CN105504741A - 一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料及其制备方法，其是由以下按重量份数配比的原料组成：聚碳酸酯树脂70~85份；聚酰胺7.5~10份；玄武岩纤维8~14份；相容剂5~20份；抗氧剂0.3~0.7份；轻质碳酸钙3~8份；金属磷酸盐27~36份；润滑剂0.6~0.9份；增韧剂14~19份；其制备方法：步骤一、将上述各组份混合均匀；步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从主加料口加入，将玄武岩纤维侧加料口加入，控制双螺杆挤出机到机头的各区温度，螺杆转速为240rpm，喂料速度为59rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料。

Description

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料。

背景技术

聚碳酸酯是世纪年代末发展起来的重要热塑性工程塑料它具有优异而均衡的力学、热性能、电性能和成型加工性能,产品广泛应用于光学、电子电器、汽车工业、机械制造等方面。自年后,已超过成为第一大通用工程塑料品种。但存在熔体猫度高,流动性比较差,易高温水解、耐有机溶剂侵蚀性较差、电绝缘性一般,产品内应力大等缺陷,由此将与其它塑料共混改性,研制出一系列合金,不仅能有针对性地改进性能上的不足,拓宽产品的加工和应用范围,甚至能降低生产成本。尽管聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性，但是在生产一些薄壁制品时，阻燃性能仍不足以达到人们期望的要求，因此，仍需要寻找较好的阻燃制品。传统的阻燃剂都是含卤素类，这类阻燃剂燃烧时，产生浓烟，同时又产生有毒气体，在燃烧时造成二次危害而严重影响人们生命财产安全。因此，开发无卤阻燃的并且强度理想的聚碳酸酯材料越来越受到研发人员的重视。

聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。聚碳酸酯(PC)具有刚性高，强度大，耐温高的特点。但是聚碳酯材料具有脆性，尤其在低温范围内对缺口十分敏感，因而在实际应用中受到了限制。

当PC和PA6制成合金后，其优点和缺点可以互补，这样就可以扩大合金的应用领域。但是，由于二者的溶解参数相差较大，导致共混时会产生明显的分层现象，并且容易发生氨基交换反应，导致二者的分子量降低，从而影响合金材料的性能。故本发明在体系中加入一定量的相容剂，提高二者相容性，避免分层现象，同时减少及消除氨基交换反应，使合金材料的性能得到优化和提高。

发明内容

本发明是要克服上述现有技术中存在的不足，目的是提供一种具有低膨胀系数、良好低温韧性、高模量并且具有拔萃的阻燃效果以及在燃烧时无卤素释放的无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于其是由以下按重量份数配比的原料组成：

聚碳酸酯树脂70～85份；

聚酰胺7.5～10份；

玄武岩纤维8～14份；

相容剂5～20份；

抗氧剂0.3～0.7份；

轻质碳酸钙3～8份；

金属磷酸盐27～36份；

润滑剂0.6～0.9份；

增韧剂14～19份；

所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂。

所述的聚酰胺为聚酰胺-6。

所述的玄武岩纤维为连续玄武岩纤维，纤维直径为5-15μm。

所述的相容剂为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物或丙烯酸-马来酸酐共聚物。

所述的抗氧剂为指2,5二特丁基对苯二酚。

所述的轻质碳酸钙为经过表面处理的活性碳酸钙。

所述的金属磷酸盐为质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物。

所述的润滑剂为硬脂酸锌。

所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将聚碳酸酯树脂70～85份；聚酰胺7.5～10份；玄武岩纤维8～14份；相容剂5～20份；抗氧剂0.3～0.7份；轻质碳酸钙3～8份；金属磷酸盐27～36份；润滑剂0.6～0.9份；增韧剂14～19份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为59rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为44-55。

本发明的有益效果是：本发明提供的无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料具有耐高模量，较高的刚性，适合生产精度要求较高的汽车零部件：弯曲强度105～140MPa,弯曲模量3400～4115MPa,断裂伸长率15～20％，缺口冲击强10～15.6KJ/m2(-40℃下)，热变形温度110～133℃，阻燃性达V-0(UL-94-1.6mm)；由于在燃烧时不会释放有毒有害的卤素，因而不会造成二次危害。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，由以下按重量份数配比的原料组成：

聚碳酸酯树脂70～85份；

聚酰胺7.5～10份；

玄武岩纤维8～14份；

相容剂5～20份；

抗氧剂0.3～0.7份；

轻质碳酸钙3～8份；

金属磷酸盐27～36份；

润滑剂0.6～0.9份；

增韧剂14～19份；

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将聚碳酸酯树脂70～85份；聚酰胺7.5～10份；玄武岩纤维8～14份；相容剂5～20份；抗氧剂0.3～0.7份；轻质碳酸钙3～8份；金属磷酸盐27～36份；润滑剂0.6～0.9份；增韧剂14～19份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为59rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为44-55。

实施例1：

本实施例的一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，由以下按重量份数配比的原料组成：

质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物27份；

硬脂酸锌0.6份；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物19份；

本实施例的玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法为：

步骤一、将双酚A型聚碳酸酯树脂70份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物19份；聚酰胺-610份；2,5二特丁基对苯二酚0.7份；经过表面处理的活性碳酸钙3份；质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物27份；长度为3mm玄武岩纤维10份；硬脂酸锌0.6份；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物5份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为59rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为44。

实施例2：

本对实施例中一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，由以下按重量份数配比的原料组成：

质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物36份；

硬脂酸锌0.7份。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物16份；

本实施例的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法为：

步骤一、将双酚A型聚碳酸酯树脂85份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物16份；聚酰胺-67.5份；2,5二特丁基对苯二酚0.5份；经过表面处理的活性碳酸钙8份；质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物36份；长度为3mm玄武岩纤维8份；硬脂酸锌0.7份；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物10份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将30g玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为100rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为50。

实施例3：

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，由以下按重量份数配比的原料组成：

质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物33份；

硬脂酸锌0.9份；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物14份；

本实施例的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法为：

步骤一、将双酚A型聚碳酸酯树脂75份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物14份；聚酰胺-68.5份；2,5二特丁基对苯二酚0.3份；经过表面处理的活性碳酸钙4份；质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物33份；长度为3mm玄武岩纤维14份；硬脂酸锌0.9份；丙烯酸-马来酸酐共聚物15份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将30g玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为80rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为45。

实施例4：

一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，由以下按重量份数配比的原料组成：

质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物30份；

硬脂酸锌0.8份；

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物17份；

本实施例的碳纤维增强聚碳酸酯复合材料的制备方法为：

步骤一、将双酚A型聚碳酸酯树脂80份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物17份；聚酰胺-69.5份；2,5二特丁基对苯二酚0.4份；经过表面处理的活性碳酸钙6份；质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物30份；长度为3mm玄武岩纤维12份；硬脂酸锌0.8份；丙烯酸-马来酸酐共聚物20份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将30g玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为300rpm，喂料速度为20rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比55。

由上述实施例1至4得到的无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料经测试具有下表所示的技术指标，具有耐高模量，较高的刚性，适合生产精度要求较高的汽车零部件。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于其是由以下按重量份数配比的原料组成：

聚碳酸酯树脂70～85份；

聚酰胺7.5～10份；

玄武岩纤维8～14份；

相容剂5～20份；

抗氧剂0.3～0.7份；

轻质碳酸钙3～8份；

金属磷酸盐27～36份；

润滑剂0.6～0.9份；

增韧剂14～19份。

2.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂；所述的聚酰胺为聚酰胺-6。

3.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的玄武岩纤维为连续玄武岩纤维，纤维直径为5-15μm。

4.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的相容剂为乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐共聚物或丙烯酸-马来酸酐共聚物。

5.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的抗氧剂为指2,5二特丁基对苯二酚。

6.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的轻质碳酸钙为经过表面处理的活性碳酸钙。

7.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的金属磷酸盐为质量百分比为50％的聚磷酸铵与质量百分比为50％的三聚氰胺尿酸盐的混合物。

8.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸锌。

9.根据权利要求1所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料，其特征在于所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

10.一种如权利要求1-9任一项所述无卤阻燃的玄武岩纤维增强的聚碳酸酯合金材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、将聚碳酸酯树脂70～85份；聚酰胺7.5～10份；玄武岩纤维8～14份；相容剂5～20份；抗氧剂0.3～0.7份；轻质碳酸钙3～8份；金属磷酸盐27～36份；润滑剂0.6～0.9份；增韧剂14～19份混合均匀；

步骤二、将步骤一中混合均匀后的物料从双螺杆挤出机的主加料口加入，将玄武岩纤维从所述双螺杆挤出机的侧加料口加入，控制双螺杆挤出机从喂料段到机头的各区温度依次为230℃、255℃、265℃、270℃、270℃、270℃、265℃、265℃、265℃、260℃和255℃，螺杆转速为240rpm，喂料速度为59rpm，挤出造粒，得到玄武岩纤维增强聚碳酸酯复合材料；所述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为44-55。