CN104059347A - 一种低成本高流动性的无卤阻燃pc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本高流动性的无卤阻燃聚碳酸酯（PC）材料，所述无卤阻燃PC材料按照重量份配比如下：聚碳酸酯PC70-100份，流动改性剂0-20份，增韧剂0-10份，无卤阻燃剂0.1-2份，阻燃协效剂0-4份，抗滴落剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，抗氧剂0.1-1份。本发明还提供了无卤阻燃PC材料的制备方法。本发明与现有技术相比，通过添加流动改性剂以及采用一种特殊改性的抗滴落剂，克服同类产品流动性不佳的缺点，大幅提高了材料流动性；同时优选复配一种阻燃效率极高的磺酸盐（酯）类阻燃剂，配合高效阻燃协效剂，可显著降低阻燃剂用量，进而降低材料成本且材料机械性能优异，阻燃性UL94V-0级（1.6mm）；该材料完全满足注塑成型薄壁电子电器设备外壳的材质要求。

Description

一种低成本高流动性的无卤阻燃PC材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯改性技术领域，尤其涉及一种低成本高流动性的无卤阻燃PC材料及其制备方法。这种无卤阻燃PC材料可以应用于生产薄壁电子电器设备外壳。
背景技术
聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优良的工程塑料，由于其具有优异的耐候性能、高抗冲击性能、良好的电绝缘性，因而广泛应用于电子电气、汽车、机械工业等领域。PC阻燃等级为UL94 V-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，因此需对PC进行阻燃改性。
卤系阻燃剂由于环境污染问题，越来越多的高效含卤阻燃剂被禁用，尤其是在西欧、日本、北美等发达国家或地区；有机磷酸酯是一类被广泛应用的无卤阻燃剂，但其本身分解温度较低，虽然添加量为5％-15％时对PC有较好的阻燃作用，但是单独添加时会对机械性能损害很大；有机硅化合物是一类高效、无毒、低烟、环境友好性的阻燃剂，但其价格昂贵，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；磺酸盐类阻燃剂是近几年发展起来的一类适用于PC阻燃的高效阻燃剂，其阻燃效率高，添加量少，几乎不损害材料机械性能。
未经改性的中粘度聚碳酸酯原料在加工流动性方面仍有不足，限制了其在薄壁产品中的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种低成本高流动性的无卤阻燃PC材料及其制备方法，该种无卤阻燃PC材料成本低，机械性能优异，加工流动性强，阻燃性达UL94 V-0级（1.6mm）。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，由包括以下重量份的组分制成：
聚碳酸酯PC 70-100 份
流动改性剂 0-20 份
增韧剂 0-10 份
无卤阻燃剂 0.1-2 份
阻燃协效剂 0-4 份
抗滴落剂 0.1-1 份
润滑剂 0.1-1 份
抗氧剂 0.1-1 份
优选的，由包括以下重量份的组分制成
聚碳酸酯PC 77-100 份
流动改性剂 0-15 份
增韧剂 0-8 份
无卤阻燃剂 0.1-1.5 份
阻燃协效剂 0-2 份
抗滴落剂 0.1-0.8 份
润滑剂 0.2-0.8 份
抗氧剂 0.2-0.8 份
所述聚碳酸酯PC树脂为相对密度为1.2g/cm3，熔融温度为220-230℃的中粘度聚碳酸酯。
所述流动改性剂为一种苯乙烯类功能聚合物。
所述增韧剂包括丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物（ACR）、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）及核-壳结构的丙烯酸酯类共聚物中的任意一种或几种。
所述无卤阻燃剂包括无机或有机磺酸盐（酯）中的任意一种或几种。
所述阻燃协效剂为一种有机硅片状不规则固体。
所述抗滴落剂为一种特殊改性的聚四氟乙烯（有机硅包覆改性）。
所述润滑剂包括低分子量聚乙烯、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺EBS、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）中的任意一种或几种。
所述抗氧剂包括168、1010和245中的任意一种或几种。
所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料的制备方法，包括以下步骤：
按照以下组分和重量份准备原料：聚碳酸酯PC70-100份，流动改性剂0-20份，增韧剂0-10份，无卤阻燃剂0.1-2份，阻燃协效剂0-4份，抗滴落剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，抗氧剂0.1-1份。
将上述聚碳酸酯PC、流动改性剂、增韧剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗滴落剂、润滑剂以及抗氧剂混合均匀后送入双螺杆挤出机中，经混炼、挤出、拉条、冷却、切粒后获得成品，双螺杆挤出机各段螺杆温度为240-280℃之间，螺杆转速在200-500转/分钟之间。
本发明低成本高流动性的无卤阻燃PC材料的有益效果在于，该配方与工艺制备的无卤阻燃PC材料阻燃体系阻燃效率高，添加量小，材料成本低且机械性能损失小，阻燃性达UL94 V-0级（1.6mm）；同时该材料充模流动性好，易注塑成型，同现有技术相比，是一种更适合于注塑成型薄壁电子电器外壳的改性聚碳酸酯材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步阐述：
实施例一：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯100份、磺酸盐类无卤阻燃剂0.5份、特殊改性抗滴落剂0.4份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
实施例二：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯100份、磺酸盐类无卤阻燃剂0.2份、有机硅协效阻燃剂0.5份、特殊改性抗滴落剂0.4份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
实施例三：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯92份、流动改性剂5份、增韧剂3份、磺酸盐类无卤阻燃剂0.6份、有机硅协效阻燃剂0.5份、特殊改性抗滴落剂0.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
实施例四：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯85份、流动改性剂10份、增韧剂5份、磺酸盐类无卤阻燃剂0.8份、有机硅协效阻燃剂1份、特殊改性抗滴落剂0.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
实施例五：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯80份、流动改性剂15份、增韧剂5份、磺酸盐类无卤阻燃剂1.2份、有机硅协效阻燃剂1份、特殊改性抗滴落剂0.8份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
实施例六：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯77份、流动改性剂15份、增韧剂8份、磺酸盐类无卤阻燃剂1.5份、有机硅协效阻燃剂2份、特殊改性抗滴落剂0.8份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
比较例一：100份聚碳酸酯（拜耳 2805），直接采用PC原材料，无需经过双螺杆处理。
比较例二：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯100份、FR-2025（市售常用磺酸盐类阻燃剂）0.8份、特殊改性抗滴落剂0.4份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
比较例三：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯90份、磷酸酯类阻燃剂10份、特殊改性抗滴落剂0.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
比较例四：按如下配方配制预混合料：聚碳酸酯100份、磺酸盐类无卤阻燃剂0.5份、抗滴落剂FA-500H（大金）0.4份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.5份。将混合好的预混合料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出造粒，得到的粒子在100℃干燥2小时，即得成品。其工艺为：双螺杆挤出机各段螺杆温度控制在250-275℃之间，螺杆转速为300转/分钟。
将实施例一至六制备得到的复合物及比较例一至四按标准尺寸注塑成测试用的标准样条，进行性能测试，性能测试标准见表1，性能测试结果见表2。
表1
表2
通过对比可以看到本发明低成本高流动性的无卤阻燃PC材料的有益效果：
对比实施例一与比较例二，可看出本发明优选的磺酸盐阻燃剂比市售常用的阻燃剂更高效，添加量更小；同时对比实施例一与实施例二，可看出本发明添加的有机硅协效阻燃剂可有效降低主阻燃剂用量，阻燃体系更高效，进而可降低材料成本；而对比实施例一与比较例三，可看出本发明所采用的磺酸盐类阻燃剂对材料机械性能的损害比通常采用的磷酸酯类阻燃剂要小得多。
对比实施例一与比较例四，可看出本发明采用的特殊改性抗滴落剂与常用抗滴落剂相比，其体系材料的流动性更好；对比实施例三、四、五、六与比较例一可看出本发明采用的流动改性剂可大幅提高改性聚碳酸酯材料的流动性，且其造成的PC基体韧性的下降可通过添加少量的增韧剂得以补偿；本发明无卤阻燃PC材料加工流动性优异，可满足注塑成型生产薄壁电子电器设备外壳的材质要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于按照重量份配比如下：
聚碳酸酯PC 70-100 份
流动改性剂 0-20 份
增韧剂 0-10 份
无卤阻燃剂 0.1-2 份
阻燃协效剂 0-4 份
抗滴落剂 0.1-1 份
润滑剂 0.1-1 份
抗氧剂 0.1-1 份。
2.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述聚碳酸酯PC树脂为相对密度为1.2g/cm3，熔融温度为220-230℃的中粘度聚碳酸酯。
3.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述流动改性剂为一种苯乙烯类功能聚合物。
4.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述增韧剂包括丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、核-壳结构的甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物（ACR）、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）及核-壳结构的丙烯酸酯类共聚物中的任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述无卤阻燃剂包括无机或有机磺酸盐（酯）中的任意一种或几种。
6.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述阻燃协效剂为一种有机硅片状不规则固体。
7.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述抗滴落剂为一种特殊改性的聚四氟乙烯（有机硅包覆改性）。
8.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述润滑剂包括低分子量聚乙烯、硬脂酸酰胺、甲撑双硬脂酸酰胺、N，N-乙撑双硬脂酸酰胺EBS、季戊四醇硬脂酸酯（PETS）中的任意一种或几种。
9.如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料，其特征在于所述抗氧剂包括168、1010和245中的任意一种或几种。
10.一种如权利要求1所述的低成本高流动性的无卤阻燃PC材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
按照以下组分和重量份准备原料：聚碳酸酯PC70-100份，流动改性剂0-20份，增韧剂0-10份，无卤阻燃剂0.1-2份，阻燃协效剂0-4份，抗滴落剂0.1-1份，润滑剂0.1-1份，抗氧剂0.1-1份。
将上述聚碳酸酯PC、流动改性剂、增韧剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗滴落剂、润滑剂以及抗氧剂混合均匀后送入双螺杆挤出机中，经混炼、挤出、拉条、冷却、切粒后获得成品，双螺杆挤出机各段螺杆温度为240-280℃之间，螺杆转速在200-500转/分钟之间。
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