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CN104387739A - 一种阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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张禾
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刘晓亮
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Abstract

本发明公开一种阻燃的聚碳酸酯材料及其制备方法。所述的阻燃聚碳酸酯材料包括如下按重量份数计算的阻燃：聚碳酸酯100份；硅氧烷共聚聚碳酸酯1-50份；磺酸盐阻燃剂0.05-0.5份；环氧树脂0.5-5份；硅酸盐0.1-5份，抗低落剂0.05-1份，其他助剂0.1-3份；所述阻燃聚碳酸酯材料具有良好阻燃性，同时也有较好的韧性和加工性，其适用于电视机、电子电器等对阻燃性和加工性能要求高的产品。

Description

一种阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子领域，特别涉及一种阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
阻燃聚碳酸酯(PC)有着优异的综合性能，如冲击强度高，透光率高，尺寸稳定性好，易着色，耐老化性好，且具有优良的电绝缘性等，故广泛用于电子、电器、建筑、机械、包装和交通运输等领域。然而，随着电子、电器产品等对其阻燃性能要求的不断提高,需要对PC进行阻燃改性使其阻燃性能进一步提高，通常需要到达厚度1.0mm甚至更薄UL 94/V-0的标准。
目前PC的无卤阻燃较常采用的阻燃剂有磷酸盐、磺酸盐和有机硅等。在PC中添加0.06％-0.08％的PFBS阻燃剂就可以起到很好的阻燃效果，在抗滴落剂的协助下，可以实现UL94V-0/2.5mm,但是当PFBS的含量超过0.1％时阻燃效果下降。然而，单靠添加PFBS是无法满足对阻燃有更高要求的应用。
发明内容
本发明的发明目的，是为了克服现有技术的不足，提供一种阻燃聚碳酸酯材料，该阻燃聚碳酸酯材料具有良好阻燃性，同时也有较好的韧性和加工性。
本发明的另一目的在于提供所述阻燃聚碳酸酯材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述阻燃聚碳酸酯材料的应用。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种阻燃聚碳酸酯材料，所述阻燃聚碳酸酯材料包括如下按重量份数计算的组分：
本发明所述的聚碳酸酯树脂可以通过多个商业来源获取。其中，所述聚碳酸酯可选为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
其中，所述聚碳酸酯可选为重均分子量在17000～40000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为1～50g/10min的聚碳酸酯。
其中，所述聚碳酸酯可选为重均分子量在17000～25000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为3～20g/10min的聚碳酸酯。
其中，在上述的配方范围中，硅氧烷共聚碳酸酯的重量份可以选为1～10份、10～20份、20～30份、30～50份。
其中，所述硅氧烷共聚聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，硅含量为1-15％，重均分子量为17000～30000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为10～50g/10min。
其中，所述硅氧烷共聚聚碳酸酯硅含量为5-10％，重均分子量为17000～22000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为10～22g/10min。
其中，所述磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾PPFBS或二笨砜磺酸盐KSS中的一种或两种复配使用；
其中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，折光指数Rd＝1.56-1.60，环氧当量100-500g/eq。
本发明优环氧当量小的，主要因为环氧当量越小，材料燃烧时环氧基与PC分子链的酯基反应活性越高，从而形成交联网络交联点越多，抗低落效果越好；
其中，所述的抗低落剂主要成分为聚四氟乙烯：纯聚四氟乙烯粉、AS包覆改性的聚四氟乙烯粉、PMMA包覆改性的聚四氟乙烯粉等一种或几种。
其中，所述硅酸盐为滑石粉、二氧化硅、钛白粉等。
所述助剂可以是热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、颜料、染料或其组合。
所述的热稳定剂可以提高材料在加工和使用过程中的耐热老化性能，通常可选自酚类、亚磷酸酯类、硫代酯类的复合物中的一种或几种复配。
所述的光稳定剂可以提高材料在使用过程中的耐光老化性能，可为受阻胺类、苯并三唑类、苯并噁嗪酮类复合物中的一种或几种复配。
所述的脱模剂为低分子酯类硬脂酸、金属皂(Cast、Znst)、硬脂酸复合酯或酰胺类(芥酸酰胺)中的一种或几种复配。
本发明可根据不同的电子电器外壳的结构、技术要求等对上述添加剂进行单独使用，或者复合使用。
作为一种优选方案，所述助剂优选包含抗氧剂(即热稳定剂或光稳定剂)和/或脱模剂。
所述具有阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，包括如下步骤：
将聚碳酸酯树脂等按照一定的比例在高混机中混合均匀，混合机的转速为450～500转/分钟，随即加入到双螺杆挤出机中，在240～260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到阻燃聚碳酸酯材料。
所述阻燃聚碳酸酯材料适用于电视机、电子电器等对阻燃性和加工性能要求高的产品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的阻燃聚碳酸酯材料能实现V-0/1.0mm,阻燃聚碳酸酯材料的流动性和韧性也得到改善，其适用于电视机、电子电器等对阻燃性和加工性要求高的产品。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明阻燃聚碳酸酯制备方法及其应用做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
本发明的实施例采用以下原料：
聚碳酸酯-1，日本出光化学，重均分子量17000，熔融指数约为22g/10min(300℃，1.2kg)，牌号FN 1900；
聚碳酸酯-2，日本出光化学，重均分子量22000，熔融指数约为10g/10min(300℃，1.2kg)，牌号FN 2200；
FG 1700，硅烷共聚聚碳酸酯，日本出光化学，重均分子量17000，熔融指数约为15g/10min(300℃，1.2kg)；
KSS，二笨砜磺酸盐阻燃剂，美国Arichem公司，纯度≥98％；
PFBS-A，全氟丁基磺酸钾阻燃剂，富诺林精细化工有限公司，纯度≥98％；
YD-127，双酚A环氧树脂，国都化工有限公司，折光指数Rd＝1.57，环氧当量190g/eq；
YD-019，双酚A环氧树脂，国都化工有限公司，折光指数Rd＝1.58，环氧当量30g/eq；
HTPUltra5，滑石粉，意大利依米发比，PH＝8.6～9.9，结构式3MgO.4SiO2.H2O；
HB-720，二氧化硅，吉比盛科技实业有限公司，硅氧烷包覆；
钛白粉2233，德国康诺斯公司，硅氧烷和二氧化硅包覆的二氧化钛；
PA-5935，3M公司，抗滴落剂，AS包覆的PTFE；
脱模剂OP蜡，克莱恩公司；
抗氧剂，季戊四醇双硬脂酰双磷磷酸酯，GE塑料精细化学品，Weston 619F；
材料性能测试方法：
(1)燃烧性能：按UL94-2006测试；垂直燃烧按照UL 94相关标准执行。通过计算平均离开火焰后的燃烧时间及低落情况来分析数据；
(2)悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试，A型缺口；
(3)熔体流动速率(MFR)：按ISO1133测试，条件为300℃，1.2Kg；
以下以具体实施例的方式加以说明，所述原料均为重量份。
在本发明中助剂对产品的性能影响不大，对于其它常见的助剂不一一举例。
实施例1～7阻燃PC的制备
将聚碳酸酯树脂、阻燃剂等按照的比例在高混机中混合均匀，混合机的转速为450～500转/分钟，随即加入到双螺杆挤出机中，在240～260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到阻燃聚碳酸酯材料。
将上述的得到的产品在120℃的烘箱里面干燥3-4小时后注塑标准样条，注塑温度为250℃。注塑好的标准样条在25℃，50％的相对湿度下放置24小时后再测试性能。
表1阻燃聚碳酸酯的制备(表中组份含量为重量份)
实施例1～7可见，随着环氧树脂YD-019或YD-127含量的增加，1.5mm厚度的阻燃性能由V-2提高到V-1。抗低落效果明显改善。随着环氧树脂含量的提高，材料的流动性和韧性下降。
实施例8～14和对比例3～4
表2阻燃聚碳酸酯材料的制备及性能测试(表中组份含量为重量份)
从表2的对比例3～4可见，随着硅烷共聚PC含量的增加，PC复合材料的冲击强度和流动性提高，而阻燃性能也有一定的提高。
实施例15～20和对比例5～6
表3阻燃聚碳酸酯材料的制备及性能测试(表中组份含量为重量份)
从表3的对比例5～6可见，在原有的阻燃体系中适当加入硅酸盐可显著提高材料的阻燃性，可以稳定的实现UL 94V-0/1.0mm，而且材料的韧性和流动性良好。
本发明涉及的阻燃聚碳酸酯材料具有良好阻燃性，同时也有较好的韧性和流动性，其适用于电视机、电子电器等对阻燃性和加工性要求高的产品。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述阻燃聚碳酸酯材料包括如下按重量份数计算的组分： 
。
2.如权利要求1权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为17000～40000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为1～50g/10min。 
3.如权利要求1权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述硅氧烷共聚聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯，硅含量为1-15％，重均分子量为17000～30000，熔融指数在300℃，1.2kg的测试条件下为10～50g/10min。 
4.如权利要求1所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾PPFBS或二笨砜磺酸盐KSS中的一种或两种复配使用。 
5.如权利要求1权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂，折光指数Rd＝1.56-1.60，环氧当量100-500g/eq。 
6.如权利要求1权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述硅酸盐为滑石粉、二氧化硅、钛白粉、蒙脱土等。 
7.如权利要求1权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于：所述其他助剂抗氧剂和/或脱模剂。 
8.权利要求1～7中任意一项权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： 
将聚碳酸酯树脂等按照一定的比例在高混机中混合均匀，混合机的转速为450～500转/分钟，随即加入到双螺杆挤出机中，在240～260℃的温度下进行熔融混合，然后造粒、冷却、干燥得到阻燃聚碳酸酯材料。 
9.权利要求1～8中任意一项权利要求所述阻燃聚碳酸酯材料适用于电视机、电子电器等对阻燃性和加工性能要求高的产品。 
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