一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，由按重量份數(shù)計(jì)量的PC樹(shù)脂75~93份、耐寒增韌劑5~10份、阻燃劑1.1~5.5份、協(xié)效阻燃劑0.5~5份、抗氧劑0.4~2份、紫外線吸收劑0.2~0.5份和抗滴落劑0.2~0.6份組成。本發(fā)明產(chǎn)品具有良好的阻燃性能，1.5mm/3.0mm厚度樣條的阻燃達(dá)到UL94V-0級(jí)別，選用的聚四氟乙烯能防止產(chǎn)品熔化滴落并可提高產(chǎn)品的阻燃性能，在減少阻燃劑使用量的同時(shí)進(jìn)一步保證了產(chǎn)品阻燃達(dá)到UL94V-0級(jí)別要求，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)在較高沖擊強(qiáng)度的情況下產(chǎn)品的其他機(jī)械性能不受影響，其綜合性能優(yōu)異；產(chǎn)品還具有良好的耐低溫性和加工性能等特點(diǎn)，該合金材料適用于滿(mǎn)足工業(yè)、交通運(yùn)輸、軍工和航天等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種無(wú)南阻燃耐寒聚碳酸酯合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及阻燃高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，本發(fā)明還涉及該無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯PC是一種主鏈含碳酸酯鍵的聚合物，按照酯基結(jié)構(gòu)的不同，可分為脂肪族、芳香族、脂肪-芳香族等類(lèi)型，目前應(yīng)用最廣的為芳香族，獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。芳香族聚碳酸酯具有光學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好和沖擊強(qiáng)度優(yōu)良等特性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。
[0003]隨著人們生活水平及安全意識(shí)的提高，產(chǎn)品的阻燃性能越來(lái)越受到人們的關(guān)注，芳香族聚碳酸酯雖然具有上述提及的優(yōu)點(diǎn)，然而其阻燃性能差，未改性的芳香族聚碳酸酯雖然具有一定的阻燃性，但其UL 94僅達(dá)到V-2或HB級(jí)別，氧指數(shù)一般為24~28，無(wú)法滿(mǎn)足阻燃要求苛刻的場(chǎng)所。另外，芳香族聚碳酸酯分子鏈剛性大、加工流動(dòng)性能差，易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)，芳香族聚碳酸酯玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，一般約為150°C，在低溫環(huán)境中其機(jī)械性能較差，特別是沖擊性能的大幅度降低，嚴(yán)重影響了其在低溫沖擊要求較高場(chǎng)合的使用。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提出一種具有高性能、高阻燃、耐低溫、高抗沖和良好加工性能等特點(diǎn)的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，該合金材料可以滿(mǎn)足工業(yè)、交通運(yùn)輸、軍工和航天等領(lǐng)域的要求。
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，由如下重量份數(shù)的原料組成:
PC樹(shù)脂75~93份
耐寒增韌劑5~10份
阻燃劑1.1~5.5份
協(xié)效阻燃劑0.5~5份
抗氧劑0.4^2份
紫外線吸收劑0.2^0.5份
抗滴落劑0.2^0.6份。
[0007]所述PC樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率MI=8~15g/min。
[0008]所述耐寒增韌劑為MBS類(lèi)增韌劑。
[0009]所述阻燃劑由重量比為1: (5~5O)的磺酸鹽阻燃劑和磷酸酯阻燃劑組成，磺酸鹽阻燃劑為二苯基砜磺酸鹽、全氟丁基磺酸鹽、HES阻燃劑、STB阻燃劑和NAST阻燃劑中的任一種或幾種的組合；磷酸酯阻燃劑為PX202阻燃劑。
[0010]所述協(xié)效阻燃劑為有機(jī)硅阻燃劑。
[0011]所述抗氧劑由按重量份數(shù)計(jì)量的主抗氧劑0.2^1份和輔助抗氧劑0.2^1份組成，主抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1010和抗氧劑1098中的任一種或幾種的組合，輔助抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑412S中的任一種或兩種的組合。
[0012]所述紫外吸收劑為UV-328、UV-329、UV-234和UV-531中的任一種或幾種的組合。
[0013]所述抗滴落劑為經(jīng)表面燒結(jié)處理的聚四氟乙烯。
[0014]一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的制備方法，其步驟如下:
(1)將PC樹(shù)脂在溫度為120°C的條件下干燥4~8h；
(2)將原料混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，其中，熔融混煉的轉(zhuǎn)速為40(Tl000r/min、時(shí)間為5~lOmin、溫度為 250~290°C ；
(3)采用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)溫度為55飛5°C的水冷卻后進(jìn)行切粒，切粒過(guò)程中轉(zhuǎn)速為 60(T800r/min。
[0015]步驟(3)中平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿的直徑為3(T75mm、螺桿長(zhǎng)徑比(20~36): 1、壓縮比為(2.1~2.5): 1、轉(zhuǎn)速為 220~350r/min。
[0016]本發(fā)明阻燃劑為磺酸鹽阻燃劑、磷酸酯阻燃劑和有機(jī)硅阻燃劑的混合物，磺酸鹽阻燃劑具有加快PC樹(shù)脂成炭和促進(jìn)PC交聯(lián)的作用，有機(jī)硅阻燃劑可提高PC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性以及促進(jìn)炭形成的作用，磷酸酯阻燃劑具有高流動(dòng)性，可改善加工流動(dòng)性，該三種阻燃劑復(fù)配使用時(shí)賦予了本發(fā)明產(chǎn)品高阻燃性和良好的加工流動(dòng)性，1.5mm/3.0mm厚度樣條的阻燃達(dá)到UL 94 V-O級(jí)別，同時(shí)加工性能大大被改善。
[0017]本發(fā)明添加的MBS類(lèi)耐寒增韌劑賦予了產(chǎn)品良好的耐低溫性能、抗疲勞性能及加工穩(wěn)定性等特性，改善了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品變黃的問(wèn)題，在低溫環(huán)境中本發(fā)明產(chǎn)品的沖擊性能強(qiáng)。
[0018]本發(fā)明選用的抗滴落劑聚四氟乙烯能防止熔化滴落并進(jìn)一步提高產(chǎn)品的阻燃性能，在減少阻燃劑使用量的同時(shí)保證了產(chǎn)品阻燃達(dá)到UL 94 V-O級(jí)別要求，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明具體揭示了一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，由如下重量份數(shù)的原料組成:
PC樹(shù)脂75~93份
耐寒增韌劑5~10份
阻燃劑1.1~5.5份
協(xié)效阻燃劑0.5飛份
抗氧劑0.4^2份
紫外線吸收劑0.2^0.5份
抗滴落劑0.2、.6份。
[0020]本發(fā)明中，所述PC樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率MI=8~15g/min。所述耐寒增韌劑為MBS類(lèi)增韌劑，該種耐寒增韌劑的低溫增韌效果優(yōu)異，可大幅度提高基體樹(shù)脂在低溫下的沖擊性能，提高產(chǎn)品的耐應(yīng)力開(kāi)裂性，并對(duì)其他機(jī)械性能影響甚微，綜合性能優(yōu)異，同時(shí)在基體樹(shù)脂中具有良好的分散性能，對(duì)基體樹(shù)脂的樹(shù)脂流動(dòng)性影響甚微，不影響材料材料的后期注塑加工。耐寒增韌劑具體選自美國(guó)羅門(mén)哈斯公司生產(chǎn)的EXL-2602，發(fā)過(guò)阿科瑪公司生產(chǎn)的E920,日本鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的M711和M721，及韓國(guó)LG化學(xué)公司生產(chǎn)的EM500A，上述耐寒增韌劑可以一種單獨(dú)使用，也可幾種組合使用。
[0021]本發(fā)明中，起阻燃作用的有阻燃劑及協(xié)效阻燃劑，阻燃劑由磺酸鹽阻燃劑和磷酸酯阻燃劑組成，兩者的重量比為1: (5~50)，磺酸鹽阻燃劑具有加快PC樹(shù)脂成炭和促進(jìn)PC交聯(lián)的作用，磷酸酯阻燃劑具有高流動(dòng)性，可改善加工流動(dòng)性，協(xié)效阻燃劑為有機(jī)硅阻燃劑，有機(jī)硅阻燃劑可提高PC樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性以及促進(jìn)炭形成的作用，該三種阻燃劑組合使用時(shí)賦予了本發(fā)明產(chǎn)品高阻燃性和良好的加工流動(dòng)性，1.5mm/3.0mm厚度樣條的阻燃達(dá)到UL 94 V-O級(jí)別，同時(shí)加工性能大大被改善。磺酸鹽阻燃劑選自二苯基砜磺酸鹽、全氟丁基磺酸鹽、HES阻燃劑、STB阻燃劑和NAST阻燃劑，有機(jī)硅阻燃劑為協(xié)效硅阻燃劑，具體選自道康寧DC-8008、道康寧FCA-107和道康寧FCA-117，及信越KR-2710 ;磷酸酯阻燃劑為日本八大磷酸酯阻燃劑之一的PX202阻燃劑。上述阻燃劑可以選各類(lèi)中的一種進(jìn)行復(fù)配，也可選各類(lèi)中的幾種進(jìn)行復(fù)配，選用幾種復(fù)配是阻燃效果更好。
[0022]本發(fā)明中，抗氧劑由主抗氧劑和輔助抗氧劑組成，主抗氧劑及輔助抗氧劑的重量份數(shù)均為0.2-1份，主抗氧劑與輔助抗氧劑混合使用時(shí)發(fā)生協(xié)同作用而提高產(chǎn)品的熱氧穩(wěn)定性，同時(shí)更有效地抑制了產(chǎn)品的熱降解和氧化降解，輔助抗氧劑還可以提高產(chǎn)品的加工穩(wěn)定性能。所述主抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1010和抗氧劑1098中的任一種或幾種的組合，輔助抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑412S中的任一種或兩種的組合。
[0023]此外，為了防止產(chǎn)品被有害的紫外光破壞而導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黃發(fā)黑，制備過(guò)程中還添加了紫外線吸收劑，紫外吸收劑具體選自UV-328、UV-329、UV-234和UV-531中的任一種或幾種的組合，所選用的紫外線吸收劑可削弱紫外光對(duì)產(chǎn)品顏色的破壞，進(jìn)而防止產(chǎn)品發(fā)黃發(fā)黑現(xiàn)象。
[0024]另外，本發(fā)明中還添加了抗滴落劑，所述抗滴落劑為經(jīng)表面燒結(jié)處理的聚四氟乙烯，聚四氟乙烯通常是在受到螺桿剪切力的作用下纖維化而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而起到防滴落的作用，本發(fā)明選用的抗滴落劑聚四氟乙烯進(jìn)行了表面燒結(jié)處理，提高了產(chǎn)品的流動(dòng)性和分散性，使產(chǎn)品在預(yù)混合過(guò)程中中提前纖維化。本發(fā)明添加的抗滴落劑能防止熔化滴落并進(jìn)一步提高產(chǎn)品的阻燃性能，在減少阻燃劑使用量的同時(shí)保證了產(chǎn)品阻燃達(dá)到UL 94V-O級(jí)別要求，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0025]本發(fā)明所使用的原料均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)原料，均可由市購(gòu)得到。
[0026]一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的制備方法，其步驟如下:
(1)將PC樹(shù)脂在溫度為120°C的條件下干燥4~8h，含水率控制在0.02%以下；(2)按照配方比例將PC樹(shù)脂、耐寒增韌劑、阻燃劑、協(xié)效阻燃劑、抗氧劑、紫外線吸收劑和抗滴落劑混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，其中，熔融混煉的轉(zhuǎn)速為40(Tl000r/min、時(shí)間為5~lOmin、溫度為25(T290°C ；(3)采用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)溫度為55飛5°C的水冷卻后進(jìn)行切粒，切粒過(guò)程中轉(zhuǎn)速為600-800r/min。切?？刹捎们辛C(jī)進(jìn)行，也可采用其他切粒設(shè)備；平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿的直徑為30-75mm、螺桿長(zhǎng)徑比(20-36): 1、壓縮比為(2.1-2.5): 1、轉(zhuǎn)速為220~350r/min。
[0027]為了本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，一下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例1稱(chēng)取0.1份的二苯基砜磺酸鹽及1份的PX202阻燃劑，混合均勻后得到本實(shí)施例用阻燃劑；稱(chēng)取0.2份的抗氧劑1076和0.2份的抗氧劑168作為本實(shí)施例用的抗氧劑。
[0029]配方中其他組分各取:PC樹(shù)脂75份、EXL-2602 5份、道康寧DC-8008 0.5份、UV-328 0.2份和聚四氟乙烯0.2份。
[0030]將PC樹(shù)脂放置于溫度為120°C的條件下進(jìn)行干燥4~8h，其含水率保證在0.02%以下，然后將上述各原料組分進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉過(guò)程中轉(zhuǎn)速為400r/min、溫度為250°C、時(shí)間為5min ;采用平行雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行擠出，采用溫度為55 °C的水冷卻,然后進(jìn)行切粒。
[0031]其中，平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿各參數(shù)為:直徑為30mm、螺桿長(zhǎng)徑比20: 1、壓縮比為
2.1: 1、轉(zhuǎn)速為 220r/min。
[0032]實(shí)施例2
稱(chēng)取0.3份的HES阻燃劑及3份的PX202阻燃劑，混合均勻后得到本實(shí)施例用阻燃劑；稱(chēng)取0.5份的抗氧劑1098和0.8份的抗氧劑168作為本實(shí)施例用的抗氧劑。[0033]配方中其他組分各取:PC樹(shù)脂80份、E920 6份、道康寧FCA-107 2份、UV-3290.3份和聚四氟乙烯0.3份。
[0034]將PC樹(shù)脂放置于溫度為120°C的條件下進(jìn)行干燥5h，其含水率保證在0.02%以下，然后將上述各原料組分進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉過(guò)程中轉(zhuǎn)速為600r/min、溫度為260°C、時(shí)間為6min ;采用平行雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行擠出，采用溫度為60 °C的水冷卻,然后進(jìn)行切粒。
[0035]其中，平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿各參數(shù)為:直徑為45mm、螺桿長(zhǎng)徑比25: 1、壓縮比為
2.2: 1、轉(zhuǎn)速為 260r/min。
[0036]實(shí)施例3
稱(chēng)取0.5份的全氟丁基磺酸鹽及1份的PX202阻燃劑，混合均勻后得到本實(shí)施例用阻燃劑；稱(chēng)取0.8份的抗氧劑1010和0.5份的抗氧劑412S作為本實(shí)施例用的抗氧劑。
[0037]配方中其他組分各取:PC樹(shù)脂85份、M711 8份、道康寧FCA-117 3.5份、UV-234
0.4份和聚四氟乙烯0.4份。
[0038]將PC樹(shù)脂放置于溫度為120°C的條件下進(jìn)行干燥6h，其含水率保證在0.02%以下，然后將上述各原料組分進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉過(guò)程中轉(zhuǎn)速為800r/min、溫度為280°C、時(shí)間為8min ;采用平行雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行擠出，采用溫度為60 °C的水冷卻,然后進(jìn)行切粒。
[0039]其中，平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿各參數(shù)為:直徑為60mm、螺桿長(zhǎng)徑比30: 1、壓縮比為
2.4: 1、轉(zhuǎn)速為 300r/min。
[0040]實(shí)施例4
稱(chēng)取0.1份的NAST阻燃劑及5份的PX202阻燃劑，混合均勻后得到本實(shí)施例用阻燃劑；稱(chēng)取1份的抗氧劑1010和1份的抗氧劑412S作為本實(shí)施例用的抗氧劑。
[0041]配方中其他組分各取:PC樹(shù)脂93份、EM500A 10份、信越KR-2710 5份、UV-531
0.5份和聚四氟乙烯0.6份。
[0042]將PC樹(shù)脂放置于溫度為120°C的條件下進(jìn)行干燥8h，其含水率保證在0.02%以下，然后將上述各原料組分進(jìn)行混合，混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，熔融混煉過(guò)程中轉(zhuǎn)速為1000r/min、溫度為290°C、時(shí)間為IOmin ;采用平行雙螺桿擠出機(jī)對(duì)物料進(jìn)行擠出，采用溫度為65°C的水冷卻,然后進(jìn)行切粒。
[0043]其中，平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿各參數(shù)為:直徑為75mm、螺桿長(zhǎng)徑比36: 1、壓縮比為
2.5: 1、轉(zhuǎn)速為 350r/min。
[0044]對(duì)上述實(shí)施例所得的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。_______
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，由如下重量份數(shù)的原料組成: PC樹(shù)脂75~93份 耐寒增韌劑 5~10份 阻燃劑1.1-5.5份 協(xié)效阻燃劑 0.5飛份 抗氧劑0.4-2份 紫外線吸收劑 0.2-0.5份 抗滴落劑0.2-0.6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述PC樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率MI=8~15g/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述耐寒增韌劑為MBS類(lèi)增韌劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述阻燃劑由重量比為1: (5飛O)的磺酸鹽阻燃劑和磷酸酯阻燃劑組成，磺酸鹽阻燃劑為二苯基砜磺酸鹽、全氟丁基磺酸鹽、HES阻燃劑、STB阻燃劑和NAST阻燃劑中的任一種或幾種的組合；磷酸酯阻燃劑為PX202阻燃劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述協(xié)效阻燃劑為有機(jī)硅阻燃劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述抗氧劑由按重量份數(shù)計(jì)量的主抗氧劑0.2^1份和輔助抗氧劑0.2^1份組成，主抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1010和抗氧劑1098中的任一種或幾種的組合,輔助抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑412S中的任一種或兩種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述紫外吸收劑為UV-328、UV-329、UV-234和UV-531中的任一種或幾種的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金，其特征在于:所述抗滴落劑為經(jīng)表面燒結(jié)處理的聚四氟乙烯。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的制備方法，其步驟如下: (1)將PC樹(shù)脂在溫度為120°C的條件下干燥4~8h； (2)將原料混合均勻后進(jìn)行熔融混煉，其中，熔融混煉的轉(zhuǎn)速為400-l000r/min、時(shí)間為5~lOmin、溫度為 250~290°C ； (3)采用平行雙螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)溫度為55-65°C的水冷卻后進(jìn)行切粒，切粒過(guò)程中轉(zhuǎn)速為 60(T800r/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)鹵阻燃耐寒聚碳酸酯合金的制備方法，其特征在于:步驟(3)中平行雙螺桿擠出機(jī)螺桿的直徑為30-75mm、螺桿長(zhǎng)徑比(20-36):1、壓縮比為(2.1-2.5): 1、轉(zhuǎn)速為 220~350r/min。
【文檔編號(hào)】C08K13/02GK103509326SQ201310449232
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】葉盾, 李駿, 何燕嶺, 楊海民, 姚杏梅, 李玲玉 申請(qǐng)人:廣東聚石化學(xué)股份有限公司