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CN110330779A - 一种永久高透光阻燃pc复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种永久高透光阻燃pc复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN110330779A
CN110330779A CN201910709951.9A CN201910709951A CN110330779A CN 110330779 A CN110330779 A CN 110330779A CN 201910709951 A CN201910709951 A CN 201910709951A CN 110330779 A CN110330779 A CN 110330779A
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China
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high light
fire retardant
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CN201910709951.9A
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孙兴志
吴丹丹
蒋新伟
卢林飞
赵志航
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HENGDIAN GROUP TOSPO CO Ltd
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Abstract

本发明涉及高分子材料领域,公开了一种永久高透光阻燃PC复合材料及其制备方法,按重量份数计,所述高透光阻燃PC复合材料包含双酚A型聚碳酸酯67.6~89.4份、液态低聚磷酸酯5.0~20.0份、氨基硅氧烷5.0~10.0份、抗氧剂0.1~0.4份、加工助剂0.5~2.0份。本发明选用液态低聚磷酸酯阻燃剂,在PC加工过程中与其发生酯交换反应,达到永久的阻燃效果,且液态磷酸酯类阻燃剂的加入不影响PC的透明性,同时加入与PC相容性较好且带有反应性基团的氨基硅氧烷与主阻燃剂进行复配,氨基硅氧烷中的氨基可与PC表面的羟基发生交联反应,提高PC的力学性能,且磷、硅的协同阻燃作用能显著提高其阻燃效果。

Description

一种永久高透光阻燃PC复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,具体是涉及一种永久高透光阻燃PC复合材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种综合性能优良的热塑性工程塑料,具有良好的光学透明性,优异的抗冲击性能,较好的电绝缘性能,优良的机械强度和尺寸稳定性,其在汽车、建筑、电子电器、航空航天以及光学透镜等领域应用广泛。
PC本身具有一定的阻燃性能,其极限氧指数(LOI)约为26%,垂直燃烧等级可达UL-94 V-2级别。然而,我国PC市场需求量逐年上升,在汽车、电子电器和机械等大规模应用PC的领域存在各种火灾风险,对PC阻燃性能的要求越来越高,PC本身阻燃等级不能满足一些对阻燃级别要求较高的场所,因此,对PC的阻燃改性具有重要的意义。
中国发明专利(申请号:201811265882.9)公开发明了一种阻燃PC及其制备方法,通过加入阻燃剂氢氧化铝来实现PC的阻燃性能,又加入一系列的助剂来实现阻燃剂在基体中的良好分散。此方法制得的阻燃PC复合材料,可使其极限氧指数从26%提高到30%以上,达到一定的阻燃效果,但此方法中阻燃剂氢氧化铝的加入势必会对PC材料的透光率造成一定的影响,而PC材料因其高透光率而广泛应用于光学透明领域,透光率的大量下降会极大限制PC材料的应用范围。
中国发明专利(申请号:201710301205.7)公开发明了一种透明阻燃PC的制备方法,使用聚碳酸酯、脂环族聚酰亚胺、苯并噁嗪树脂、聚硅氧烷、玻璃纤维、抗氧剂和加工助剂在配方用量配合下制备得到阻燃PC材料,脂环族聚酰亚胺能够与聚碳酸酯配合,协同增强材料的透明度以及光学性能。此方法所制得阻燃PC复合材料的阻燃性能可达到UL-94 V-0等级,且能保持高透光率,但所制得阻燃PC复合材料不可避免会出现玻纤的浮纤现象,造成制品表面外观不平,影响PC制品的使用,且此方法不能达到永久的阻燃效果,未在加工过程中实现反应性阻燃,不能满足阻燃制品长期使用的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足,提供了一种永久高透光阻燃PC复合材料。本发明选用液态低聚磷酸酯阻燃剂,在PC加工过程中与其发生酯交换反应,达到永久的阻燃效果,且液态磷酸酯类阻燃剂的加入不影响PC的透明性,同时加入与PC相容性较好且带有反应性基团的氨基硅氧烷与主阻燃剂进行复配,氨基硅氧烷中的氨基可与PC表面的羟基发生交联反应,提高PC的力学性能,且磷、硅的协同阻燃作用能显著提高其阻燃效果。
为达到本发明的目的,本发明的高透光阻燃PC复合材料包含双酚A型聚碳酸酯、液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷、抗氧剂、加工助剂。
优选地,按重量份数计,所述高透光阻燃PC复合材料包含双酚A型聚碳酸酯67.6~89.4份、液态低聚磷酸酯5.0~20.0份、氨基硅氧烷5.0~10.0份、抗氧剂0.1~0.4份、加工助剂0.5~2.0份。
进一步地,所述液态低聚磷酸酯为Doher-6509、FSFR-WF002、TCEP、TPP、TEP(磷酸三乙酯)中的一种或多种。
进一步地,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂245、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种。
进一步地,所述加工助剂为偶联剂、润滑剂分散剂中的一种或多种。
优选地,所述加工助剂为PE蜡、酰胺蜡、KH550、KH560、KH570、钛酸酯中的一种或多种。
进一步地,本发明还提供了一种永久高透光阻燃PC复合材料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将双酚A型聚碳酸酯、抗氧剂、加工助剂投入混合机中进行充分搅拌混合,随后加入液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷搅拌混合均匀;
(2)将步骤(1)所得搅拌均匀的混合物料投入双螺杆挤出机挤出;
(3)经水冷切粒包装制得永久高透光阻燃PC复合材料。
进一步地,所述步骤(1)中混合机混合温度为80~100℃。
进一步地,所述步骤(1)中双酚A型聚碳酸酯、抗氧剂、加工助剂投入混合机中搅拌时间为5~10min,加入液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷后搅拌时间为15~20min。
进一步地,所述步骤(2)中双螺杆挤出机一区温度为200-220℃,二区温度为210-240℃,三区温度为220-240℃,四区温度为220-240℃,五区温度为230-250℃,六区温度为225-250℃,七区温度为220-240℃,八区温度为220-240℃,机头温度为220-230℃,螺杆转速为200-300r/min。
与现有技术相比,本发明的优点包括但不限于:
(1)本发明采用无卤、无毒的磷硅阻燃剂,符合绿色环保的化学理念;
(2)本发明采用反应性共混的方式把阻燃剂引入PC体系中,达到永久阻燃的效果,且阻燃剂与PC基体相容性较好,能保证复合材料的透光率在88%以上,几乎与纯PC相当。
(3)本发明选用的液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷能与PC发生交联反应,不但具有阻燃作用,而且进一步增强了PC复合材料的力学性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。应当理解,以下描述仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显只指单数形式。
实施例1
将重量份89.40份PC树脂在搅拌器中搅拌15min,然后倒入0.10份抗氧剂300,0.50份偶联剂KH550,搅拌5min,最后加入5.00份主阻燃剂TEP和5.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为225℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例2
将重量份88.40份PC树脂在搅拌器中搅拌15min,然后倒入0.10份抗氧剂245,0.50份PE蜡,搅拌5min,最后加入6.00份主阻燃剂TEP和5.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为225℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例3
将重量份87.40份PC树脂在搅拌器中搅拌15min,然后倒入0.10份抗氧剂1010,0.50份硅烷偶联剂KH560,搅拌5min,最后加入7.00份主阻燃剂TEP和5.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为225℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例4
将份86.40份PC树脂在搅拌器中搅拌15min,然后倒入0.10份抗氧剂168,0.50份酰胺蜡,搅拌5min,最后加入8.00份主阻燃剂TEP和5.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为225℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例5
将份83.35份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.15份抗氧剂168,0.50份PE蜡,搅拌7min,最后加入9.00份主阻燃剂Doher-6509和7.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例6
将份83.35份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.15份抗氧剂168,0.50份PE蜡,搅拌7min,最后加入10.00份主阻燃剂TPP和6.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例7
将份81.35份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.15份抗氧剂1076,0.20份钛酸酯,0.30份PE蜡,搅拌7min,最后加入10.00份主阻燃剂TCEP和8.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为250r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例8
将份80.80份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.20份抗氧剂168,0.50份偶联剂KH550,0.50份钛酸酯搅拌7min,最后加入12.00份主阻燃剂Doher-6509和6.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为300r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例9
将份73.30份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.20份抗氧剂,1.00份PE蜡,1.50份钛酸酯,搅拌7min,最后加入15.00份主阻燃剂FSFR-WF002和10.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌15min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为200r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
实施例10
将份72.85份PC树脂在搅拌器中搅拌18min,然后倒入0.15份抗氧剂1010,0.50份KH570,1.20份PE蜡,0.30份钛酸酯,搅拌7min,最后加入15.00份主阻燃剂Doher-6509和10.00份协效阻燃剂氨基硅烷,搅拌20min,从双螺杆主喂料口加入挤出,螺杆挤出机一区温度为200℃,二区温度为210℃,三区温度为220℃,四区温度为220℃,五区温度为230℃,六区温度为230℃,七区温度为220℃,八区温度为220℃,机头温度为220℃,螺杆转速为300r/min,经水冷切粒包装制得阻燃PC材料。
表1实施例1-10制得阻燃PC材料及纯PC性能测试结果
从上表可以看出,加入液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷后本发明PC复合材料的垂直燃烧等级均可达到UL-94 V-0等级,阻燃效果明显,其透光率均能保持在88.0%以上,且拉伸强度和缺口冲击强度相比于纯的PC均有一定程度的提高。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的实例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,该高透光阻燃PC复合材料包含双酚A型聚碳酸酯、液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷、抗氧剂、加工助剂。
2.根据权利要求1所述的永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,所述高透光阻燃PC复合材料包含双酚A型聚碳酸酯67.6~89.4份、液态低聚磷酸酯5.0~20.0份、氨基硅氧烷5.0~10.0份、抗氧剂0.1~0.4份、加工助剂0.5~2.0份。
3.根据权利要求2所述的永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,所述液态低聚磷酸酯为Doher-6509、FSFR-WF002、TCEP、TPP、TEP中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂245、抗氧剂300、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,所述加工助剂为偶联剂、润滑剂分散剂中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的永久高透光阻燃PC复合材料,其特征在于,所述加工助剂为PE蜡、酰胺蜡、KH550、KH560、KH570、钛酸酯中的一种或多种。
7.权利要求1-6任一项所述永久高透光阻燃PC复合材料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将双酚A型聚碳酸酯、抗氧剂、加工助剂投入混合机中进行充分搅拌混合,随后加入液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷搅拌混合均匀;
(2)将步骤(1)所得搅拌均匀的混合物料投入双螺杆挤出机挤出;
(3)经水冷切粒包装制得永久高透光阻燃PC复合材料。
8.权利要求6所述永久高透光阻燃PC复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中混合机混合温度为80~100℃。
9.权利要求6所述永久高透光阻燃PC复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中双酚A型聚碳酸酯、抗氧剂、加工助剂投入混合机中搅拌时间为5~10min,加入液态低聚磷酸酯、氨基硅氧烷后搅拌时间为15~20min。
10.权利要求6所述永久高透光阻燃PC复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中双螺杆挤出机一区温度为200-220℃,二区温度为210-240℃,三区温度为220-240℃,四区温度为220-240℃,五区温度为230-250℃,六区温度为225-250℃,七区温度为220-240℃,八区温度为220-240℃,机头温度为220-230℃,螺杆转速为200-300r/min。
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