CN105237983A - 无卤阻燃pc复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃PC复合材料及其制备方法，该无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：PC回料20~98%，扩链剂0.2~1.5%，无卤阻燃剂0.1~0.4%，增韧剂0.5~3.0%，加工助剂0.2~1.0%，抗氧剂0.1~0.6%，抗滴落剂0.2~1.0%，PC回料为低溶指PC回料、中溶指PC回料和高溶指PC回料中的至少一种；本发明以不同种类的PC回料作为基材，根据其熔融指数高低等不同性能差异进行复配，对各种PC回料加以再利用，并通过扩链剂所具有的挤出过程中能使低分子链重新反应连接形成高分子链的功能，达到提高或恢复PC复合材料力学性能的作用，制备的PC复合材料具有优良的力学性能及阻燃性，此外，本发明利用PC回料替代PC全新料制备PC复合材料，可降低成本和环境污染。

Description

无卤阻燃PC复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于热塑性高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃PC复合材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)由于具有优良的性能而广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材和医疗保健等领域。目前世界能源紧张、原油价格高涨以及人们环保意识的提高，PC材料回收再利用已成为高分子应用领域的一大研究课题。

我国每年工程塑料(PCR)的消费量约600万吨，其中，聚碳酸酯每年的消费量约120万吨，占总消费量20％。在电子电器领域，PC复合材料所用的PC为全新料，价格较高，若能对工程塑料的可再生利用技术进行应用创新，变废为宝，将PC回料加以循环利用，将大幅减少碳排放，显著降低环境污染问题，产生较大的生态经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种无卤阻燃PC复合材料及其制备方法，将不同种类的PC回料，根据其熔融指数高低等不同性能差异进行复配，制备的无卤阻燃PC/ABS材料成本低、流动性好，可应用于黑色家电领域。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：无卤阻燃PC复合材料，其重量百分比组成为：

所述的PC回料为低溶指PC回料、中溶指PC回料和高溶指PC回料中的至少一种，所述的低溶指PC回料是熔融指数为2～10g/10min的聚碳酸酯回料，所述的中溶指PC回料是熔融指数为10～30g/10min的聚碳酸酯回料，所述的高溶指PC回料是熔融指数为30～90g/10min的聚碳酸酯回料。

由于PC回料在加工处理的过程中，有不同程度的降解，因此会影响材料的力学性能，造成材料各项性能不同程度的劣化，降低产品质量稳定性。扩链剂具有在挤出过程中能使低分子链重新反应连接形成高分子链的功能，从而达到提高或恢复PC复合材料力学性能的作用，使本发明PC复合材料具有优良的力学性能及阻燃性。作为优选，所述的扩链剂为均苯四甲酸酐、德国巴斯夫公司提供的型号为ADR-4370S的恶唑啉型扩链剂或日之升公司提供的型号为SAG-008的环氧型扩链剂。

低溶指PC回料的主要来源为蓝瓶、板材、部分石化厂生产过程中产生的块头料等，中溶指PC回料的主要来源为头盔卜片、树脂镜片、部分中分子板材料等，高溶指PC回料的主要来源为CD、VCD、DVD碟片等，本发明利用这些PC回料替代PC全新料制备PC复合材料，可降低成本和环境污染。

所述的无卤阻燃剂为二苯基砜磺酸盐或含氟烷基磺酸盐。

所述的增韧剂为丁二烯类共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物中的至少一种。

所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物为核壳型结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。优选法国阿克玛公司生产的E920型产品或韩国LG公司生产的LGEM500型产品。

所述的加工助剂为脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、N,N-乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂和改性乙撑双脂肪酸酰胺中的至少一种。

所述的抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯以1:1的重量比复配而成的复配混合物、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯。

所述的抗滴落剂为丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂，该丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂中聚四氟乙烯的重量百分比含量为40～60％，表面以苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝改性。优选苏州振氟生产的TN3500型产品或意大利Flontech公司生产的FT-1-10型产品。

所述的黑色母为PC基、ABS基、SAN基、PE基、EVA基黑色母中的至少一种。实际应用中，具体视PC/ABS材料黑度及力学性能要求选择不同的牌号及添加量。

上述无卤阻燃PC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于110～130℃温度下分别干燥3～4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散3～5分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在240～260℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到无卤阻燃PC复合材料的粒料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开了一种无卤阻燃PC复合材料及其制备方法，以不同种类的PC回料作为基材，根据其熔融指数高低等不同性能差异进行复配，对各种PC回料加以再利用，并通过扩链剂所具有的挤出过程中能使低分子链重新反应连接形成高分子链的功能，达到提高或恢复PC复合材料力学性能的作用，使本发明PC复合材料具有优良的力学性能及阻燃性，此外，本发明利用PC回料替代PC全新料制备PC复合材料，可降低成本和环境污染。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料95.7％，均苯四甲酸酐1％，二苯基砜磺酸盐0.2％，丁二烯类共聚物1％，N,N-乙撑双硬脂酸酰胺0.3％，三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯0.3％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，PC基黑色母1.0％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于120℃温度下分别干燥3.5小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散4分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在245℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到实施例1的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

实施例2的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料39.1％，中溶指PC回料55.2％，恶唑啉型扩链剂1％，含氟烷基磺酸盐0.2％，核壳型结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2％，季戊四醇硬脂酸脂0.5％，三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，ABS基黑色母1.1％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于125℃温度下分别干燥3小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散3分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在250℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到实施例2的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

实施例3的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料54.3％，高溶指PC回料40％，环氧型扩链剂1％，含氟烷基磺酸盐0.3％，乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物2％，改性乙撑双脂肪酸酰胺0.5％，三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，SAN基黑色母1.0％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于130℃温度下分别干燥3小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散3分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到实施例3的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

实施例4的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料50.1％，中溶指PC回料24.4％，高溶指PC回料20％，环氧型扩链剂1％，二苯基砜磺酸盐0.2％，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2％，脂肪酸盐0.5％，四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯以1:1的重量比复配而成的复配混合物0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，PE基黑色母0.9％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于110℃温度下分别干燥4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散5分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在260℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到实施例4的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

实施例5的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：中溶指PC回料74.4％，高溶指PC回料19.8％，恶唑啉型扩链剂1％，二苯基砜磺酸盐0.2％，丁二烯类共聚物2％，硬脂酸酰胺0.5％，四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯以1:1的重量比复配而成的复配混合物0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，EVA基黑色母1.2％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于115℃温度下分别干燥4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散4分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在255℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到实施例5的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

作为对比，选取了3个未添加扩链剂的PC复合材料作为对比例，并采用本发明方法的工艺步骤制成粒料，其重量百分比组成和制备方法具体如下

对比例1的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料96.5％，二苯基砜磺酸盐0.2％，丁二烯类共聚物1％，加工助剂0.3％，抗氧剂0.3％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，SAN基黑色母1.2％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于110℃温度下分别干燥4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散5分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在255℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到对比例1的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

对比例2的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料40％，中溶指PC回料55.4％，二苯基砜磺酸盐0.2％，乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物2％，加工助剂0.5％，抗氧剂0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，PC基黑色母1.0％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于120℃温度下分别干燥3.5小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散4分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在260℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到对比例2的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

对比例3的无卤阻燃PC复合材料的重量百分比组成为：低溶指PC回料55.7％，高溶指PC回料39.5％，含氟烷基磺酸盐0.3％，核壳型结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2％，加工助剂0.5％，抗氧剂0.4％，丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂0.5％，ABS基黑色母1.1％，其制备方法包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于130℃温度下分别干燥4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散3分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在245℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到对比例3的无卤阻燃PC复合材料的粒料。

以上具体实施例及对比例中，恶唑啉型扩链剂可以选用德国巴斯夫公司生产的ADR-4370S型产品，环氧型扩链剂可以选用上海日之升公司生产的SAG-008型产品，其中，ADR-4370S型产品的主要性能介绍如下：外观为颗粒状，粒径为0.5-1.5mm，分子量(Mw)为6800，玻璃化温度为54℃，环氧当量为285g/mol，SAG-008型产品的主要性能介绍如下：外观为白色粉末，密度(g/cm³)为1.02-1.06，平均粒径(μm)为120-400，分子量(Mw)为40000-90000，玻璃化温度为＞100℃，环氧值(g/mol)为920-1200；核壳型结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物优选法国阿克玛公司生产的E920型产品或韩国LG公司生产的LGEM500型产品，其中，E920型产品的主要性能介绍如下：E920是由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二稀(B)和苯乙烯(S)的三元接枝共聚而成的MBS树脂，产品为白色粉末活粒状，密度1.09-1.11g/cm³，假密度为0.29-0.43g/cm³，均聚物为10-30％，接枝物一般都大于70％，冲击强度为13-25kg/cm²，透光率可达90％，比ABS更耐紫外光，洛氏硬度为87，热变形温度为75℃，LGEM500型产品的主要性能介绍如下：抗拉强度为593kg/cm²，弯曲模量(1/4”)为21100kg/cm²，抗弯强度(1/4”)为959kg/cm²，23℃的Izod冲击强度为70.4KJ/m²；改性聚四氟乙烯类抗滴落剂优选苏州振氟生产的TN3500型产品或意大利Flontech公司生产的FT-1-10型产品，其中，TN3500型产品的主要性能介绍如下：外观为白色粉体状态，是一种AS改性的聚四氟乙烯，四氟乙烯含量为50％，FT-1-10型产品的主要性能介绍如下：外观为纯白色颗粒，平均粒径为450μm，表观密度为0.85g/ml，流动性为1.8Sec/50g，熔点为327℃。

将得到的实施例1～实施例5以及对比例1～对比例3的PC复合材料在相同测试条件下进行耐光照老化前的熔融指数、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度、阻燃性等性能测试，测试条件见表1，测试结果见表2。从表2可见，本发明PC复合材料具有良好的力学性能和阻燃性。

表1性能测试条件

表2性能测试结果

Claims (10)

1.无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，其重量百分比组成为：

所述的PC回料为低溶指PC回料、中溶指PC回料和高溶指PC回料中的至少一种，所述的低溶指PC回料是熔融指数为2～10g/10min的聚碳酸酯回料，所述的中溶指PC回料是熔融指数为10～30g/10min的聚碳酸酯回料，所述的高溶指PC回料是熔融指数为30～90g/10min的聚碳酸酯回料。

2.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的扩链剂为均苯四甲酸酐、德国巴斯夫公司提供的型号为ADR-4370S的恶唑啉型扩链剂或日之升公司提供的型号为SAG-008的环氧型扩链剂。

3.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为二苯基砜磺酸盐或含氟烷基磺酸盐。

4.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为丁二烯类共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物为核壳型结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

6.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的加工助剂为脂肪酸盐、硬脂酸酰胺、N,N-乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸脂和改性乙撑双脂肪酸酰胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯以1:1的重量比复配而成的复配混合物、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯。

8.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的抗滴落剂为丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂，该丙烯酸酯改性聚四氟乙烯类抗滴落剂中聚四氟乙烯的重量百分比含量为40～60％，表面以苯乙烯-丙烯腈共聚物接枝改性。

9.根据权利要求1所述的无卤阻燃PC复合材料，其特征在于，所述的黑色母为PC基、ABS基、SAN基、PE基、EVA基黑色母中的至少一种。

10.权利要求1～9中任一项所述的无卤阻燃PC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对PC回料经过调选、分类、破碎、清洗、烘干、造粒，得到PC回料的粒料，然后将PC回料的粒料在鼓风干燥机中于110～130℃温度下分别干燥3～4小时，待用；

2)按照重量百分比组成准备好各种原料；

3)将所有原料分别加入高速混合机中，高速搅拌分散3～5分钟，出料，得到混合料；

4)将步骤3)中得到的混合料加入双螺杆挤出机中，在240～260℃温度下经熔融混炼挤出，抽条冷却造粒，即得到无卤阻燃PC复合材料的粒料。