CN105440627A - 一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法，其由PC树脂40-70份、透明阻燃母粒30-60份、抗氧剂0.2-1份和润滑剂0.5-1份经混合、挤出、造粒制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。本发明中采用透明阻燃母粒代替传统的阻燃剂粉末，使制得的聚碳酸酯材料具有高透光度和优良的阻燃性能，使得透光度与阻燃性方面达到了平衡；并降低了产品成型难度，提高了产品的外观美观度和安全性；并显示出良好的刚性和韧性，满足了市场的需求。

Description

一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法。
背景技术
随着生活质量的提高，消费者对塑料制品在外观和安全环保方面提出了更高的要求。然而，生活中因室内物件的塑料外壳起火而引起火灾的案例举不胜举。尤其是目前各国对电子产品材料的耐热性和阻燃性制定了更加苛刻的技术标准。同时，为了满足材料不同场合的应用需求，如对高透光度外观的追求、优良的冲击强度，材料供应商必须根据客户的要求开发出高透光度和实用性兼顾的材料。
聚碳酸酯（PC）是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性，并具有较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、无毒、易着色等优点。但PC材料成型困难，阻燃性达不到UL标准的V0级别，流动性差，阻燃性和透明度不能兼得。所以聚碳酸酯原料不能直接使用在电子产品，必须经过特殊改性才能电子产品外观更具个性化、使用更安全、并且对环境不污染。目前，人们大多使用PC原材料材料或者牺牲PC材料透明性，使其满足制件单一功能要求。这样并没有把PC材料的优势发挥出来，也没有把PC的劣势规避。
目前，市场上出现了解决PC材料阻燃性和透明度共存问题的很多方案，但始终没能稳定地、有效地解决这一问题，仍然存在或者阻燃稳定性不够，或者透明度差的PC材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料及其制备方法，在具有高透光度的同时，具有优异的阻燃性，使得透光度与阻燃性方面达到了平衡。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料，由下述原料按重量份制备而成：
聚碳酸脂40-70份；
透明阻燃母粒30-60份；
抗氧剂0.2-1份；
润滑剂0.5-1份；
所述透明阻燃母粒是由阻燃剂20份、聚碳酸酯80份、抗氧剂0.2份和润滑剂0.2份共混而成。
进一步方案，所述的阻燃剂为有机磷系阻燃剂或有机磺酸盐类阻燃剂。
更进一步方案，所述的有机磷系阻燃剂为双酚A-双(二苯基磷酸酯)；所述的有机磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾、不含卤素的芳香族磺酸盐中的至少一种。
所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、褐煤蜡、季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。其中硬脂酸盐的种类较多，主要指硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸铅、硬脂酸铝、硬脂酸镉、硬脂酸铁、硬脂酸钾。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
所述受阻酚类抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；
硫代酯类抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯（简称抗氧剂DLTP）；
亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁苯基)亚磷酸酯（简称抗氧剂168）。
本发明的另一个发明目的是提供上述高透光度聚碳酸酯阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备透明阻燃母粒：
将聚碳酸酯、抗氧剂、润滑剂加入混合机中高速混合5-10分钟，然后把混合物投入平行双螺杆挤出机中，同时，通过液体泵在挤出机的侧喂料口加入阻燃剂，在氮气保护下熔融混合，最后通过双螺杆挤出机挤出、造粒成型，制得透明阻燃母粒；
（2）将经步骤（1）中制得的透明阻燃母粒30-60份、聚碳酸脂40-70份、抗氧剂0.2-1份、润滑剂0.5-1份，一起加入混合机中高速混合5-10分钟后，把混合物料投入平行双螺杆挤出机中，在氮气保护下熔融混合，经挤出、拉条、切粒、均化制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
进一步方案，所述步骤（1）中挤出机的机筒温度为210-240℃；所述步骤（2）中挤出机的机筒温度为240-260℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆转速为400-600r/min、真空度为-0.04－0.1MPa。
采用上述技术方案制备的高透光度聚碳酸酯阻燃材料具备以下优点：
1、本发明中采用透明阻燃母粒代替传统的阻燃剂粉末，使制得的聚碳酸酯材料具有高透光度和优良的阻燃性能，降低了产品成型难度，提高了产品的外观美观度和安全性；
2、本发明制备的高透光度聚碳酸酯阻燃材料根据常规检测标准检测，其成型收缩率可以根据模具收缩率的实际情况在0.2-0.7%调整，提高了模具设计开发的自由度，降低了模具收缩率偏差带来的风险；其缺口冲击强度大于45J/m、弯曲模量大于2500MPa，显示出良好的刚性和韧性；
3、本发明中制备的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，所使用的原料易得并可直接用于工业化生产。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。
透明阻燃母粒A是由芳香族聚碳酸酯80份、双酚A-双(二苯基磷酸酯)20份、抗氧剂0.2份和润滑剂0.2份共混而成。
透明阻燃母粒B是由芳香族聚碳酸酯99份、苯磺酰基苯磺酸钾1份、抗氧剂0.2份和润滑剂0.2份共混而成。
实施例1
本实施例中的高透光度聚碳酸酯阻燃材料是由下列原料按重量份组成：
芳香族聚碳酸酯 60份；
透明阻燃母粒A 40份；
抗氧剂1076 0.1份；
抗氧剂 DLTP 0.2份；
抗氧剂168 0.2份；
润滑剂PETS 0.5份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将60份芳香族聚碳酸酯、40份透明阻燃母粒A、0.1份抗氧剂1076（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）、0.2份抗氧剂168（三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯）、0.2份抗氧剂DLTP（硫代二丙酸双月桂酯）和0.5份润滑剂PETS（季戊四醇硬脂酸酯），加入通有氮气保护的混合机中高速混合2分钟；
(2)在氮气保护下，将（1）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒，制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料；其中挤出机的机筒温度为240-260℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.04MPa，即制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
实施例2
本实施例中的高透光度聚碳酸酯阻燃材料是由下列原料按重量份组成：
芳香族聚碳酸酯 70份；
透明阻燃母粒B 30份；
抗氧剂1076 0.1份；
抗氧剂168 0.2份；
硬脂酸钙 0.5份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将70份芳香族聚碳酸酯、30份透明阻燃母粒B、0.1份抗氧剂1076（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）、0.2份抗氧剂168（三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯）和0.5份硬脂酸钙，加入通有氮气保护的混合机中高速混合2分钟；
(2)在氮气保护下，将（1）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒，制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料；其中挤出机的机筒温度为240-260℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.04MPa，即制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
实施例3
本实施例中的高透光度聚碳酸酯阻燃材料是由下列原料按重量份组成：
芳香族聚碳酸酯 40份；
透明阻燃母粒A 60份；
抗氧剂1076 0.5份；
抗氧剂 DLTP 0.2份；
抗氧剂168 0.3份；
润滑剂PETS 0.5份；
褐煤蜡 0.5份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将40份芳香族聚碳酸酯、60份透明阻燃母粒A、0.5份抗氧剂1076（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯）、0.3份抗氧剂168（三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯）、0.2份抗氧剂DLTP（硫代二丙酸双月桂酯），0.5份润滑剂PETS（季戊四醇硬脂酸酯），加入通有氮气保护的混合机中高速混合2分钟；
(2)在氮气保护下，将（1）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒，制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料；其中挤出机的机筒温度为240-260℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为1.5MPa，真空度为-0.04MPa，即制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
实施例4
本实施例中的高透光度聚碳酸酯阻燃材料是由下列原料按重量份组成：
芳香族聚碳酸酯 50份；
透明阻燃母粒A 40份；
透明阻燃母粒B 10份；
抗氧剂168 0.2份；
润滑剂PETS 0.5份。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将50份芳香族聚碳酸酯、40份透明阻燃母粒A、10份透明阻燃母粒B、0.2份抗氧剂168（三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯）和0.5份润滑剂PETS（季戊四醇硬脂酸酯），加入通有氮气保护的混合机中高速混合2分钟；
(2)在氮气保护下，将（1）混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒，制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料；其中挤出机的机筒温度为240-260℃，螺杆最佳为转速为600r/min，熔体压力为1.5MPa，最佳真空度为-0.1MPa，即制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
如在本发明的制备组份中添加紫外光吸收剂、光稳定剂、抗静电剂、着色剂等功能助剂，使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。
选择透明聚碳酸酯（PC）作为对比例。根据相关检测标准,对具体实施例1-4制得的高透光度聚碳酸酯阻燃材料进行测试，主要测试物性指标如下：拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强、密度、收缩率和透光率，其检测标准与检测结果如表1所示：
表1：材料主要物性指标
从表1可知，本发明制备的高透光度聚碳酸酯阻燃材料的拉伸强度和弯曲强度均高于对比例中透明聚碳酸酯；在透光率相同的情况下，本发明制备的材料阻燃性能大大优于对比例透明聚碳酸酯的阻燃性能。
所述的实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：由下述原料按重量份制备而成：
聚碳酸脂40-70份；
透明阻燃母粒30-60份；
抗氧剂0.2-1份；
润滑剂0.5-1份；
所述透明阻燃母粒是由下列原料按重量份共混而成：
阻燃剂20份、聚碳酸酯80份、抗氧剂0.2份和润滑剂0.2份。
2.根据权利要求1所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述的阻燃剂为有机磷系阻燃剂或有机磺酸盐类阻燃剂。
3.根据权利要求2所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述的有机磷系阻燃剂为双酚A-双(二苯基磷酸酯)；所述的有机磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾、不含卤素的芳香族磺酸盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸盐、褐煤蜡、季戊四醇硬脂酸酯中至少一种。
6.根据权利要求1所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料，其特征在于：所述受阻酚类抗氧剂为β-（3,5二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳酸酯；
硫代酯类抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯；
亚磷酸酯类抗氧剂为三(2,4-二叔丁苯基)亚磷酸酯。
8.一种制备如权利要求1-6任一项所述的高透光度聚碳酸酯阻燃材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备透明阻燃母粒：
将聚碳酸酯、抗氧剂、润滑剂加入混合机中高速混合5-10分钟，然后把混合物投入平行双螺杆挤出机中，同时，通过液体泵在挤出机的侧喂料口加入阻燃剂，在氮气保护下熔融混合，最后通过双螺杆挤出机挤出、造粒成型，制得透明阻燃母粒；
（2）将经步骤（1）中制得的透明阻燃母粒30-60份、聚碳酸脂40-70份、抗氧剂0.2-1份、润滑剂0.5-1份，一起加入混合机中高速混合5-10分钟后，把混合物料投入平行双螺杆挤出机中，在氮气保护下熔融混合，经挤出、拉条、切粒、均化制得高透光度聚碳酸酯阻燃材料。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中挤出机的机筒温度为210-240℃；所述步骤（2）中挤出机的机筒温度为240-260℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述平行双螺杆挤出机的螺杆转速为400-600r/min、真空度为-0.04－0.1MPa。
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