專利名稱：具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚碳酸酯，特別是涉及具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯及其 制備方法，該具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯可用作抗劃傷高光澤的阻燃塑料部 件。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕 變和尺寸穩(wěn)定性，且耐熱、吸水率低、無(wú)毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好 透明性的產(chǎn)品。PC樹(shù)脂銷量位居5大通用工程塑料之首，也是近年來(lái)增長(zhǎng)速度最快的通用 工程塑料品種。目前PC廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療 保健等領(lǐng)域。然而，PC的表面硬度和光澤度不足，限制了其進(jìn)一步拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。近年由 于電子電器行業(yè)對(duì)電器的塑料外殼的美觀要求越來(lái)越高，要求塑料部件具有較高的光澤度 和較高的表面硬度從而具備抗劃傷的性能。因此賦予PC較高的表面硬度和光澤度是十分 必要的，并可進(jìn)一步促進(jìn)其在電子電器、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，出于對(duì)防火安全的考慮， 許多應(yīng)用場(chǎng)合要求PC具有阻燃性能。因此，具有高表面硬度和光澤度的阻燃聚碳酸酯對(duì)滿 足市場(chǎng)對(duì)于抗劃傷高光的阻燃塑料部件的需要是很有意義的。美國(guó)專利US 6476158 Bl公開(kāi)了一種具有高光澤度的聚碳酸酯的制備方法。該方 法將聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、紫外光吸收劑、抗氧劑一起擠出造粒，制得具有高 光澤度的聚碳酸酯。由于聚碳酸酯重量份數(shù)為10 90份，所得產(chǎn)品具有較好的光澤度，其 60°光澤度大于等于80 %。但是，由于所添加的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的硬度較小，因此對(duì) 塑料的硬度不但沒(méi)有改善，反而有所損害，所得的具有高光澤度的聚碳酸酯不具備較高的 硬度，而且該材料不具有阻燃性能。該材料不能用作抗劃傷的高光阻燃塑料部件，因而限制 了其進(jìn)一步的應(yīng)用。美國(guó)專利US 5280070公開(kāi)了一種聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯共混材料的制備 方法。該方法將聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、抗氧劑一起擠出造粒，制得的聚碳酸酯和聚 甲基丙烯酸甲酯共混材料具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于120°C。由于 聚碳酸酯的重量份數(shù)為10 90份，所得產(chǎn)品具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。但所得產(chǎn)品的 不具備阻燃性能，無(wú)法用作高光阻燃塑料部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種具有高表面硬度與光澤度的阻燃 聚碳酸酯材料，以使其可用作抗劃傷的高光阻燃塑料部件，拓寬其在電子電器、汽車等領(lǐng)域 的應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的在于提供上述具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯材料 的制備方法。本發(fā)明的目的可通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯，按重量份數(shù)計(jì)，其原料配方組成為78 85. 4份樹(shù)脂、8 15份阻燃劑、6份相容劑、0. 3 0. 5份抗滴劑和0. 3 0. 5份 抗氧劑；所述的樹(shù)脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照質(zhì)量比4 1組成；所述聚碳酸 酯為雙酚A型聚碳酸酯，數(shù)均分子量為80000 lOOOOOg/mol ；聚甲基丙烯酸甲酯的數(shù)均分 子量為 500000 800000g/mol ；所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈共聚物和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物按質(zhì)量比 1 1組成，其中乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的質(zhì)量百分比含量為25%，熔融指 數(shù)為0. 4g/10min ；苯乙烯-丙烯腈共聚物中丙烯腈的質(zhì)量百分比為20%，熔融指數(shù)為4 6g/10min ；所述的抗滴劑為聚四氟乙烯數(shù)均分子量為4000000g/mol ；所述的抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷 酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯按摩爾比1 2組成；所述的阻燃劑為間苯二酚縮聚芳基磷酸酯。所述的具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯的硬度達(dá)到3Η級(jí)，60°光澤度 大于90%，阻燃性能達(dá)UL94 VO級(jí)。具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯的制備方法，包括以下步驟(1)將重量份數(shù)為78 85. 4份的樹(shù)脂、8 15份的阻燃劑、6份的相容劑、0. 3 0. 5份的抗滴劑和0. 3 0. 5份的抗氧劑，其中樹(shù)脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照重 量比4 1組成，在溫度80 120°C下烘干后，混合均勻；(2)在250°C 270°C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，制得具有高表面硬度與光澤度的阻 燃聚碳酸酯。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果由于聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯的相容性較好，若將兩者直接共混，聚甲基丙 烯酸甲酯分子鏈均勻分布在聚碳酸酯樹(shù)脂內(nèi)部，材料可具有優(yōu)良的力學(xué)性能，可在一定程 度上提高材料的光澤度，但對(duì)共混材料的表面硬度提高不明顯。本發(fā)明利用苯乙烯_丙烯 腈共聚物和乙烯_丙烯酸甲酯共聚物兩種物質(zhì)作為相容劑。苯乙烯_丙烯腈共聚物中的丙 烯腈基元、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的丙烯酸甲酯基元與聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯 具有良好的相容性，可對(duì)體系起到相容作用；而苯乙烯基元和乙烯基元卻與聚碳酸酯和聚 甲基丙烯酸甲酯的相容性差，由此利用這兩種相容劑可以到達(dá)部分相容的作用。一方面利 用兩種相容劑與樹(shù)脂的相容作用，使聚甲基丙烯酸甲酯在聚碳酸酯基體內(nèi)部分散均勻、形 成網(wǎng)絡(luò)狀，從而保證體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。另一方面，充分利用兩種相容劑的部分相容 作用使一部分聚甲基丙烯酸甲酯富集于體系的表面，從而充分發(fā)揮聚甲基丙烯酸甲酯表面 硬度高的作用，大大地改善體系的表面硬度，并可有效地提高體系的光澤度。阻燃劑的加入 可賦予材料優(yōu)良的阻燃性能?？寡鮿┑募尤肟杀苊獠牧显诩庸み^(guò)程中出現(xiàn)氧化降解及由此 產(chǎn)生的性能下降。純聚碳酸酯的表面硬度為H級(jí)，將其直接與聚甲基丙烯酸甲酯共混后的 表面硬度為1 2H級(jí)；而利用本發(fā)明制備的共混材料的表面硬度達(dá)3H級(jí)。具體實(shí)施方法為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的論述，但需要說(shuō)明的是，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例1將原料充分烘干后，稱取780克樹(shù)脂、150克間苯二酚縮聚芳基磷酸酯、30克苯乙 烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的質(zhì)量百分比為20%，熔融指數(shù)為4g/10min)、30克乙 烯-丙烯酸甲酯共聚物、5克聚四氟乙烯(數(shù)均分子量為4000000g/mol)、5克抗氧劑(四 (β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基) 酯摩爾比1 2)，其中780克樹(shù)脂由624克聚碳酸酯(分子量為80000g/mol)和156克聚 甲基丙烯酸甲酯(分子量為500000g/mol)組成；將上述組份混合均勻，然后將所得混合物 在雙螺桿擠出機(jī)中于260°C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品。性能測(cè)試樣品的光澤度按照《ASTM D2457塑料薄膜鏡向光澤的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》測(cè)試；樣品 的硬度按《ASTM D3363硬度測(cè)試方法》測(cè)試；樣品的彎曲強(qiáng)度按《ASTM D790塑料彎曲強(qiáng)度 測(cè)試方法》測(cè)試；垂直燃燒性能按照ANSI/UL94測(cè)試，所得樣品的60°光澤度為93%，硬度 為3H，彎曲強(qiáng)度達(dá)109MPa，阻燃性能達(dá)到V-O級(jí)。純聚碳酸酯的表面硬度為H級(jí)，將其直接 與聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度為1 2H級(jí)。實(shí)施例2將原料充分烘干后，稱取854克樹(shù)脂、80克間苯二酚縮聚芳基磷酸酯、30克苯乙 烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的質(zhì)量百分比為20%，熔融指數(shù)為5g/10min)、30克乙 烯-丙烯酸甲酯共聚物、3克聚四氟乙烯(數(shù)均分子量為4000000g/mol)、3克抗氧劑(四 (β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基) 酯摩爾比1 2)，其中854克樹(shù)脂由683.2克聚碳酸酯(分子量為10000(^/11101)、170.8克 聚甲基丙烯酸甲酯(分子量為800000g/mol)組成；將上述組份混合均勻，然后將所得混合 物在雙螺桿擠出機(jī)中于270°C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品。性能測(cè)試樣品的光澤度按照《ASTM D2457塑料薄膜鏡向光澤的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》測(cè)試；樣品 的硬度按《ASTM D3363硬度測(cè)試方法》測(cè)試；樣品的彎曲強(qiáng)度按《ASTM D790塑料彎曲強(qiáng)度 測(cè)試方法》測(cè)試；垂直燃燒性能按照ANSI/UL94測(cè)試，所得樣品的60°光澤度為95%，硬度 為3H，彎曲強(qiáng)度達(dá)108MPa，阻燃性能達(dá)到V-O級(jí)。純聚碳酸酯的表面硬度為H級(jí)，將其直接 與聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度為1 2H級(jí)。實(shí)施例3將原料充分烘干后，稱取800克樹(shù)脂、132克間苯二酚縮聚芳基磷酸酯、30克苯乙烯-丙烯腈共聚物(共聚物中丙烯腈的質(zhì)量百分比為20%，熔融指數(shù)為6g/10min)、30克乙 烯-丙烯酸甲酯共聚物、4克聚四氟乙烯(數(shù)均分子量為4000000g/mol)、4克抗氧劑(四 (β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基) 酯摩爾比1 2)，其中800克樹(shù)脂由640克聚碳酸酯(分子量為90000g/mol)、160克聚甲 基丙烯酸甲酯(分子量為650000g/mol)組成；將上述組份混合均勻，然后將所得混合物在 雙螺桿擠出機(jī)中于250°C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品。性能測(cè)試樣品的光澤度按照《ASTM D2457塑料薄膜鏡向光澤的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》測(cè)試；樣品的硬度按《ASTM D3363硬度測(cè)試方法》測(cè)試；樣品的彎曲強(qiáng)度按《ASTM D790塑料彎曲強(qiáng)度測(cè)試方法》測(cè)試；垂直燃燒性能按照ANSI/UL94測(cè)試，所得樣品的60°光澤度為94，硬度為 3H，彎曲強(qiáng)度達(dá)105MPa，阻燃性能達(dá)到V-O級(jí)。純聚碳酸酯的表面硬度為H級(jí)，將其直接與 聚甲基丙烯酸甲酯共混后的表面硬度為1 2H級(jí)。
權(quán)利要求
一種具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)，該具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯的原料配方組成為78～85.4份樹(shù)脂、8～15份阻燃劑、6份相容劑、0.3～0.5份抗滴劑和0.3～0.5份抗氧劑；所述的樹(shù)脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照質(zhì)量比4∶1組成；所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯，數(shù)均分子量為80000～100000g/mol；聚甲基丙烯酸甲酯的數(shù)均分子量為500000～800000g/mol；所述的相容劑為苯乙烯—丙烯腈共聚物和乙烯—丙烯酸甲酯共聚物按質(zhì)量比1∶1組成，其中乙烯—丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的質(zhì)量百分比含量為25％，熔融指數(shù)為0.4g/10min；苯乙烯—丙烯腈共聚物中丙烯腈的質(zhì)量百分比為20％，熔融指數(shù)為4～6g/10min；所述的抗滴劑為聚四氟乙烯數(shù)均分子量為4000000g/mol；所述的抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按摩爾比1∶2組成；所述的阻燃劑為間苯二酚縮聚芳基磷酸酯。
2.如權(quán)利要求1所述的具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯，其特征在于所述 的具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯的硬度達(dá)到3Η級(jí)，60°光澤度大于90%，阻燃 性能達(dá)UL94V0級(jí)。
3.權(quán)利要求1所述的具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯的制備方法，其特征在 于包括以下步驟(1)將重量份數(shù)為78 85.4份的樹(shù)脂、8 15份的阻燃劑、6份的相容劑、0. 3 0. 5 份的抗滴劑和0. 3 0. 5份的抗氧劑，其中樹(shù)脂由聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯按照重量 比4 1組成，在溫度80 120°C下烘干后，混合均勻；(2)在250°C 270°C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，制得具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚 碳酸酯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯材料及制備方法，按重量份數(shù)計(jì)，該具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯由78～85.4份的樹(shù)脂、8～15份的阻燃劑、6份的相容劑、0.3～0.5份的抗滴劑和0.3～0.5份的抗氧劑組成。其制備方法是將各組分混合均勻，然后在250℃～270℃下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，制得具有高表面硬度與光澤度的阻燃聚碳酸酯。在相容劑的作用下，聚甲基丙烯酸甲酯在聚碳酸酯基體內(nèi)部分散均勻、形成網(wǎng)絡(luò)狀，從而保證體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能，本發(fā)明配方改善體系的表面硬度，并可有效地提高體系的光澤度。本發(fā)明材料可用作抗劃傷高光澤的阻燃塑料部件。
文檔編號(hào)C08L23/08GK101812225SQ201010142149
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者吳水珠, 宋湘怡, 曾鈁, 趙建青 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)