CN115368723A - 一种高抗冲耐低温阻燃pc/pbt合金材料的配方及制备方法 - Google Patents
一种高抗冲耐低温阻燃pc/pbt合金材料的配方及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方及制备方法,该合金材料以下重量份原料组成:PC40~70份,PBT 30~60份,阻燃剂5~15份,协效阻燃剂0~5份,酯交换抑制剂0.2~5份,增韧相容剂2~10份,低温增韧剂2~10份,抗氧剂0.01~0.3份。将PC和PBT在干燥箱中干燥;在高混机中以100~500r/min的转速混合2~5min,得到均匀混合物;在双螺杆造粒机中熔融挤出,料条通过水槽冷却切粒得到高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料。本发明高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料具有优异阻燃性和耐低温高抗冲性能,加工性好的优点,涉及的工艺条件较易控制,适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明提供一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方及制备方法,属于高分子材料技术领域。
背景技术
PC/PBT合金材料具有PC和PBT两者的优点,一是相对改性基础树脂的冲击强度而言,PC/PBT合金通常会使冲击强度较PC降低,但通过技术手段可使合金的冲击强度保持与改性前的相当;二是低温环境下,合金塑料通常会变脆,抗冲强度会降低,通过技术手段,使合金在低温条件下也具有较好的冲击强度。耐低温也是特定塑料的性质,不是所有的塑料都具有耐低温性,但具体到PC/PBT合金,通常是指在-20~-50℃的范围。它既具有PC优良的耐冲击性能、耐热性能,具高强度及弹性系数,低成形收缩率;同时又具有PBT优良的耐化学性能,无应力开裂,广泛地应用在汽车、电子电气等领域。PC/PBT合金材料本身不具备阻燃性能,且随着PBT含量的增多,合金材料的阻燃性能会降低,而在电子电气、家电等领域,要求对材料具有一定的阻燃性,因而需要对其进行阻燃改性。同其他塑料一样,PC/PBT塑料合金其韧性会受到温度很大的影响,一般表现为低温脆性,因此对其进行耐低温抗冲改性,在低温条件下仍能保持较高的韧性和强度,以拓宽PC/PBT合金材料的应用领域。
马玫等(马玫,雷祖碧.PBT/PC的低温冲击改性研究[J].合成材料老化与应用.2019,48(06):19-20.)研究了MBS、ACR两种壳核抗冲改性剂单独使用及复合使用的效果,发现两种增韧剂共同改性PBT/PC,材料不仅在常温下韧性优异,而且-20℃的低温悬臂梁缺口冲击强度可以达到50kJ/m2以上,未对阻燃性能进行研究;陈伟等(陈伟,陈锐,冯健,等.增韧剂种类及用量对PBT/PC合金性能影响研究[J].广东化工.2019,46(04):44-46;陈伟,陈锐,冯健,等.树脂粘度及复配比例对PBT/PC合金性能影响研究[J].广东化工.2019,46(03):45-47.)研究了在阻燃体系中,树脂复配比例和不同增韧剂以及用量对于合金材料力学性能的影响,-30℃时缺口冲击强度在200J/m左右,但未明确阻燃级别;孔伟(孔伟.抗低温阻燃PC/PET合金的制备与性能研究[J].塑料工业.2021,49(08):145-148.)研究表明,增韧剂用量的提高会导致耐热性、机械强度和阻燃性能下降。综上,带有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)官能团的增韧剂,由于特殊的分子结构,可分别与PC和PBT反应,从而起到增韧和增容的效果,但过多使用会导致合金的耐热和阻燃性能显著下降,且耐低温性能较差,提高PC比例,成本增加。
发明内容
针对现有技术不足,本发明通过调整PC和PBT树脂比例,在使用带有GMA官能团增韧剂的基础上,加入耐低温的含硅增韧剂,不仅增强了PC、PBT界面间的融合,而且提升了合金的耐低温性能;另外,含硅增韧剂可提升合金的阻燃性能;选用与PC/PBT合金体系相容性较好且对其力学性能影响较小的阻燃剂体系,最终得到高抗冲耐低温阻燃等性能优异的PC/PBT合金材料。
本发明提供一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料及其制备方法,一方面提高PC/PBT合金的界面粘合程度,提高合金的高抗冲性能;一方面采用耐低温硅系增韧剂,提高PC/PBT合金的耐低温性能及降低合金材料的阻燃难度;第三,采用高效阻燃剂提高PC/PBT的阻燃性能。
本发明为解决存在的问题所提出的方案如下:
一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,由以下重量份组分组成:
所述PC熔融指数在5~20g/min;PBT特性粘度在0.8~1.3dL/g(25℃)。
所述阻燃剂为溴系阻燃剂;协效阻燃剂含锑阻燃剂。
所述溴系阻燃剂是苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物或三(三溴苯氧基)三嗪;协效阻燃剂是三氧化二锑或改性后的三氧化二锑。
所述酯交换抑制剂是ESC-PGP。
所述增韧相容剂是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。
所述低温增韧剂是交联的丙烯酸酯及有机硅共聚物作为核,接枝的聚甲基丙烯酸甲酯作为壳的产品,具体为S-2001、S-2030等含硅系列增韧剂。。
所述所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物,二者质量比例1:1。
10.一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的制备,其特征在于,包括如下步骤:
(1)原料预干燥:将PC和PBT在干燥箱中干燥;干燥条件:120℃下干燥4~6小时;
(2)按照权利要求1的PC/PBT合金材料配方称取各组分,在高混机中以100~500r/min的转速混合2~5min,得到的均匀混合物;
(3)步骤(2)得到均匀的混合物在双螺杆造粒机中,240~280℃下熔融挤出,料条通过水槽冷却切粒得到高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料。
本发明对于树脂比例的调整,减少了PC比例,降低成本;提出了增韧相容剂和低温增韧剂的协效作用,起到了比单独使用一种增韧剂无法比拟的效果。现在的配方多使用带有GMA增韧剂或传统的ABS型增韧剂,在提升冲击性能及阻燃性能方面受限;本发明选用合适阻燃剂,在不降低冲击性能的前提下,大大提升材料的阻燃性能。
本发明使用溴系阻燃剂,锑系协效阻燃剂,可以大幅度提升PC/PBT合金材料的阻燃性能,以带有GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)功能性结构的增韧剂和耐低温增韧剂复配使用可大大提升PC/PBT合金材料的耐低温高抗冲性能。
具体本发明的有益效果是:
1.本发明制备的PC/PBT合金材料中PBT含量较高,提高了PC/PBT合金材料的刚性不受温度的影响。
2.本发明制备的PC/PBT合金材料,常温(23℃)冲击强度可达900J/m,低温(-30℃),在阻燃级别达到0.6mmV0的同时冲击强度可达200J/m。
3.本发明制备的PC/PBT合金材料,阻燃性能达V0级别(UL94 0.6mm),提高了PC/PBT合金材料的阻燃性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
所优选的物料如下:
PC:PC-141R,SABIC公司。
PBT:PBT-1100A,台湾长春化工公司。
溴系阻燃剂:BC-58,美国大湖。
协效阻燃剂:三氧化二锑(纯度99.5%),益阳天星锑业有限公司。
酯交换抑制剂:ESC-PGP,南京福聚化工有限公司
增韧相容剂:乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯,法国阿科玛公司。
低温增韧剂:S2030,日本三菱公司。
抗氧剂:Irganox1010、Irganox168,巴斯夫公司
配方见表1。
表1组成配方
名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
PC | 70 | 60 | 50 | 50 | 40 |
PBT | 30 | 40 | 50 | 50 | 60 |
BC-58 | 5 | 7 | 10 | 12 | 15 |
三氧化二锑 | 0 | 1 | 3 | 3 | 5 |
增韧相容剂 | 2 | 3 | 5 | 10 | 10 |
低温增韧剂 | 2 | 10 | 7 | 5 | 10 |
抗氧剂 | 0.01 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.1 |
上述配方只是一个例子,发明内容例举配方中的其他物质均可以达到相同的效果,这里就不一一赘述。
制备方法:
将干燥处理的PC和PBT、及其它组份按表1配方混合后加入到双螺杆挤出机的主机筒中熔融挤出;双螺杆挤出机的加工工艺如下:所述的双螺杆挤出机的加工温度为240~280℃,挤出机包括七个温区,其中一段240℃,二段250℃,三段255℃,四段255℃,五段255℃,六段250℃,七段245℃,螺杆转速500r/min。最后造粒、干燥处理等工序后即得本发明产品。
将上述产品在干燥箱中100℃烘干4小时,用塑料注射成型机注塑成ASTM标准样条,注塑温度为255℃;将注塑好的样条在50%的相对湿度、23℃放置24小时后测试性能,低温缺口冲击强度在-30℃下放置3小时后测试性能。
产品性能测试方法如下:
拉伸强度测试:按ASTM D638标准进行。
弯曲强度测试:按ASTM D790标准进行。
缺口冲击强度测试:按ASTM D256标准进行。
垂直燃烧等级测试:按UL94标准进行。
性能测试结果见表2。
表2性能测试结果
本发明制备的高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料具有优异的阻燃性能、加工性能和力学性能,与背景技术中进行对比,冲击性能和阻燃性能的同时提升;可广泛应用于汽车和电子电气等阻燃要求的领域,且易于工业化生产,极具市场前景。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
2.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,PC熔融指数在5~20g/min;PBT特性粘度在0.8~1.3dL/g(25℃)。
3.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,阻燃剂为溴系阻燃剂;协效阻燃剂含锑阻燃剂。
4.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,溴系阻燃剂是苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物或三(三溴苯氧基)三嗪;协效阻燃剂是三氧化二锑或改性后的三氧化二锑。
5.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,酯交换抑制剂是ESC-PGP。
6.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,增韧相容剂是乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。
7.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,低温增韧剂是S-2001,S-2051,S-2030或S-2050。
8.如权利要求1所述高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的配方,其特征在于,所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物,二者质量比例1:1。
9.一种高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料的制备,其特征在于,包括如下步骤:
(1)原料预干燥:将PC和PBT在干燥箱中干燥;干燥条件:120℃下干燥4~6小时;
(2)按照权利要求1的PC/PBT合金材料配方称取各组分,在高混机中以100~500r/min的转速混合2~5min,得到的均匀混合物;
(3)步骤(2)得到均匀的混合物在双螺杆造粒机中,240~280℃下熔融挤出,料条通过水槽冷却切粒得到高抗冲耐低温阻燃PC/PBT合金材料。
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- 2022-07-01 CN CN202210765796.4A patent/CN115368723A/zh active Pending
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