚碳酸酯为采用光气法合成的双酚A型聚碳酸酯，其重均分子量为20000～50000之间，分子量分布在1～2之间。在温度为260℃、负荷重量为5.0Kg下，聚碳酸酯的熔体质量流动速率为21.4g/10min。
增韧剂为高胶粉类增韧剂。
导电介质为单壁碳纳米管,所述单壁碳纳米管直径在0.7～7nm之间，碳纳米管的长径比L/D在500以上。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
阻燃剂为磷酸酯类液态阻燃剂。
抗滴落剂为非包覆型PTFE抗滴落材料(纯粉型)。
制备该高性能无卤阻燃PC/ABS导电复合材料时，按照上述配比称取相应重量份的组分，将各组分混合均匀后熔融挤出造粒。
实施例2
一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，包括以下重量份的组份：67.1份的聚酯碳酸、7份的增韧剂、10份的导电介质、0.3份的抗氧剂、15份的阻燃剂、0.6份的抗滴落剂。
具体的，聚碳酸酯为采用光气法合成的双酚A型聚碳酸酯，其重均分子量为20000～50000之间，分子量分布在1～2之间。在温度为260℃、负荷重量为5.0Kg下，聚碳酸酯的熔体质量流动速率为19.6g/10min。
增韧剂为高胶粉类增韧剂。
导电介质为单壁碳纳米管,所述单壁碳纳米管直径在0.7～7nm之间，碳纳米管的长径比L/D在500以上。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
阻燃剂为磷酸酯类液态阻燃剂。
抗滴落剂为份的包覆型PTFE抗滴落材料。
制备该高流动性导电聚丙烯复合材料时，按照上述配比称取相应重量份的组分，将各组分混合均匀后熔融挤出造粒。
以上实施例在实施之后,按照相同组分进行再现实施,每个再现例与其对应的实施例的材料、配比、温度等条件完全相同，然后将实施例1、实施例2、再现例1、再现例2熔融挤出造粒后，然后将各实施例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条，按照标准测试所得材料的机械性能，测试结果如表1所示：
表1测试结果
| 测试项目 | 测试标准 | 实施例1 | 再现例1 | 实施例2 | 再现例2 |
| 拉伸强度(Mpa) | ISO 527 | 132.1 | 131.8 | 16 | 130.3 |
| 断裂伸长率(％) | ISO 527 | 4.0 | 4.2 | 110 | 3.8 |
| 弯曲强度(Mpa) | ISO 178 | 131 | 132 | 18 | 132 |
| 弯曲模量(Mpa) | ISO 178 | 4430 | 4460 | 460 | 4320 |
| <![CDATA[冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)]]> | ISO 179 | 11 | 10.2 | 25 | 20.4 |
| 阻燃等级 | UL-94 | 1.2mmV-0 | 1.2mmV-0 | 1.2mmV-0 | 1.2mmV-0 |
| 表面电阻率(Ohm) | IEC 60093 | <![CDATA[7*10<sup>4</sup>]]> | <![CDATA[7*10<sup>4</sup>]]> | <![CDATA[6*10<sup>4</sup>]]> | <![CDATA[6*10<sup>4</sup>]]> |
从实施例1与实施例2的测试结果可知：相对于现有技术中随着ABS材料的含量增加，导致材料成品的物性下降，阻燃等级不合格，本发明的高性能无卤阻燃PC/ABS导电复合材料，通过配方设计，保证了材料的导电性，各种物理性能以及阻燃效果合格。
需指出的是，本发明不限于上述具体实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明的技术方案对上述实施例做出任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征之处在于，包括以下质量份的组分：
聚碳酸酯，50～90份；
导电介质，5～30份；
增韧剂，3～15份；
阻燃剂，5～20份；
抗氧剂，0.05～2份；
其中，阻燃剂为磷酸酯系阻燃剂，抗氧剂起抗氧化以及抗黄变作用。
2.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅共聚型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯的一种或多种复配。
3.根据权利要求2所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯重均分子量在20000～50000之间，分子量分布在1～2之间，在温度为300℃、负荷重量为1.2Kg下，所述聚碳酸酯的熔体质量为10～60g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述导电介质为碳纳米管、导电炭黑、导电石墨、石墨烯、石墨炔、乙炔炭黑或金纳米颗粒中的一种或多种复配。
5.根据权利要求4所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管,直径在0.7nm～7nm之间，碳纳米管的长径比L/D在500以上。
6.根据权利要求4所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述石墨或石墨烯为单层，经过氧化、还原、氨基化、羧基化等过程制备得到。
7.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、氯化聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐或苯乙烯-乙烯-丁基共聚物接枝马来酸酐的一种或多种复配。
8.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为次磷酸盐系阻燃剂，如乙烯基次磷酸铝阻燃剂、乙烯基次磷酸；磷酸酯系阻燃剂，如1,3亚苯基磷酸(2,6-甲苯基)四酯、四苯基双酚A二磷酸酯及其衍生物阻燃剂(BDP)、四苯基间苯二酚二磷酸酯及其衍生物(RDP)阻燃剂、磷酸三苯酯(TPP)阻燃剂；磺酸盐系阻燃剂，如苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)、全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(STB)；有机硅系阻燃剂，如聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物等其中一种或多种复配。
9.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类抗氧剂、等其中一种或多种复配。
10.根据权利要求1所述的一种高性能无卤阻燃PC导电复合材料，其特征在于：还包括抗滴落剂0.05～2份。
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|---|---|---|---|---|
| CN114479400A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种pc/abs合金材料及其制备方法和应用 |
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- 2021-10-27 CN CN202111253395.2A patent/CN116023774A/zh active Pending
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| CN114479400A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种pc/abs合金材料及其制备方法和应用 |
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