CN101942186B - 一种无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃聚碳酸酯(PC)材料及其制备方法，该材料由聚碳酸酯、微胶囊化红磷阻燃剂、载体树脂、增韧剂、阻燃协效剂、润滑剂、稳定剂经混合后，通过双螺杆挤出机挤出造粒得产品；其中，微胶囊化红磷阻燃剂可由微胶囊红磷粉与PC或载体树脂组成的母料替代，该母料可选自由蓝星(成都)新材料有限公司生产的以PC为载体的红磷阻燃剂母料RPM240或RPM250产品。本发明得到的阻燃PC材料具有很好的阻燃性和较高的耐热性，阻燃性可达到UL94V-0(0.38mm)，该无卤阻燃PC材料可用于电子电气等内部绝缘薄膜的生产。

Description

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃聚碳酸酯(PC)材料以及制备方法。这种无卤阻燃PC材料可以应用于电子电气设备内部绝缘薄膜制品。

背景技术

聚碳酸酯，简称PC，为主链上含有

基团聚合物的总称，于1959年实现工业化，其后发展迅速。是一类综合性能优良的热塑性工程塑料，在热塑性塑料中具有较高的冲击强度和良好的透明性，能在较宽的温度范围内保持很高的机械强度、良好的电性能、较高的尺寸稳定性，同时加工方便，被广泛用于机械设备、建筑工程、交通运输、仪表及电气照明等领域，现已成为产量仅次于尼龙的第二大工程塑料。PC主链上含有苯环，燃烧时可缩合成芳香型炭，成炭率较高，具有自熄性，阻燃等级为UL94V-2，但可燃，燃烧时滴下热熔体，引起附近的材料着火，所以难以满足某些领域对阻燃性能的要求，因此对PC进行阻燃改性[Innes J，et al.Plastic Additive Compound，2006，8(1)：26]。

目前我国较常采用的是十溴二苯醚、四溴双酚A、含溴碳酸酯齐聚物等卤系阻燃剂，往往用量大且严重损害PC的冲击强度和电性能等，并且存在环境污染问题，西欧、北美和日本等工业发达国家或地区先后颁布并实施了禁止使用卤系阻燃剂的指令；有机硅化合物是一类高效、无毒、低烟、环境友好性的阻燃剂[LuSY，Hamerton I.Progress in Polymer Science，2002，27(8)：1661]，但工艺复杂，价格昂贵，很难普及，并且单独使用时阻燃作用不够，需与其它阻燃剂复合使用；以3M公司为代表的含氟磺酸盐阻燃剂(比如2025)也是近几年发展起来的一类适用于PC阻燃的高效阻燃剂，但其由于分散性和阻燃效率(很难达到0.8mm以下厚度的V-0)不够，限制了其在薄膜制品上的应用；有机膦系阻燃剂本身分解温度比较低，添加量一般为5％-15％，对PC的机械性能损害大，不适合在PC中使用，因此PC的无卤阻燃问题较迫切的需要解决。

发明内容

本发明的目的就是针对现有阻燃PC材料对环境存在污染和/或阻燃性能不足等缺陷，提供一种易于制备，具有较好力学性能及高阻燃性的无卤阻燃PC材料及其制备方法。该阻燃PC材料可达到0.38mm UL94V-0级。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                    75.5～94.5％

微胶囊化红磷阻燃剂          2.5～6.5％

载体树脂                    0～8.5％

增韧剂                      0～10％

阻燃协效剂                  0.05～0.5％

润滑剂                      0～2％

稳定剂                      0.2～0.8％

其中，优选的重量配比为：

聚碳酸酯                    85～92％

微胶囊化红磷阻燃剂          3.5～5.5％

载体树脂                    2.5～6.5％

增韧剂                      4～8％

阻燃协效剂                  0.1～0.3％

润滑剂                      1～1.5％

稳定剂                      0.4～0.6％

所述微胶囊化红磷阻燃剂可由微胶囊红磷粉与PC或载体树脂组成的母料替代，该母料可选自由蓝星(成都)新材料有限公司生产的以PC为载体的红磷阻燃剂母料RPM240或RPM250产品，其中，“2”表示PC载体，“40”或“50”表示微胶囊红磷粉的重量百分比含量；且母料中PC及载体树脂的加入量分别计入原料聚碳酸酯与原料载体树脂的含量。

所述载体树脂选择与聚碳酸酯具有一定相容性的树脂，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或苯乙烯-丙烯腈聚合物(SAN)等。

所述增韧剂为具有核壳结构的抗冲击改性剂，如(苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸酯三元聚合物或苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸酯三元聚合物)、具有环氧基团的三元共聚物，如(乙烯-丙烯酸酯-环氧缩水甘油酯共聚物)，或者接枝橡胶如(接枝三元乙丙橡胶)等。

所述阻燃协效剂选择聚四氟乙烯(PTFE)。

所述润滑剂选择乙撑双硬脂酰胺(EBS)或季戊四醇硬脂酸酯(PETS)等。

所述稳定剂为由受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类的辅助抗氧剂复配而成，主抗氧剂与辅助抗氧剂的重量比为1∶2～2∶1。

所述受阻酚类抗氧化剂包括：抗氧剂1010或抗氧剂CA等。

所述亚磷酸酯类抗氧化剂包括：抗氧剂168或亚磷酸三壬基苯酯等。

本发明所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备方法按如下工艺步骤进行：

步骤1：将聚碳酸酯、微胶囊化红磷阻燃剂、载体树脂置于100～120℃的烘箱中干燥12～20小时；

步骤2：按上述重量百分比称取各原料；

步骤3：将称取的各原料在转速为800rpm～3000rpm的混料器中混合2～5分钟；

步骤4：将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒得产品；造粒的工艺条件是：温度220～260℃，螺杆转速100～200转/分钟。

本发明的有益技术效果表现在：

1、本发明采用微胶囊化红磷或与载体树脂组成的母料作为阻燃剂，同时配合阻燃协效剂，从而使本发明产品达到了0.38mm UL94 V-0级很高要求的阻燃性；

2、本发明采用微胶囊化红磷还保证了红磷粉在加工过程的稳定性；

3、本发明通过加入增韧剂，大幅改善了红磷阻燃材料冲击强度低的弊端；

4、本发明聚碳酸酯材料阻燃效率高且环保，可适用于电子电气等内部绝缘薄膜制品的生产。

具体实施方式

实施例1

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                        90％

红磷阻燃剂母料RPM250            8.5％

其中，微胶囊红磷粉4.25％，PC 4.25％

聚四氟乙烯(PTFE)                0.3％

乙撑双硬脂酰胺(EBS)             0.8％

稳定剂                          0.4％

所述稳定剂由抗氧剂1010与亚磷酸三壬基苯酯按1∶2的重量比复配而成。

将聚碳酸酯、红磷阻燃剂母料RPM250置于100℃的烘箱中干燥20小时，再按上述重量百分比将称取的各原料于转速控制在800rpm～1000rpm的混料器中混合2～5分钟；然后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在225～255℃，转数200转/分钟下挤出造粒得到无卤阻燃PC材料。

实施例2

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                                85％

红磷阻燃剂母料RPM240                    8.7％

其中，微胶囊红磷粉3.48％，PC 5.22％

苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸酯三元聚合物    5％

聚四氟乙烯(PTFE)                        0.1％

季戊四醇硬脂酸酯(PETS)                  0.8％

稳定剂由                                0.4％

所述稳定剂由抗氧剂CA与抗氧剂168按2∶1的重量比复配而成。

将聚碳酸酯、红磷阻燃剂母料RPM240置于120℃的烘箱中干燥12小时，再按上述重量百分比将称取的各原料于转速控制在2000rpm～3000rpm的混料器中混合2～5分钟；然后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在225～255℃，转数150转/分钟挤出造粒得到无卤阻燃PC材料。

实施例3

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                            83％

红磷阻燃剂母料RPM240                10.5％

其中，微胶囊红磷粉4.2％，PC 6.3％

接枝三元乙丙橡胶                    5％

聚四氟乙烯(PTFE)                    0.4％

乙撑双硬脂酰胺(EBS)                 0.7％

稳定剂                              0.4％

所述稳定剂由抗氧剂1010与抗氧剂168按1∶1的重量比复配而成。

将聚碳酸酯、红磷阻燃剂母料RPM240置于150℃的烘箱中干燥14小时，再按上述重量百分比将称取的各原料于转速控制在1200rpm～1800rpm的混料器中混合2～5分钟；然后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在225～255℃，转数200转/分钟下挤出造粒得到无卤阻燃PC材料。

实施例4

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                            75.5％

微胶囊化红磷阻燃剂                  6.5％

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)           5.3％

乙烯-丙烯酸酯-环氧缩水甘油酯共聚物  10％

聚四氟乙烯(PTFE)                    0.5％

季戊四醇硬脂酸酯(PETS)              2％

稳定剂                              0.2％

所述稳定剂由抗氧剂CA与抗氧剂168按1∶1.5的重量比复配而成。

将聚碳酸酯、微胶囊红磷阻燃剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯置于130℃的烘箱中干燥20小时，再按上述重量百分比将称取的各原料于转速控制在2000rpm～2500rpm的混料器中混合2～5分钟；然后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在225～255℃，转数120转/分钟下挤出造粒得到无卤阻燃PC材料。

实施例5

一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

聚碳酸酯                                      92％

微胶囊化红磷阻燃剂                            5.5％

苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸酯三元聚合物      1.4％

聚四氟乙烯(PTFE)                              0.3％

稳定剂                                        0.8％

所述稳定剂由抗氧剂CA与亚磷酸三壬基苯酯按1∶1.8的重量比复配而成。

将聚碳酸酯、微胶囊红磷阻燃剂置于130℃的烘箱中干燥15小时，再按上述重量百分比将称取的各原料于转速控制在1500rpm～2000rpm的混料器中混合2～5分钟；然后将混合好的物料通过双螺杆挤出机在225～255℃，转数180转/分钟下挤出造粒得到无卤阻燃PC材料。

经测试，实施例1～5所得产品的相关试验数据见下表

^*指在250℃，5公斤下测试。

从测试结果可以看出，本发明中所述的无卤阻燃PC材料具有很高的阻燃性，通过配合增韧剂还可大幅提高材料的缺口冲击强度，而耐热性却只有很少降低，因而该材料适合于生产电子电气设备用的阻燃绝缘薄膜制品。

Claims (6)

1.一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于由以下重量配比的原料制成：

所述微胶囊化红磷阻燃剂由微胶囊红磷粉与PC或载体树脂组成的母料替代；

所述母料选自由蓝星(成都)新材料有限公司生产的以PC为载体的红磷阻燃剂母料RPM240或RPM250产品，其中，“2”表示PC载体，“40”或“50”表示微胶囊红磷粉的重量百分比含量；且母料中PC及载体树脂的加入量分别计入原料聚碳酸酯与原料载体树脂的含量；

所述增韧剂为具有核壳结构的抗冲击改性剂、具有环氧基团的三元共聚物或者接枝橡胶；其中，具有核壳结构的抗冲击改性剂为苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸酯三元聚合物或苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸酯三元聚合物；

所述阻燃协效剂选择聚四氟乙烯；

所述润滑剂选择乙撑双硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯；

所述稳定剂为由受阻酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类的辅助抗氧剂复配而成，主抗氧剂与辅助抗氧剂的重量比为1∶2～2∶1。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于原料的重量配比为：

3.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于所述载体树脂选择与聚碳酸酯有相容性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或苯乙烯-丙烯腈聚合物。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于所述受阻酚类抗氧化剂包括抗氧剂1010或抗氧剂CA。

5.根据权利要求1所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于所述亚磷酸酯类抗氧化剂包括抗氧剂168或亚磷酸三壬基苯酯。

6.根据权利要求1或2所述的无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于按如下工艺步骤进行：

步骤1：将聚碳酸酯、微胶囊化红磷阻燃剂、载体树脂置于100～120℃的烘箱中干燥12～20小时；

步骤2：按上述重量百分比称取各原料；

步骤3：将称取的各原料在转速为800rpm～3000rpm的混料器中混合2～5分钟；

步骤4：将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒得产品；造粒的工艺条件是：温度220～260℃，螺杆转速100～200转/分钟。