CN101962472A

CN101962472A - 低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101962472A
Application number: CN 201010297130
Authority: CN
Inventors: 徐东; 徐永; 何杰
Original assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Current assignee: Polymer Science Shenzhen New Materials Co Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2011-02-02

Abstract

本发明公开了一种低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，按重量百分比由以下的组分组成：PC 70～85％；高效无卤阻燃剂0.5～2％；玻璃纤维5～12％；助剂5～16％。本发明的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料具有充模流动性好，加工性能优良，抗弯性能强，韧性高，尺寸稳定性佳，表面光泽度高等特点，在液晶电视模组产品方面有很好的应用前景。

Description

低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法

[技术领域]

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种环保型低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

[背景技术]

随着科学和技术的发展，电子电器产品更新换代非常迅猛。显示器已经从CRT，等离子体到液晶进行了三代技术更新。液晶电视显示器模组材料对于液晶电视的合适装配非常重要，一般都是用玻纤增强聚碳酸酯制作。而现有的的玻纤增强聚碳酸酯存在流动性差，加工困难，并且都是用有卤阻燃剂进行阻燃，存在非环保的安全隐患，并且做成的模组材料制件抗弯折能力不强，容易脆化。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种流动性优异，抗弯曲性能好，抗冲击性能佳的低烟无卤环保阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，按重量百分比由以下的组分组成：

聚碳酸酯 70～85％；

高效无卤阻燃剂 0.5～2％；

玻璃纤维 5～12％；

助剂 8.5～16％。

其中，所述助剂包括增韧剂、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，所述助剂按重量百分比为：

增韧剂 3～8％；

硅烷偶联剂 1～2％；

润滑剂 1.5～2％；

抗氧剂 1～3％；

阻燃抗滴落剂 0.4～1％。

其中，所述的硅烷偶联剂为甲基二氯硅烷和带有反应性基团的烯丙基氯在铂氯酸催化下加成，再经醇解和胺解而制得，数均分子量为200-300，密度0.94-0.95g/cm³。

其中，所述的聚碳酸酯的折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％。

其中，所述的高效无卤阻燃剂为磺酸盐阻燃剂。

其中，所述的玻璃纤维为直径5～30um的短切玻璃纤维。

其中，所述的增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂或硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂；所述的润滑剂为脂肪酸酰胺；所述的抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯；所述的阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。

一种如上面所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a)按权利要求1所述的重量份数称取原料，将原料在高速配料搅拌机中搅拌混合均匀；

b)将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒。

所述助剂包括增韧剂、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，所述助剂按重量百分比配比，增韧剂3～8％；硅烷偶联剂1～2％；润滑剂1.5-2％；抗氧剂1～3％；阻燃抗滴落剂0.4～1％；在步骤a)中，先将高效无卤阻燃剂，硅烷偶联剂及其它助剂预混合5-10分钟，使高效无卤阻燃剂与其它助剂混合均与，然后加入烘干的聚碳酸酯，继续搅拌10-30分钟，备用。

在步骤b)中的工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。

本发明选用高流动聚碳酸酯改善了玻纤增强聚碳酸酯流动性差的问题，选用性能优异的短切玻璃纤维增强PC保持了PC复合材料的尺寸稳定性，与500R比较，冲模流动性好，加工性能良好，冲击韧性优良，抗弯能力强；本发明引用了高效无卤阻燃剂，绿色环保，阻燃效果良好，达到了欧盟ROHS环保和SONY环保标准，为我国高端液晶电视出口到欧盟或其它国家提供了技术保证。

[具体实施方式]

下面通过实施例对本发明进行进一步阐述：

自制硅烷偶联剂的制备方法：

原料：

甲基二氯硅烷：纯度98.2％，星火化工厂

丙烯基氯：纯度98.5％，湖南岳阳化工

无水甲醇，分析纯，北京化工厂

乙二胺：分析纯，沈阳新兴试剂厂

氯铂酸：化学纯，沈阳科达试剂厂

合成路径：

CH₂＝CHCH₂Cl+CH₃SiHCl₂——CH₃(ClCH₂CH₂CH₂)SiCl₂(中间体I)

(中间体II)

基本方法：用甲基二氯硅烷和烯丙基氯为原料在氯铂酸为催化剂的作用下，合成了中间体I：甲基(γ-氯丙基)二氯硅烷，经醇解后与乙二胺反应得到产物。

中间体I的合成：在装有温度计、恒压滴液漏斗、回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入0.2mol烯丙基氯和氯铂酸溶液，于50℃下电磁搅拌30min。升温至90℃，滴加0.2mol的甲基二甲基硅烷。控制滴加速度，使温度不超过95℃。滴加结束后，在90-95℃继续反应7h，减压精馏得到中间体I。

醇解反应：将0.2mol中间体I投入250ml三口烧瓶中，装上恒压滴液漏斗和回流冷凝管，在恒压滴液漏斗中装入无水甲醇0.43ml无水甲醇，在氮气保护下加热至65-70℃，在40min内滴加完中间体1，滴完后再反应0.5h，减压蒸馏得到中间体II。

胺解反应：在250ml三口烧瓶中加入1mol乙二胺，装上恒压滴液漏斗和回流冷凝管，在恒压滴液漏斗中加入0.2mol中间体II，在氮气保护下加热至95-100℃，在半小时内滴加完中间体2，滴完后再反应0.5h，将物料转入分液漏斗中，静置，体系分为两层，分离出下层，上层减压蒸馏，得到数均分子量为200-300，密度0.94-0.95g/cm³，纯度≥98的硅烷偶联剂产品。

实施例1：

将高效无卤阻燃剂2％、硅烷偶联剂2％、阻燃抗滴落剂1％、增韧剂8％、润滑剂2％和抗氧剂2％一起加入高速配料搅拌机中搅拌5分钟，各个组分均为重量百分比。随后加入烘好的71％PC，接着一起搅拌15分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，从侧喂料加玻璃纤维12％，其工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。

在本实施例中，增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂或硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂。抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯。高效无卤阻燃剂为磺酸盐阻燃剂。阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。

所述PC选用折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％的聚碳酸酯。

实施例2：

将高效无卤阻燃剂1％、硅烷偶联剂3％、阻燃抗滴落剂0.5％、增韧剂7％、润滑剂1.5％和抗氧剂1％一起加入高速配料搅拌机中搅拌5分钟，各个组分均为重量百分比。随后加入烘好的78％PC，接着一起搅拌15分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，从侧喂料加玻璃纤维8％，其工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。

实施例3：

将高效无卤阻燃剂1％、硅烷偶联剂1％、阻燃抗滴落剂0.4％、增韧剂6％、润滑剂1.6％和抗氧剂1％一起加入高速配料搅拌机中搅拌5分钟，各个组分均为重量百分比。随后加入烘好的80％PC，接着一起搅拌15分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，从侧喂料加玻璃纤维9％，，其工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。

实施例四：

将高效无卤阻燃剂0.5％、硅烷偶联剂2％、阻燃抗滴落剂0.5％、增韧剂3％、润滑剂2％和抗氧剂1％一起加入高速配料搅拌机中搅拌5分钟，各个组分均为重量百分比。随后加入烘好的85％PC，接着一起搅拌15分钟，以备用。将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒，从侧喂料加玻璃纤维6％，，其工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。

在本实施例中，增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂或硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂。所述的抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯。所述的高效无卤阻燃剂为磺酸盐阻燃剂。所述的阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。

性能测试：

拉伸强度按ASTM D638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按ASTM D790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；

悬臂梁冲击按ASTM D256标准检测，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm，缺口剩余宽度为10.71mm；

阻燃性按UL 94标准检测，试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；

熔融指数按照ASTM D1238检测，测试条件为260℃/2.16KG；

热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm。

表1为本发明的低烟无卤环保阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料的三个实施例的配方比例及性能表：

表1性能表

通过对比可以看到本发明的低烟无卤环保阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料的具有以下优点：

1、SABIC PC 500R是一款10％玻纤增强PC复合材料，主要用于对强度和硬度要求较高的内饰件等方面。本发明玻纤增强PC复合材料与500R比较，冲模流动性好，加工性能良好，冲击韧性优良，抗弯能力强；本发明引用了高效无卤阻燃剂，绿色环保，阻燃效果良好，达到了欧盟ROHS环保和SONY环保标准，为我国高端液晶电视出口到欧盟或其它国家提供了技术保证。

2、本发明的低烟无卤玻纤增强聚碳酸酯，用高性能短切玻璃纤维增强，表面光泽好，制品尺寸稳定性好，容易装配。

以上对本发明所提供的一种低烟无卤环保阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：

聚碳酸酯 70～85％；

高效无卤阻燃剂 0.5～2％；

玻璃纤维 5～12％；

助剂 8.5～16％。

2.根据权利要求1所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述助剂包括增韧剂、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，所述助剂按重量百分比为：

增韧剂 3～8％；

硅烷偶联剂 1～2％；

润滑剂 1.5～2％；

抗氧剂 1～3％；

阻燃抗滴落剂 0.4～1％。

3.根据权利要求2所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为甲基二氯硅烷和带有反应性基团的烯丙基氯在铂氯酸催化下加成，再经醇解和胺解而制得，数均分子量为200-300，密度0.94-0.95g/cm³。

4.根据权利要求3所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的聚碳酸酯的折射率为1.58～1.61，透射率为88％～90％。

5.根据权利要求3所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的高效无卤阻燃剂为磺酸盐阻燃剂。

6.根据权利要求3所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为直径5～30um的短切玻璃纤维。

7.根据权利要求3所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为MBS类核-壳型抗冲改性剂或硅改性丙烯酸类抗冲击改性剂；所述的润滑剂为脂肪酸酰胺；所述的抗氧剂为四[β-<3，5-二特丁基-4-羟基苯基>丙酸]季四醇酯或三<2，4-二叔丁基酚>亚磷酸酯；所述的阻燃抗滴落剂为聚苯乙烯包覆的聚四氟乙烯粉末。

8.一种权利要求1所述的低烟无卤阻燃玻纤增强聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

b)将搅拌好的混合物置于双螺杆机中熔融挤出造粒。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，权利要求1中所述助剂包括增韧剂、硅烷偶联剂、润滑剂、抗氧剂和阻燃抗滴落剂，所述助剂按重量百分比配比，增韧剂3～8％；硅烷偶联剂1～2％；润滑剂1.5-2％；抗氧剂1～3％；阻燃抗滴落剂0.4～1％；在步骤a)中，先将高效无卤阻燃剂，硅烷偶联剂及其它助剂预混合5-10分钟，使高效无卤阻燃剂与其它助剂混合均与，然后加入烘干的聚碳酸酯，继续搅拌10-30分钟，备用。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在步骤b)中的工艺条件为：双螺杆一段温度220～230℃、二段温度230～240℃、三段温度240～260℃，模具温度60～100℃，停留时间1～2分钟、压力为10～15MPa；玻璃纤维从侧喂料口加入，主螺杆转速400-500r/min，喂料速度40-60r/min。