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CN104910601B - 一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强pc材料及制备方法 - Google Patents

一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强pc材料及制备方法 Download PDF

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CN104910601B CN201510258819.2A CN201510258819A CN104910601B CN 104910601 B CN104910601 B CN 104910601B CN 201510258819 A CN201510258819 A CN 201510258819A CN 104910601 B CN104910601 B CN 104910601B
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Abstract

本发明提供了一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料及制备方法，其组分及重量份为：聚碳酸酯 50‑80份，无机阻燃剂0‑15份，无卤阻燃剂母粒1‑6份，相容剂 3‑10份，润滑剂0.2‑3份，抗氧剂 0.1‑0.4份，抗滴落剂0.1‑0.3份，玻璃纤维5‑30份，其它助剂 0.2‑1份。制备方法是将干燥后的PC和相容剂及其助剂按比例加入到高速混合机中混料，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，与连续输入的玻璃纤维混炼挤出。本发明实现了高效无卤阻燃、环保的要求，在特定的工艺环境下，制品具有较高的光泽度，在家电、液晶电视及平板电脑上使用广泛。

Description

一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料 及制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种适用于电脑、电视机前壳和中胶框、具有无卤阻燃、高光泽、低收缩、高流动性、高耐热性、高刚性的的无卤阻燃玻纤增强PC合金材料。
背景技术
随着人们生活水平的提高，市场上对家电产品的要求越来越高，塑料制品随之被广泛应用，平板电视、电脑等随着其轻、薄等优势成为人们所喜爱的家电新宠。由于ABS、PS价格优廉、光泽度比较高，一直做为主要的产品在使用，但其产品硬度较低，不能够满足薄壁制品的要求，起不到保护液晶屏幕的要求，所以本发明提供了性能更加优良的无卤阻燃玻纤增强PC制品，其在特殊工艺情况，在保证更好的力学性能下，使制品达到更好的外观要求。
聚碳酸酯（PC）本身性能优良、无色透明、硬度高、抗冲击、耐候性、耐热性好，阻燃V2级，折射指数高，可以应用于透明制品中。但同时由于PC产品流动性差，容易发生耐环境应力开裂，对缺口破坏敏感，所以在生产加工过程中困难较多。甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯（MBS）核-壳型抗冲击改性剂的加入，大大改善了PC产品耐环境应力开裂性。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、HIPS等高光产品由于光泽度较高，被广泛应用于电视机上，但由于产品添加溴系阻燃剂后大大影响光泽度，且熔体流动速率降低，刚性较低，不适用于现代的液晶薄壁制品，所以本发明改变了传统的思路，利用无卤阻燃剂无卤阻燃剂全氟丁基磺酸盐、无机P系阻燃剂与玻璃纤维改性PC，使其在具有无卤环保阻燃特性的同时，增加产品的刚性，再配以特殊工艺，使产品具有ABS、HIPS的表面光泽度。增大产品熔体流动速率的同时，使产品在薄壁制品中得到广泛应用。
随着人们生活水平的日益提高，欧盟WEEE和ROHS的发布，常用的溴、锑系阻燃剂将逐渐的被无卤阻燃剂取代，其在家庭生活中的使用极大的改善了传统的溴系阻燃剂在阻燃过程总释放出的大量的溴化氢（HBr）酸性气体和毒烟，使产品可以在于家电外壳及薄壁制品上使用，达到无卤环保阻燃，高刚性的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明特别涉及了一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，可用来替代ABS等高光产品，极大的改善了传统的溴系阻燃剂在家电行业中的不安全、不环保性，使产品在家电行业中得到广泛应用。
本发明的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，组分及重量份为：聚碳酸酯 50-80份，无机P系阻燃剂5-15份，无卤阻燃剂母粒1-6份，相容剂 3-10份，润滑剂 0.2-3份，抗氧剂 0.1-0.4份，抗滴落剂0.1-0.3份，玻璃纤维5-30份，其它助剂0.2-1份。
进一步的，所述无卤阻燃剂母粒包括聚碳酸酯PC粉末100份，全氟丁基磺酸盐3-8份，抗氧剂0.1-0.3份，抗滴落剂0.1-0.3份。
进一步的，所述无卤阻燃剂母粒的制造方法为将PC粉末、全氟丁基磺酸盐、抗氧剂及抗滴落剂按比例加入到双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机的长径比36:1；挤出机各温区温度为：一段：230-240℃；二段：235-245℃；三段：240-250℃；四段：250-260℃；五段：260-270℃；六段：250-260℃；七段：240-250℃；机头220-240℃。
进一步的，所述相容剂为MBS、POE、SBS、TPE或三元乙丙橡胶中的一种。
进一步的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬质酸钙、硬脂酸锌或PE蜡中的一种或两种复配。
进一步的，所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
进一步的，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯PTFE。
进一步的，所述其它助剂为光稳定剂及硅烷偶联剂；所述光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双(2, 2, 6, 6－四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或双（2,2,6,6-四甲基哌啶基）癸二酸酯。
本发明的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的制备方法，其特征在于，将PC进行干燥处理，将干燥后的PC和相容剂进行初步混合，然后加入P系阻燃剂及阻燃剂母粒、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂及其他助剂按比例加入到高速混合机中混料，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，与连续输入的玻璃纤维混炼挤出。
进一步的，所述混炼挤出过程中双螺杆挤出机的长径比40:1；挤出机各温区温度为；一段：240-250℃；二段：245-255℃；三段：255-265℃；四段：260-275℃；五段：270-280℃；六段：260-270℃；七段：250-260℃；机头220-240℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种平板电脑、电视机专用高光泽无卤阻燃玻纤增强PC合金材料及其制备方法，无卤阻燃剂的加入可以降低现有纯原料在燃烧的时候分解出有害气体，在家庭使用过程中产品易燃的安全隐患，而玻纤的加入在降低材料成本的同时，又可以增加薄壁制品的的硬度，特别在生产液晶电视机的前框与中胶框的时候有利于保护屏幕。由于本发明配方的特殊性，实现了高效无卤阻燃、环保的要求，在特定的工艺环境下，制品具有较高的光泽度，在家电液晶电视上使用广泛。
附图说明
图1. 本发明的一种无卤阻燃玻纤增强PC材料的制备方法的流程示意图。
图2. 本发明的阻燃母粒制造方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
为了达到阻燃、高光泽、低收缩、高流动性、高耐热性、高刚性的目的，本发明的玻纤增强PC合金材料的组分及重量份为：聚碳酸酯PC 50-80份，无卤阻燃剂母粒1-6份，P系阻燃剂5-15份，相容剂 3-10份，润滑剂0.2-3份，抗氧剂 0.1-0.4份，抗滴落剂（即阻燃协效剂） 0.1-0.3份，玻璃纤维5-30份，其它助剂0.2-1。
所述无卤阻燃剂母粒包括聚碳酸酯PC粉末100份，全氟丁基磺酸盐3-8份，抗氧剂0.1-0.3份，抗滴落剂0.1-0.3份。
所述无卤阻燃剂母粒的制造方法为所述无卤阻燃剂母粒的制造方法为将PC粉末与全氟丁基磺酸盐加入到高混机中，加入扩散油进行初混，再将润滑剂、抗氧剂及抗滴落剂按比例加入到高混机中共混，然后在双螺杆挤出机中进行混炼，挤出后进行冷却造粒，得到本发明的无卤阻燃剂母粒。所述双螺杆挤出机的长径比36:1；挤出机各温区温度为：一段：230-240℃；二段：235-245℃；三段：240-250℃；四段：250-260℃；五段：260-270℃；六段：250-260℃；七段：240-250℃；机头220-240℃。
所述其他助剂优选为光稳定剂和硅烷偶联剂KH550。
所述玻璃纤维优选为无碱玻璃纤维T635B。
所述相容剂为MBS、乙烯-辛烯共聚物POE、SBS、TPE、三元乙丙橡胶中的一种。所述MBS为共聚的甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯核-壳型抗冲击改性剂；所述SBS橡胶是一种聚（苯乙烯－丁二烯－苯乙烯）结构的三段嵌段共聚物、所述TPE热塑性弹性体是通过对苯二甲酸1,4-丁二醇 及聚丁醇共聚而成。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硬质酸钙、硬脂酸锌或PE蜡中的一种或两种复配。
所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）等。
所述抗滴落剂（即阻燃协效剂）优选为聚四氟乙烯PTFE。
所述光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合体、双(2, 2,6, 6－四甲基－4 －哌啶基)癸二酸酯或双（2,2,6,6-四甲基哌啶基）癸二酸酯。
本发明中采用全氟丁基磺酸盐为主无卤阻燃剂，外观为白粉末，耐510℃高温，常温容易吸潮。采用无机P系阻燃剂为辅助阻燃剂。两者同时使用可以增加材料的尺寸稳定性能，降低成本，辅助材料的助燃性能。
本发明中玻璃纤维的添加使得材料的刚性的显著提高，偶联剂KH550的加入使得玻纤的极性得到改善，使得材料和玻纤更具有亲和性。润滑体系的加入使得玻纤在与材料的界面混合的过程中玻纤的排列更加的整齐，更加有序的排列；内外润滑剂的加入，使得材料在注塑的过程中使整体的改性料的分子结构更加有序的排列，流动性好，脱膜性能较好，非常适用在本发明的薄壁制品中。
本发明的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的制备方法，是将PC进行干燥处理，将干燥后的PC和相容剂加入到高速混合机中，加入扩散油进行初混，然后按比例加入P系阻燃剂及阻燃剂母粒、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂及其他助剂，进行共混，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中与连续输入的玻璃纤维混炼挤出，挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机进行造粒，得到本发明的高光泽高刚性玻纤增强PC材料。
上述混炼过程中，所述双螺杆挤出机的长径比40:1；挤出机各温区温度为：一段：240-250℃；二段：245-255℃；三段：255-265℃；四段：260-275℃；五段：270-280℃；六段：260-270℃；七段：250-260℃；机头220-240℃。
其中所述扩散油为白油、硅烷偶联剂或硅油的一种。
本发明中所述PC为熔体流动速率在300℃，2.16KG 测试条件下为10g/10min-30g/10min的产品，生产前需要进行干燥，当混好料后要注意密封，尽快使用，材料造粒后在40℃水温中过水冷却后即刻离水，防止生产过程中出现水解现象，影响材料的性能。
实施例1-5
按照如表1所示的配方制备本发明的无卤阻燃剂母粒，按照如表2所示的配方制备本发明的高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，并对制备得到的材料进行性能测试，结果如表3所示。
表1 制备本发明的无卤阻燃剂母粒的组分配方
种类 实施例
PC粉末3025P 100
全氟丁基磺酸盐 5
抗氧剂 0.1
润滑剂 0.2
PTFE 0.1
表2 制备本发明的高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的组分配方
种类 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
PC 76 71 66 60 62
玻璃纤维（T635B） 15 18 20 23 25
无卤阻燃剂母粒 2 3 4 4 4
P系阻燃剂B85C2X 3 4 5 7 5
MBS EXL-2620 3 4 6 7 5
乙撑双硬脂酰胺 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
PE蜡1105A 2 2 1.6 1.8 1.8
抗氧剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
PTFE 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
光稳定剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
KH550 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
表3 本发明制备得到的高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的性能测试结果
实施例 1 2 3 4 5
熔体流动速率/g/min 40.1 43.0 33.3 36.5 30.5
拉伸强度/MPa 46.5 49.8 54.5 55.8 87.4
弯曲强度/Mpa 79.3 89.9 100.2 104.2 119.7
弯曲弹性模量(Mpa) 3783 4135 4762 4876 5012
Charpy缺口冲击强/(kJ/m2) 12.8 14.5 17.8 19.2 16.4
光泽度 91.2 90.8 90.5 89.7 90.5
耐热性能（0.45Mpa） 122.6 123.7 122.1 129.8 118.7
UL94 (1.6mm) V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
相关测试方法和标准：
1.ASTM/D1238：熔体流动速率，《塑料拉伸性能试验方法》。
2. ASTM/D638：拉伸强度测试，《塑料拉伸性能试验方法》。
3. ASTM/D790：弯曲强度测试，《塑料弯曲性能试验方法》。
4. ASTM/D256：冲击性能测试，《硬质塑料冲击试验方法》。
5.GB／T16422.2—1999: 氙灯人工气候老化试验,《塑料实验室光源试验方法第二部分：氙弧灯》
6.阻燃按照UL94实验方法进行。
本发明所述高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特点是无卤环保，不易燃烧，增加了安全系数。由于使用了特殊的双组份润滑剂（乙撑双硬脂酰胺及PE蜡1105A），与P系阻燃剂、全氟丁基磺酸盐阻燃母粒相互复配，制得的产品表面没有浮纤，具有300℃以上的耐热温度，加工范围较宽，易成型；且有很高的熔体流动速率使得产品具有很好的加工性能，可以制成高光薄壁制品，尤其在生产电视机前框和中胶框时由于材料的弯曲模量较高，显现出了其高刚性，增强了对液晶屏幕的保护性；较高的熔体流动速率，使得材料在注塑过程中很容易将一些小的缝隙注塑满，提高了加工性能，可以减少设计壁厚20%。
以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特征在于，组分及重量份为：聚碳酸酯 60-76份，无机P系阻燃剂B85C2X 5-7份，无卤阻燃剂母粒2-4份，相容剂 3-7份，润滑剂包括乙撑双硬脂酰胺0.3份和PE蜡1.6份或1.8份或2份，抗氧剂 0.2份，抗滴落剂0.15份，玻璃纤维15-25份，光稳定剂0.2份，硅烷偶联剂0.5份；所述无卤阻燃剂母粒包括聚碳酸酯PC粉末100份，全氟丁基磺酸盐5份，抗氧剂0.1份，抗滴落剂0.1份，润滑剂0.2份；
所述无卤阻燃剂母粒的制造方法为将PC粉末、全氟丁基磺酸盐、润滑剂、抗氧剂及抗滴落剂按比例加入到双螺杆挤出机中挤出，所述双螺杆挤出机的长径比36:1；挤出机各温区温度为：一段：230-240℃；二段：235-245℃；三段：240-250℃；四段：250-260℃；五段：260-270℃；六段：250-260℃；七段：240-250℃；机头220-240℃；
所述无卤阻燃玻纤增强PC材料在1.6mm壁厚时，阻燃等级UL94为V-0。
2.根据权利要求1所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特征在于，所述相容剂为MBS、POE、SBS、TPE或三元乙丙橡胶中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯PTFE。
5. 根据权利要求1所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料，其特征在于，所述光稳定剂为丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲-1-哌啶醇的聚合体或双(2, 2, 6, 6－四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的制备方法，其特征在于，将PC进行干燥处理，将干燥后的PC和相容剂进行初步混合，然后加入P系阻燃剂及阻燃剂母粒、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂及其他助剂按比例加入到高速混合机中混料，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，与连续输入的玻璃纤维混炼挤出。
7.根据权利要求6所述的一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强PC材料的制备方法，其特征在于，所述混炼挤出过程中双螺杆挤出机的长径比40:1；挤出机各温区温度为；一段：240-250℃；二段：245-255℃；三段：255-265℃；四段：260-275℃；五段：270-280℃；六段：260-270℃；七段：250-260℃；机头220-240℃。
CN201510258819.2A 2015-05-20 2015-05-20 一种高光泽高耐热性及高流动性的无卤阻燃玻纤增强pc材料及制备方法 Active CN104910601B (zh)

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