CN1273538C - 一种环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂，含有(以下均为重量份数)聚碳酸酯树脂100份，阻燃剂0.2～1.0份，复配处理的玻璃纤维10～50份，加工助剂1～5份。本发明还公开了上述树脂的制备方法。本发明环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂与现有技术相比，使用了不含溴、氯和磷元素、属于环保型材料的高效阻燃剂，尽可能的保留了原聚碳酸酯树脂的高性能；同时在使用增强材料玻璃纤维时，利用不同粗细、不同长径比的短切玻璃纤维、粉状玻璃纤维和片状纤维复配处理，使玻璃纤维在改性树脂中的分布呈超低异向性，达到防翘曲和尺寸稳定的效果，在精密机械零部件、办公设备类零部件、电脑接插件、汽车支架结构件等领域得到广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是一种环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种无定形的无毒无味无臭、透明无色的非晶形热塑性工程塑料。其特点是具有综合均衡的机械性能和热性能及电性能，尤其是抗冲击韧性为一般热塑性塑料之冠，而且蠕变性又相当小，尺寸稳定性好。它的耐热性较好，可在-60～120℃下长期使用，热变形温度130～140℃，玻璃化温度149℃，无明显熔点，在220～230℃呈熔融状态，热分解温度大于310℃。可燃性属自熄性树脂。PC树脂玻璃化温度高、吸水率低、收缩率小、尺寸精度高、成型加工时不易氧化降解、电性能优秀。体积电阻率和介电强度与聚酯薄膜相当，介电损耗角正切仅次于聚乙烯和聚苯乙烯，且几乎不受温度影响，因此，它适合于生产在较高温度下工作的电器部件。
聚碳酸酯(PC)具有许多优良的性质，综合性能优异，但也存在某些缺陷如对缺口敏感，易于应力开裂、耐磨损性差、耐老化和耐化学药品能力有限、熔体粘度大，加工流动性差，成型大尺寸和薄壁制件困难，为此需要得到进一步改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服现有技术中的缺点，保留了聚碳酸酯树脂的高性能，不含溴、氯和磷元素，高效阻燃、防翘曲及尺寸稳定的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂。
本发明的另一目的在于提供上述环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂的制备方法。
本发明的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂，含有(以下均为重量份数)聚碳酸酯(PC)树脂100份，阻燃剂0.2～1.0份，复配处理的玻璃纤维10～50份，加工助剂1～5份。另外还可以含有光热稳定剂0.2～2份，偶联剂0.2～1份。其中阻燃剂为反应型全氟代磺酸钾盐类和浆状PC树脂的复配阻燃剂、耐高温反应型高氟代磺酸盐类或它们的混合物；复配处理的玻璃纤维为11～17μm粗、长径比为3～30的短切玻璃纤维、粉状玻璃纤维、片状玻璃纤维或它们的混合物；光热稳定剂为烷基化单酚、烷基化多酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、碱金属或碱土金属的硅酸盐、受阻酚、羟基苯并三唑、肉桂酸酯或它们的混合物；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或它们的混合物；加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、硅油、白矿油、聚硅酮类复合物或它们的混合物。
本发明环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂的制备方法，为将聚碳酸酯树脂、阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和加工助剂在高速搅拌下充分混合，然后将混好的物料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，进行初步混炼，再将复配处理的玻璃纤维引入到已经初步熔融的混合树脂中，在挤出机的螺筒中，物料被螺杆高速剪切和混炼，经机头挤出、拉条、冷却、造粒和包装。其中还可以加入按不同颜色要求而配制的色粉。本发明的制备方法中的螺筒各分区温度应保持在230℃～270℃之间。
本发明中的环保型防翘曲高效阻燃增强PC树脂中的高效阻燃剂的选用非常重要，既要求该阻燃剂具有环保性，同时要求对PC树脂的性能影响尽量小，而且还要耐受高温而不发生分解。本发明中选用的阻燃剂体系，可以避免PC树脂在加工过程中因阻燃剂的不稳定而导致快速降解，同时由于用量极少，对材料的性能影响有限。
本发明的环保型抗翘曲良外观高效阻燃增强PC材料中选用的玻璃纤维均进行过预处理，将短切玻璃纤维、粉状玻璃纤维以及片状玻璃纤维混用，可以使玻璃纤维能达到最佳的增强效果，同时使之在树脂中的分布呈各向同性，使材料在注塑成型时流动方向和垂直于流动方向的收缩率一致，达到尺寸稳定，抗翘曲的目的。
本发明的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂中的复合光热稳定剂的加入主要是防止聚碳酸酯树脂在高温加工过程及以后的使用环境中尽量不发生光热分解，提高其稳定性。
本发明的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂中的偶联剂主要是为了改善树脂和阻燃剂、树脂与树脂之间的相容性。
本发明的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂中的加工助剂，可以有效改善各组分的分散性，降低界面黏附，以利于加工成型。
本发明的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂与现有技术相比，使用了不含溴、氯和磷元素、属于环保型材料的高效阻燃剂，尽可能的保留了原聚碳酸酯树脂的高性能；同时在使用增强材料玻璃纤维时，利用不同粗细、不同长径比的短切玻璃纤维、粉状玻璃纤维和片状纤维复配处理，使玻璃纤维在改性树脂中的分布呈超低异向性，达到防翘曲和尺寸稳定的效果，可以在精密机械零部件(照相机、录像机等各种精密仪器的结构件和外观件)、办公设备类零部件(打印机、复印机、扫描仪的耐热结构件)、电脑接插件、汽车支架结构件等各个领域得到广泛的应用。
具体实施方式
实施例具体的操作步骤为：
1.将PC树脂、阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和加工助剂在高速混料机中按混合均匀。
2.将上面已经混好的物料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，进行初步混炼，然后将复配好的玻璃纤维引入到已经初步熔融的混合树脂中，在挤出机的螺筒中，物料被螺杆高速剪切和混炼，经机头挤出、拉条、冷却、造粒和包装。
其中的螺筒各分区温度应保持在250℃。
实施例1、2、3中各组分及重量份数见表1。
制备的树脂按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，实施例中的物理性能分别按我国国家标准和美国UL标准测试，树脂性能检测结果如表2所示。
表1
| 1 | 2 | 3 | ||
| PC树脂(DOW化学302-05) | 30 | 30 | 30 | |
| PC树脂(日本帝人化成公司L-1250WP) | 40 | 40 | 40 | |
| PC树脂(日本帝人化成公司L-1225WP) | 30 | 30 | 30 | |
| 阻燃剂(日本铃裕化学株式会社R-103) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
| 短切玻璃纤维(OWENS CORNING公司CS04-473-11P) | 15 | 25.8 | 40.2 | |
| 粉体玻璃纤维 | 5 | 8.6 | 13.4 | |
| 片状玻璃纤维 | 5 | 8.6 | 13.4 | |
| 光热稳定剂 | 1010(CIBA公司) | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 168(CIBA公司) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
| 偶联剂 | KH550 | 0.6 | 0.8 | 1 |
| 加工助剂 | EBS(Clariant公司) | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| MJ1029(Garland公司) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| 硅油 | 1 | 1 | 1 | |
表2
| 项目 | 测试标准 | 单位 | 测试结果 | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 玻璃纤维含量 | - | ％ | 20 | 30 | 40 |
| 拉伸屈服强度 | GB1040-92 | MPa | 82 | 96 | 112 |
| 断裂伸长率 | GB1040-92 | ％ | 9 | 5 | 5 |
| 弯曲强度 | GB9341-88 | MPa | 115 | 134 | 156 |
| 弯曲模量 | GB9341-88 | MPa | 5600 | 8360 | 10290 |
| IZOD缺口冲击强度 | GB1843-96 | KJ/m2 | 11.3 | 11.0 | 12.4 |
| 热变形温度(1.82MPa) | GB1634-88 | ℃ | 145 | 148 | 154 |
| 阻燃性(1.6mm) | UL94 | - | V-0 | V-0 | V-0 |
Claims (4)
1、一种环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂，含有以下组分和重量份数：聚碳酸酯树脂100份，阻燃剂0.2～1.0份，复配处理的玻璃纤维10～50份，加工助剂1～5份所述阻燃剂为反应型全氟代磺酸钾盐类和浆状PC树脂的复配物阻燃剂、耐高温反应型高氟代磺酸盐类或它们的混合物；所述复配处理的玻璃纤维为11～17μm粗、长径比为3～30的短切玻璃纤维、粉状玻璃纤维、片状玻璃纤维或它们的混合物；所述加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、硅油、白矿油、聚硅酮类复合物或它们的混合物。
2、根据权利要求1所述的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂，其特征在于含有光热稳定剂0.2～2份；所述光热稳定剂为烷基化单酚、烷基化多酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、碱金属或碱土金属的硅酸盐、受阻酚、羟基苯并三唑、肉桂酸酯或它们的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂，其特征在于含有偶联剂0.2～1份；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或它们的混合物。
4、制备权利要求3所述的环保型防翘曲高效阻燃增强聚碳酸酯树脂的方法，为将聚碳酸酯树脂、阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和加工助剂在高速搅拌下充分混合，然后将混好的物料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，进行初步混炼，再将复配处理的玻璃纤维引入到已经初步熔融的混合树脂中，在挤出机的螺筒中，物料被螺杆高速剪切和混炼，经机头挤出、拉条、冷却、造粒和包装。
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