CN1121451C - 高透明阻燃聚碳酸酯和聚碳酸酯/聚苯乙烯合金 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高透明阻燃聚碳酸酯和聚碳酸酯/聚苯乙烯合金及其制备方法。所述复合物不仅保留了普通聚碳酸酯树脂的高透明度，同时也具有普通聚碳酸酯树脂所不具有的高阻燃性和易加工成型性。本发明所述复合物主要由聚碳酸酯树脂、透明聚苯乙烯树脂、阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和其它加工助剂按一定的配比经双螺杆挤出机加工而成，可以在电子电器、医疗器械、军工等各个领域得到广泛的应用。
Description
本发明涉及一种高透明阻燃PC和PC/PS合金及其制备方法，能适用于那些对透明度和阻燃要求高，使用环境恶劣的应用领域，如电子电器、医疗器械、军工等。
普通聚碳酸酯树脂(PC)是一种优良的工程塑料，不仅具有突出的冲击强度和耐蠕变性，较高的耐热性和尺寸稳定性，而且具有良好的透光性，其折光率为1.584，对可见光的透过率可达90％以上(李勇进等，塑料，1，27，1998.)。由于聚碳酸酯的优良性能，所以被广泛地应用于机械工业的零配件、电子电器产品的外壳和传动件、军工和医疗等领域。聚碳酸酯树脂本身的阻燃等级能达到UL94 V-2标准，但是由于聚碳酸酯的特定使用场合均需要有更高的阻燃性，一般均要求达到UL94 V-0标准，同时又要求兼顾高透明性，这就为聚碳酸酯的改性提出了很高的要求。聚碳酸酯(PC)树脂的加工温度较高(对大型注塑件来说，其加工温度在270℃以上)，现在国外用卤代双酚A合成具有UL94 V-0标准的透明阻燃聚碳酸酯，其加工温度更高，达到340℃以上。在这样高的加工温度下，有些阻燃剂虽能不影响聚碳酸酯透明度但均有不同程度的分解，对于透明度要求很高的制件是不能允许的。本发明从降低聚合物加工温度和提高阻燃剂的热分解温度两个方面入手，提供了一种新的能克服以上缺点的耐热高透明阻燃聚碳酸酯复合物。
同时，由于聚碳酸酯的市场价格偏高，于是需要寻求一种相对比较廉价的材料，在不影响聚碳酸酯透明度的基础上与之制备成塑料合金，达到降低材料成本的目的。本发明选择廉价的PS树脂来制备合金是出于两个方面的考虑：
1、PS树脂的透光率达到80％以上，且其折光率和PC树脂相同，两种材料共混不会影响PC树脂的透光率。
2、PC-PS体系属于部分相容体系(Liang Wenzhong，PolymerDegradation and Stablity.31，353，1991.)，二相界面有互容中间层，使二相之间有良好的粘合力，可以使PC/PS合金互相弥补缺点，达到优良性能。
本发明提供的高透明阻燃PC/PS合金不仅保留了PC树脂的透明度和优良性能，而且也降低了材料成本和增加了PC树脂的流动性，提高了其加工性能。因此，制备能达到UL94 V-0标准的高透明阻燃聚碳酸酯及其合金具有重要的实用意义。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯/聚苯乙烯合金，由聚碳酸酯树脂100重量份，复合阻燃剂5～20重量份，光热稳定剂0.2～2重量份，偶联剂0.2～1重量份，加工助剂1～5重量份组成。其中所述的复合阻燃剂为卤代环氧树脂类阻燃剂，磷酸酯类阻燃剂，卤代芳香烃类阻燃剂以及十溴二苯醚和/或它们的混合物。
本发明采用不同型号不同分子量的聚碳酸酯(PC)和与聚碳酸酯折光率相同的透明聚苯乙烯(PS)来验证多种阻燃剂的阻燃效果和对材料的物理性能、透明度的影响，找到一种理想的高透明阻燃的聚碳酸酯(PC)和几种满足不同阻燃级别的PC/PS合金。添加复合型的光、热稳定剂和偶联剂也能在一定程度上提高聚碳酸酯在加工过程和应用环境中的稳定性。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金的制备方法为：将树脂、阻燃剂、其它组分和色粉(可以加入按不同颜色要求而配制的透明色粉)按一定的步骤在高速搅拌下充分混合，由精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切和混炼下，物料得以充分的熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒，最后包装成成品。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金采用不同型号不同粘度的聚碳酸酯树脂(PC)，包括日本帝人化成公司的高粘度K-1300，中粘度L-1250Y，日本出光石油化学公司的低粘度IR-2200，以及陶氏化学公司不同熔体指数的201-8、201-10、201-15等。不同粘度不同熔体指数的聚碳酸酯树脂(PC)有不同的加工成型条件，可以按要求选用，一般低粘度高熔体指数的树脂更有利于成型加工。一般聚碳酸酯树脂(PC)的透光率均在80％以上，应能达到高透明的要求。对于高透明阻燃PC/PS合金中的PS树脂，本发明要求选用可耐受较高加工温度、透明度高且无黑点的树脂。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金中的阻燃剂在本发明中非常重要，既要求该阻燃剂不能影响聚碳酸酯树脂的透明度，而且还要耐受高温而不发生分解。同时，由于要保持材料的高透明性，在阻燃剂的配成中不能加入增效剂，因此要求阻燃剂的阻燃能力是高效。本发明筛选出几种不同类别的阻燃剂：以色列死海溴公司的F-2400、F-2300、F-1025、F-1808等，磷酸酯类阻燃剂BPP、TPP，美国雅宝公司的DBDPO等。其中F-2400，F-2300、F-1025、F-1808对材料性能影响较小，但用量增加会影响材料透明度，其中F-1808略带黄色。BPP和DBDPO对材料的透明度基本无影响，但是DBDPO高温加工时易分解变色。本发明选用磷酸酯类阻燃剂为主阻燃剂，配合其它助阻燃剂使用能达到满意的效果。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金中的复合光热稳定剂的加入主要是防止聚碳酸酯树脂在高温加工过程及以后的使用环境中尽量不发生光热分解，提高其稳定性。本发明使用的稳定剂主要包括烷基化单酚、烷基化多酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、碱金属或碱土金属的硅酸盐、受阻酚、羟基苯并***、肉桂酸酯和/或这些化合物的混合物。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金中的偶联剂主要是为了改善树脂和阻燃剂、树脂与树脂之间的相容性，主要为硅烷偶联剂，也可以用硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂的混合物。
本发明的高透明阻燃聚碳酸酯和PC/PS合金中的其它加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、硅油、白矿油、聚硅酮类复合物等。可以有效改善各组分的分散性，降低界面黏附，以利于加工成型。
本发明由下面实施例验证。实施例具体的操作步骤为：
1.将PC树脂、PS树脂、阻燃剂、复合光热稳定剂、偶联剂和加工助剂在高速混料机中按一定加料顺序混合均匀。
2.将上面已经混好的物料由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，在挤出机的螺筒中，物料被螺杆高速剪切和混炼，经机头挤出、拉条、冷却、造粒和包装。
本发明提供的复合物，其制备方法中的螺筒各分区温度应保持在240℃～280℃之间。
实施例：编 PC PS 主阻燃剂 助阻燃剂 光热稳定剂 偶联剂 其它助剂号 201-10 JPS-G125 BPP DBDPO 1010 168 KH560 白矿油 EBS LB8401 100 0 7 3 0.5 0.2 0.5 1 0.6 0.82 85 15 7 3 0.5 0.2 0.8 1 0.6 0.83 90 10 12 8 0.5 0.2 1 1 0.6 0.8检测结果：
测试结果
项目 测试标准 单位
1 2 3拉伸屈服强度 GB1040-92 MPa 62 50 56断裂伸长率 GB1040-92 ％ 52 35 40弯曲强度 GB9341-88 MPa 85 78 80弯曲模量 GB9341-88 MPa 2250 2100 2190IZOD缺口冲击强度 GB1843-96 KJ/m2 56 18 25热变形温度(0.45MPa) GB1634-88 ℃ 145 120 135透光率 GB2410-80 ％ 88 82 85阻燃性 UL94 - V-0 V-2 V-0
Claims (4)
1、一种高透明阻燃聚碳酸酯/聚苯乙烯合金，其特征组成为：聚碳酸酯树脂100重量份，复合阻燃剂5～20重量份，光热稳定剂0.2～2重量份，偶联剂0.2～1重量份，加工助剂1～5重量份，其中所述的复合阻燃剂为卤代环氧树脂类阻燃剂，磷酸酯类阻燃剂，卤代芳香烃类阻燃剂以及十溴二苯醚和/或它们的混合物，所述的光热稳定剂为烷基化单酚、烷基化多酚、硫代二丙酸二月桂酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸三苯酯、碱金属或碱土金属的硅酸盐、受阻酚、羟基苯并***、肉桂酸酯和/或这些化合物的混合物。
2、根据权利要求1所述的高透明阻燃聚碳酸酯/聚苯乙烯合金，其中所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和/或这些偶联剂的混合物。
3、根据权利要求1所述的高透明阻燃聚碳酸酯/聚苯乙烯合金，其中所述的加工助剂为脂肪酸酰胺、脂肪酸类复合物、硅油、白矿油、聚硅酮类复合物和/或这些复合物的混合物。
4、根据权利要求1所述的高透明阻燃聚碳酸酯/聚苯乙烯合金的方法，该方法包括：将聚碳酸酯树脂、复合阻燃剂、光热稳定剂、偶联剂和加工助剂在高速搅拌下充分混合，然后由精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的高速剪切、混炼和输送下，物料由机头挤出、冷却、切粒和包装。
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