本發(fā)明屬于塑料領(lǐng)域，涉及一種阻燃聚碳酸酯塑料，本發(fā)明還涉及該阻燃聚碳酸酯塑料的制備方法。

背景技術(shù)：

聚碳酸酯是一種無定型、無臭、無味、無毒的熱塑性聚合物，是一種分子結(jié)構(gòu)特殊、綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程樹脂。目前，它的應(yīng)用迅速發(fā)展，在五大工程樹脂中的應(yīng)用中，排名第二，僅次于尼龍的應(yīng)用。聚碳酸酷的分子鏈上含有苯環(huán)和碳酸脂結(jié)構(gòu)，因此，其分子鏈的剛性非常大。由于聚碳酸酷的這種特殊的分子結(jié)構(gòu)，決定了聚碳酸酷的許多獨(dú)特的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等方面的性能。聚碳酸酯無色透明，耐弱酸、耐弱堿、耐中性油，耐熱、抗沖擊，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。

因?yàn)榫厶妓狨ゾ哂猩鲜鏊龅膬?yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、建筑工程、儀表及電氣照明等領(lǐng)域。聚碳酸酯主鏈上含有苯環(huán)，燃燒時(shí)可縮合成芳香型炭，成炭率較高，阻燃等級(jí)為UL94V-2，雖然具有一定的阻燃性，但是其可燃，燃燒時(shí)會(huì)滴下熱熔體，容易引起附近材料的著火，所以難以滿足某些領(lǐng)域?qū)厶妓狨プ枞夹阅艿囊蟆?/p>

普通常用的阻燃添加劑方法就是添加有含鹵素的鹵化物和三氧化二銻，這些阻燃劑的缺點(diǎn)是燃燒時(shí)發(fā)煙量大，產(chǎn)生有毒有害、有強(qiáng)烈腐蝕性的鹵化物，并造成環(huán)境污染。為了達(dá)到低煙的目的，大家都致力于低煙低鹵阻燃材料的開發(fā)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種阻燃聚碳酸酯塑料及其制備方法，該阻燃聚碳酸酯塑料力學(xué)性能好，具有很好的阻燃性和可加工性能。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯80-120份、玻璃纖維布10-20份、聚酯纖維6-10份、貝殼粉6-8份、紅麻4-6份、桑皮纖維3-5份、季戊四醇4-6份、聚磷酸銨16-20份、二氰二胺4-6份、硬脂酸鈣2-4份、馬來酸酐0.5-0.7份、硅烷偶聯(lián)劑1-2份、單甘脂0.4-0.6份、抗氧劑0.2-0.4份。

優(yōu)選的，一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯80份、玻璃纖維布10份、聚酯纖維6份、貝殼粉6份、紅麻4份、桑皮纖維3份、季戊四醇4份、聚磷酸銨16份、二氰二胺4份、硬脂酸鈣2份、馬來酸酐0.5份、硅烷偶聯(lián)劑1份、單甘脂0.4份、抗氧劑0.2份。

優(yōu)選的，一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯120份、玻璃纖維布20份、聚酯纖維10份、貝殼粉8份、紅麻6份、桑皮纖維5份、季戊四醇6份、聚磷酸銨20份、二氰二胺6份、硬脂酸鈣4份、馬來酸酐0.7份、硅烷偶聯(lián)劑2份、單甘脂0.6份、抗氧劑0.4份。

優(yōu)選的，一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯100份、玻璃纖維布15份、聚酯纖維8份、貝殼粉7份、紅麻5份、桑皮纖維4份、季戊四醇5份、聚磷酸銨18份、二氰二胺5份、硬脂酸鈣3份、馬來酸酐0.6份、硅烷偶聯(lián)劑1.5份、單甘脂0.5份、抗氧劑0.3份。

本發(fā)明的另一目的是提供一種阻燃聚碳酸酯塑料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將貝殼粉、紅麻、桑皮纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％的氫氧化鈉水溶液攪拌超聲處理30min，然后水洗至中性后烘干，備用；

(2)將步驟(1)處理后的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維混合，加入其重量的10倍的丙酮水溶液，攪拌，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和單甘脂，在60℃水浴中恒溫?cái)嚢?h后，靜置12h，過濾洗滌，烘干后，備用；

(3)稱取玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料分別送入切段機(jī)進(jìn)行切段，分別切成長度為4-5cm的小段料；

(4)按配比稱取步驟(2)所處理的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維以及步驟(3)所得的玻璃纖維布小段料、聚酯纖維小段料，混合均勻后送入微波干燥機(jī)進(jìn)行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時(shí)間為1-3min；

(5)將步驟(4)微波干燥后的混合物料送入納米研磨機(jī)，進(jìn)行研磨，得混合粉末；

(6)將聚碳酸酯、馬來酸酐、硬脂酸鈣、季戊四醇加入反應(yīng)釜中，加熱到150-200℃后繼續(xù)攪拌至物料完全熔融后，再加入聚磷酸銨、二氰二胺、抗氧劑、步驟(5)所得的混合粉末，充分?jǐn)嚢枞廴诨旌暇鶆蚝?，將反?yīng)釜中混合物料置于雙輥開煉機(jī)上繼續(xù)熔融混合，混合溫度為140-180℃，混合時(shí)間為30min；

(7)將步驟(6)所得混合物料熔融擠出，將擠出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的阻燃聚碳酸酯塑料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明阻燃聚碳酸酯塑料以聚碳酸酯為本體，選用玻璃纖維、聚酯纖維、紅麻、桑皮纖維來增強(qiáng)聚碳酸酯塑料，通過控制各成分的比例，使其性能協(xié)同互補(bǔ)，進(jìn)一步提高了聚碳酸酯的耐熱性、耐腐蝕性、韌性、抗疲勞性以及低溫抗裂性。

(2)本發(fā)明將紅麻、桑皮纖維堿處理后，再與貝殼粉用硅烷偶聯(lián)劑和單甘脂進(jìn)行表面修飾，使它們表面的極性降低，大大改善了紅麻、桑皮纖維、貝殼粉在聚碳酸酯基體中的分散效果，以及它們與其他原材料共混后的相容性好，擠出后不會(huì)發(fā)生析出現(xiàn)象，同時(shí)紅麻、桑皮纖維既作為成炭劑又能作為加強(qiáng)材料提高聚碳酸酯塑料的力學(xué)性能，在實(shí)際上相當(dāng)于減少了膨脹型阻燃劑的添加量，能夠最大程度的降低阻燃劑對(duì)聚碳酸酯本體材料力學(xué)性能的影響。

(3)本發(fā)明阻燃聚碳酸酯塑料選用的阻燃劑為無鹵阻燃劑，使用和燃燒過程中安全無毒，配方中紅麻、桑皮纖維分散到聚碳酸酯中在起到了提高聚碳酸酯塑料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，又與季戊四醇共同作為膨脹性阻燃劑的成炭劑，當(dāng)聚碳酸酯塑料在受熱溫度達(dá)到150℃左右時(shí)，聚磷酸銨產(chǎn)生能酯化多元醇和脫水的酸，酸與成炭劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，二氰二胺催化酯化反應(yīng)加速進(jìn)行，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的不燃性氣體使以處于熔融狀態(tài)的聚碳酸酯機(jī)體膨脹發(fā)泡，形成多孔泡沫碳層，防止聚碳酸酯塑料熔滴現(xiàn)象的發(fā)生，亦不會(huì)產(chǎn)生火焰和可燃性氣體，使用安全。

(4)本發(fā)明選取廢棄的玻璃纖維下腳料和聚酯纖維下腳料為原料，變廢為寶，既降低了原料成本，循環(huán)經(jīng)濟(jì)，又進(jìn)一步提高了聚碳酸酯的力學(xué)性能，制備方法中，將玻璃纖維和紅麻、桑皮纖維現(xiàn)進(jìn)行微波干燥處理后，再進(jìn)行納米研磨，微波干燥處理后，使得小段料變脆，再納米研磨時(shí)，就會(huì)減少研磨時(shí)間而達(dá)到所需要的粒度，同時(shí)粒度減小，有利于快速熔融，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間。

(5)本發(fā)明的制備方法操作工藝簡單，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，加工性能好，可以加工成纖維、無紡布、薄膜等，具有良好的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

實(shí)施例1

一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯80份、玻璃纖維布10份、聚酯纖維6份、貝殼粉6份、紅麻4份、桑皮纖維3份、季戊四醇4份、聚磷酸銨16份、二氰二胺4份、硬脂酸鈣2份、馬來酸酐0.5份、硅烷偶聯(lián)劑1份、單甘脂0.4份、抗氧劑0.2份。

所述阻燃聚碳酸酯塑料的制備方法包括以下步驟：

(1)將貝殼粉、紅麻、桑皮纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％的氫氧化鈉水溶液攪拌超聲處理30min，然后水洗至中性后烘干，備用；

(2)將步驟(1)處理后的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維混合，加入其重量的10倍的丙酮水溶液，攪拌，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和單甘脂，在60℃水浴中恒溫?cái)嚢?h后，靜置12h，過濾洗滌，烘干后，備用；

(3)稱取玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料分別送入切段機(jī)進(jìn)行切段，分別切成長度為4-5cm的小段料；

(4)按配比稱取步驟(2)所處理的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維以及步驟(3)所得的玻璃纖維布小段料、聚酯纖維小段料，混合均勻后送入微波干燥機(jī)進(jìn)行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時(shí)間為1-3min；

(5)將步驟(4)微波干燥后的混合物料送入納米研磨機(jī)，進(jìn)行研磨，得混合粉末；

(6)將聚碳酸酯、馬來酸酐、硬脂酸鈣、季戊四醇加入反應(yīng)釜中，加熱到150-200℃后繼續(xù)攪拌至物料完全熔融后，再加入聚磷酸銨、二氰二胺、抗氧劑、步驟(5)所得的混合粉末，充分?jǐn)嚢枞廴诨旌暇鶆蚝?，將反?yīng)釜中混合物料置于雙輥開煉機(jī)上繼續(xù)熔融混合，混合溫度為140-180℃，混合時(shí)間為30min；

(7)將步驟(6)所得混合物料熔融擠出，將擠出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的阻燃聚碳酸酯塑料。

實(shí)施例2

一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯120份、玻璃纖維布20份、聚酯纖維10份、貝殼粉8份、紅麻6份、桑皮纖維5份、季戊四醇6份、聚磷酸銨20份、二氰二胺6份、硬脂酸鈣4份、馬來酸酐0.7份、硅烷偶聯(lián)劑2份、單甘脂0.6份、抗氧劑0.4份。

所述阻燃聚碳酸酯塑料的制備方法包括以下步驟：

(1)將貝殼粉、紅麻、桑皮纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％的氫氧化鈉水溶液攪拌超聲處理30min，然后水洗至中性后烘干，備用；

(2)將步驟(1)處理后的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維混合，加入其重量的10倍的丙酮水溶液，攪拌，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和單甘脂，在60℃水浴中恒溫?cái)嚢?h后，靜置12h，過濾洗滌，烘干后，備用；

(3)稱取玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料分別送入切段機(jī)進(jìn)行切段，分別切成長度為4-5cm的小段料；

(4)按配比稱取步驟(2)所處理的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維以及步驟(3)所得的玻璃纖維布小段料、聚酯纖維小段料，混合均勻后送入微波干燥機(jī)進(jìn)行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時(shí)間為1-3min；

(5)將步驟(4)微波干燥后的混合物料送入納米研磨機(jī)，進(jìn)行研磨，得混合粉末；

(6)將聚碳酸酯、馬來酸酐、硬脂酸鈣、季戊四醇加入反應(yīng)釜中，加熱到150-200℃后繼續(xù)攪拌至物料完全熔融后，再加入聚磷酸銨、二氰二胺、抗氧劑、步驟(5)所得的混合粉末，充分?jǐn)嚢枞廴诨旌暇鶆蚝?，將反?yīng)釜中混合物料置于雙輥開煉機(jī)上繼續(xù)熔融混合，混合溫度為140-180℃，混合時(shí)間為30min；

(7)將步驟(6)所得混合物料熔融擠出，將擠出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的阻燃聚碳酸酯塑料。

實(shí)施例3

一種阻燃聚碳酸酯塑料，由以下組分按重量份數(shù)制成：聚碳酸酯100份、玻璃纖維布15份、聚酯纖維8份、貝殼粉7份、紅麻5份、桑皮纖維4份、季戊四醇5份、聚磷酸銨18份、二氰二胺5份、硬脂酸鈣3份、馬來酸酐0.6份、硅烷偶聯(lián)劑1.5份、單甘脂0.5份、抗氧劑0.3份。

所述阻燃聚碳酸酯塑料的制備方法包括以下步驟：

(1)將貝殼粉、紅麻、桑皮纖維用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-20％的氫氧化鈉水溶液攪拌超聲處理30min，然后水洗至中性后烘干，備用；

(2)將步驟(1)處理后的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維混合，加入其重量的10倍的丙酮水溶液，攪拌，然后加入硅烷偶聯(lián)劑和單甘脂，在60℃水浴中恒溫?cái)嚢?h后，靜置12h，過濾洗滌，烘干后，備用；

(3)稱取玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料，清洗至無泥漿、污物等，干燥至無水分，然后將干燥后的玻璃纖維布耳料和聚酯纖維耳料分別送入切段機(jī)進(jìn)行切段，分別切成長度為4-5cm的小段料；

(4)按配比稱取步驟(2)所處理的貝殼粉、紅麻、桑皮纖維以及步驟(3)所得的玻璃纖維布小段料、聚酯纖維小段料，混合均勻后送入微波干燥機(jī)進(jìn)行微波干燥，微波干燥溫度為150-200℃，時(shí)間為1-3min；

(5)將步驟(4)微波干燥后的混合物料送入納米研磨機(jī)，進(jìn)行研磨，得混合粉末；

(6)將聚碳酸酯、馬來酸酐、硬脂酸鈣、季戊四醇加入反應(yīng)釜中，加熱到150-200℃后繼續(xù)攪拌至物料完全熔融后，再加入聚磷酸銨、二氰二胺、抗氧劑、步驟(5)所得的混合粉末，充分?jǐn)嚢枞廴诨旌暇鶆蚝?，將反?yīng)釜中混合物料置于雙輥開煉機(jī)上繼續(xù)熔融混合，混合溫度為140-180℃，混合時(shí)間為30min；

(7)將步驟(6)所得混合物料熔融擠出，將擠出料在50±5℃下烘干除去水分，即得所述的阻燃聚碳酸酯塑料。

性能測(cè)試

本發(fā)明對(duì)實(shí)施例1-3所制備的阻燃聚碳酸酯塑料的性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1阻燃聚碳酸酯塑料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

上述測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明所制備的阻燃聚碳酸酯塑料在具有很好的阻燃性能的基礎(chǔ)上，還具有良好的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、缺口沖擊強(qiáng)度。

本發(fā)明對(duì)實(shí)施例1-3所制備的阻燃聚碳酸酯塑料中鹵素含量進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2阻燃聚碳酸酯塑料中鹵素含量測(cè)試結(jié)果

從表2中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的聚碳酸酯塑料中未檢出鹵素元素。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本發(fā)明內(nèi)容并加以實(shí)施，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出對(duì)本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇，或者對(duì)上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，通過任何合適的方式進(jìn)行組合等，這些等效替換及輔助成分的添加、具體技術(shù)特征的組合等也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。