一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法，按重量份计，包括以下组份：聚碳酸酯80‑95份，倍半硅氧烷3‑20份，润滑剂0.5‑3份，抗氧剂0.5‑2份。本发明专利技术在聚碳酸酯材料中通过加入具有特定官能团的倍半硅氧烷，在对聚碳酸酯的力学性能变化不大的情况下不仅能够提高材料的表面硬度，并且能使材料的阻燃级别达到UL94 V‑0。

A halogen-free flame retardant and scratch resistant polycarbonate material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法
本专利技术涉及工程塑料
，特别涉及一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯（PC）具有较高的热变形温度和玻璃化温度，良好的坚韧性、透明性、阻燃性电绝缘和耐热性而广泛应用于汽车、光学器件，航空航天等领域。聚碳酸酯本身可以达到UL94-V2的阻燃等级，但对于一些特殊场合，需要进一步提高其阻燃性能。为了达到更好的阻燃效果，通常是在PC中加入阻燃剂，如溴系阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、磺酸盐阻燃剂等，但这些阻燃剂各有其局限性。溴系阻燃剂含溴，耐变色，耐候性能不良；磷酸酯阻燃剂严重影响复合材料的热变形温度；磺酸盐易造成PC的降解。另外，聚碳酸酯的表面硬度低，耐磨性差，在使用过程中容易被刮花、磨损。为了解决这一问题，需要对聚碳酸酯进行改性。目前有两种方法进行改性，一种方法是在聚碳酸酯表面涂覆功能性涂层材料，如有机硅类耐磨透明涂层，但该方法工序复杂，成本较高。另一种方法是在聚碳酸酯材料中加入酰胺类或有机硅类耐刮擦剂，但酰胺类耐刮擦剂的味道大，不耐析出，影响产品的外观。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，通过倍半硅氧烷对聚碳酸酯进行改性，不仅可以提高材料的表面硬度，同时可提高材料的阻燃性。本专利技术的再一目的是提供上述无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，按重量份计，包括以下组份：聚碳酸酯80-95份，倍半硅氧烷3-20份，润滑剂0.5-3份，抗氧剂0.5-2份。所述倍半硅氧烷具有如下通式：（PhSiO(3-x)/2(OR’)x）m（RSiO(3-x)/2(OR’)x）n其中，Ph为苯基，R为甲基丙烯酰氧基丙基，R’为氢、甲基或乙基，x为0、1或2，m为0.1-0.9，n为0.1-0.9，m+n=1。优选的，m为0.4-0.6，n为0.4-0.6，m+n=1。所述倍半硅氧烷的相对分子量为1500-3000。所述倍半硅氧烷的平均粒径为1-20um，粒径越小，分散性能越好。所述倍半硅氧烷在空气气氛中，以20℃/min升温速率升温测量，在350℃时的热失重为1%-2%，具有优良的耐热性能。本专利技术的倍半硅氧烷在燃烧时分子链容易断裂易成炭，形成碳层，隔热隔氧，起到阻燃的效果。同时其分子结构中含有甲基丙烯酰氧基丙基和苯基，不仅可以起到提高聚碳酸酯材料的阻燃效果，还能明显改善聚碳酸酯的表面硬度。所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺EBO和乙撑双硬脂酰胺EBS中的一种或两种的混合物。所述抗氧剂为抗氧剂412S和抗氧剂627A以质量比为1:1的混合物。本专利技术还提供了上述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将苯基三甲氧基硅烷和/或苯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷混合，缓慢滴入含有碱性催化剂的水和甲醇溶液中，升温到30-60℃，反应6-10h；放置10-15h，然后用水和甲醇溶液反复清洗，真空干燥，得到倍半硅氧烷；（2）按配比，将聚碳酸酯和倍半硅氧烷通过高混机或者混合机完成共混，挤出，过水冷却，造粒得到聚碳酸酯材料。步骤（1）中，所述碱性催化剂为四甲基胺、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种的混合。步骤（1）中，所述苯基三甲氧基硅烷和/或苯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：9-9：1，优选为4：6-6：4。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术在聚碳酸酯材料中通过加入含有苯基和甲基丙烯酰氧基丙基的倍半硅氧烷，在对聚碳酸酯的力学性能变化不大的情况下不仅能够提高材料的表面硬度，并且能使材料的阻燃级别达到UL94V-0。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术，以下实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受下述实施例的限制。本专利技术中使用的原料如下：抗氧剂：抗氧剂412S和抗氧剂627A以质量比为1:1的混合物；润滑剂：乙撑双硬脂酰胺EBS。各性能的测试标准或方法：表面硬度的测试标准：GB/T6739-1996。阻燃等级的测试标准：UL94。实施例1-6及对比例1-2：聚碳酸酯材料的制备（1）将苯基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按质量比1：1混合，缓慢滴入含有四甲基胺的水和甲醇溶液中，升温到50-60℃，反应8h；放置12h，然后用水和甲醇溶液反复清洗，真空干燥，得到倍半硅氧烷，其相对分子量为1500-2500，平均粒径为10um，在空气气氛中，以20℃/min升温速率升温测量，在350℃时的热失重为1%；（2）按表1的配方将聚碳酸酯、倍半硅氧烷、抗氧剂和润滑剂按照比例称量后，通过高混机或者混合机完成共混，挤出，过水冷却，造粒得到聚碳酸酯材料；对聚碳酸酯材料进行性能测试，数据见表1。实施例7：聚碳酸酯材料的制备苯基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：2，制备得到的倍半硅氧烷在空气气氛中，以20℃/min升温速率升温测量，在350℃时的热失重为2%；其余同实施例1。表1实施例1-7及对比例1-2的具体配比（重量份）及其测试性能结果实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7对比例1对比例2PC8580909582888510085倍半硅氧烷1520105181215酰胺类耐刮擦剂15抗氧剂111111111乙撑双硬脂酰胺EBS111111111表面硬度1H2H1HHB2H1H2H2BHB阻燃等级V-0V-0V-0V-0V-0V-0V-0V-2V-2从表1的实施例和对比例的比较可以看出：本专利技术通过在聚碳酸酯材料中加入倍半硅氧烷，不仅提高了材料的表面硬度，并且能使材料的阻燃级别达到UL94V-0。对比例2中采用酰胺类耐刮擦剂，虽然对材料的表面硬度有所提高，但其不耐析出，影响材料的外观，同样材料的阻燃性能较差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：聚碳酸酯          80‑95份倍半硅氧烷        3‑20份润滑剂            0.5‑3份抗氧剂            0.5‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：聚碳酸酯80-95份倍半硅氧烷3-20份润滑剂0.5-3份抗氧剂0.5-2份。2.根据权利要求1所述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，所述倍半硅氧烷具有如下通式：（PhSiO(3-x)/2(OR’)x）m（RSiO(3-x)/2(OR’)x）n其中，Ph为苯基，R为甲基丙烯酰氧基丙基，R’为氢、甲基或乙基，x为0、1或2，m为0.1-0.9，n为0.1-0.9，m+n=1；优选的，m为0.4-0.6，n为0.4-0.6，m+n=1。3.根据权利要求2所述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，所述倍半硅氧烷的相对分子量为1500-3000。4.根据权利要求2所述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，所述倍半硅氧烷的平均粒径为1-20um。5.根据权利要求2所述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，所述倍半硅氧烷在空气气氛中，以20℃/min升温速率升温测量，在350℃时的热失重为1%-2%。6.根据权利要求1所述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺EBO或乙撑双硬脂酰胺EBS中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐布衣，
申请(专利权)人：四会市兴源再生资源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44