高性能无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。聚碳酸酯材料的原料组分包括：聚碳酸酯55～80份、阻燃母粒10～30份、玻璃纤维10～15份、分散剂0.5～1份以及抗滴落剂0.2～1重量份。制备方法：将阻燃母粒的各原料组分加入第一高速混合机中混合，之后投入到第一双螺杆挤出机中混合，挤出造粒制得阻燃母粒。其次，将无卤阻燃聚碳酸酯材料的各原料组分加入第二高速混合机中混合，之后投入到第二双螺杆挤出机中混合，经挤出、拉条、切粒以及干燥，制得无卤阻燃聚碳酸酯材料。本发明专利技术提供的无卤阻燃聚碳酸酯材料，具有优异的阻燃和耐磨性能，不仅提高了原有的抗冲性能和拉伸性能，而且能够保持良好的流动性。

High performance halogen-free flame retardant polycarbonate material and preparation method thereof

The invention relates to a halogen-free flame retardant polycarbonate material with high performance and a preparation method thereof. The components of polycarbonate materials include 55~80 polycarbonate, 10~30 flame retardant masterbatch, 10~15 glass fiber, 0.5 to 1 dispersants, and 0.2 to 1 weight of dropping agent. Preparation method: the raw material components of the flame retardant masterbatch are mixed in the first high speed mixer, then mixed in the first twin screw extruder, and the flame retardant masterbatch is produced by extrusion granulation. Secondly, the ingredients of halogen free flame retardant polycarbonate are mixed in second high speed mixer, then mixed in second twin-screw extruders, and the halogen free flame retardant polycarbonate is prepared by extrusion, drawing, grain cutting and drying. The halogen-free flame retardant polycarbonate provided by the invention has excellent flame retardancy and wear resistance, which not only improves the original impact and tensile properties, but also maintains good fluidity.

【技术实现步骤摘要】
高性能无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法
本专利技术涉及聚碳酸酯改性材料
，具体涉及一种高性能无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯是一种综合性能优越的热缩性工程塑料，具有高抗冲、高韧性、高耐热性、耐候性和优异的电绝缘性，被广泛应用在汽车工业、仪表仪器、电子电器等领域。聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性、但不能满足对阻燃级别要求更高的场合，同时，聚碳酸酯耐磨性差。为确保阻燃性，传统的添加含卤阻燃剂，阻燃性好、添加量少、对力学性能影响较小，但在其阻燃过程中会产生大量有毒烟雾以及致癌的二噁英，对人体造成伤害。进一步，人们采用无卤阻燃剂，常用的有磷系阻燃剂、有机硅阻燃剂和磺酸盐等，并与无机阻燃剂进行复配。添加量达到理想的阻燃效果时，都会在一定程度上降低材原有的力学性能。为了提高强度，加入玻璃纤维作为增强剂。玻璃纤维使流动性和抗冲击性变差，并且玻璃纤维从树脂表面突出来而很难确保材料质量均一稳定。基于此，需要对现有的配方进行提升优化，开发出综合性能优异的阻燃聚碳酸酯。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种高性能无卤阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。本专利技术提供的无卤阻燃聚碳酸酯材料，具有优异的阻燃和耐磨性能，不仅提高了原有的抗冲性能和拉伸性能，而且能够保持良好的流动性。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种阻燃母粒，原料组分按重量份计，包括：硅氧烷共聚碳酸酯70～80重量份、阻燃剂15～25重量份、氧化锌1～5重量份以及第一分散剂1～3重量份；其中，阻燃剂包括磷系阻燃剂和无机阻燃剂。优选地，硅氧烷共聚碳酸酯选用共聚双酚A型芳香族聚碳酸酯，且共聚双酚A型芳香族聚碳酸酯的硅含量为1～5％，重均分子量为20000～30000。氧化锌选用纳米氧化锌，且纳米氧化锌的平均粒径为10～100nm，并经过钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂表面处理；使用偶联剂提高纳米氧化锌与聚合物基体的界面键合，增强了基体承载能力，可提高基体的拉伸性能，同时明显改善基体的抗磨损性能。磷系阻燃剂包括间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)(RDP)和/或双酚A-(二苯基磷酸酯)(BDP)；RDP和BDP为高效磷系阻燃剂，少量的添加(1％～3％)不仅可与硅元素协同阻燃，而且不影响材料的力学性能。无机阻燃剂包括纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁，且无机阻燃剂优选平均粒径为10～50nm，且经过钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂表面处理后的无机阻燃剂；从而具有填充增强的效果，不仅能够提高材料的抗冲性能，而且可以与有机阻燃剂协同阻燃。第一分散剂包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、a-甲基苯乙烯树脂、硬脂酸及其盐类中的一种或多种；且进一步优选以聚乙烯蜡为主要成分的复合分散体系。优选地，磷系阻燃剂包括重量比为1:1的间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)和双酚A-(二苯基磷酸酯)；无机阻燃剂包括重量比为1:1的纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁。优选地，阻燃母粒包括下述原料组分：硅氧烷共聚碳酸酯70重量份、磷系阻燃剂10重量份、无机阻燃剂10重量份、纳米氧化锌3重量份以及分散剂2重量份。第二方面，本专利技术提供一种阻燃母粒的制备方法，包括以下步骤：将阻燃母粒的各原料组分加入第一高速混合机混合均匀，之后投入到第一双螺杆挤出机中，且在氮气保护下进行第一熔融混合，然后挤出造粒，制得阻燃母粒。优选地，第一高速混合机的条件具体为：转速800～1000r/min，混合时间为10min；第一双螺杆挤出机的条件具体为：转速400～600r/min，长径比(36～40):1，挤出机料筒温度为220～240℃；第一熔融混合的时间为10min。第三方面，本专利技术提供一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，原料组分按重量份计，包括：聚碳酸酯55～80重量份、本专利技术制备得到的阻燃母粒10～30重量份、玻璃纤维10～15重量份、第二分散剂0.5～1重量份以及抗滴落剂0.2～1重量份。优选地，聚碳酸酯选用双酚A型芳香族聚碳酸酯，且双酚A型芳香族聚碳酸酯的重均分子量为20000～40000。第二分散剂包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、a-甲基苯乙烯树脂、硬脂酸及其盐类中的一种或多种；且进一步优选以聚乙烯蜡为主要成分的复合分散体系。玻璃纤维选用长度为2～5μm、直径为10～100μm的短切玻璃纤维，且将短切玻璃纤维优选经过硅烷偶联剂表面处理；小粒径短切玻璃纤维，并经过表面处理有利于在集体中均匀分散开来，并与聚合物基体很好的相容，显著改善体系的力学性能，同时降低对体系流动性的影响。抗滴落剂包括聚四氟乙烯粉、AS包覆改性的聚四氟乙烯粉以及PMMA包覆改性的聚四氟乙烯粉中的一种或多种。需要说明的是，本领域技术人员应当知晓：PMMA：英文全称Poly-methylMethacrylate；中文学名为聚甲基丙烯酸甲酯。通过共聚改性，将硅氧烷引入到聚碳酸酯中，起到高效阻燃作用，并能改善体系的抗冲击性能和流动性；与此同时，选用硅氧烷共聚碳酸酯作为阻燃母粒的主要成分，可使阻燃母粒同聚碳酸酯原料能很好地相容。第四方面，本专利技术提供一种无卤阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：将无卤阻燃聚碳酸酯材料的各原料组分加入第二高速混合机中混合，之后投入到第二双螺杆挤出机中，并在氮气保护下进行第二熔融混合，然后经挤出、拉条、切粒以及干燥处理，制得无卤阻燃聚碳酸酯材料。优选地，第二高速混合机的条件具体为：转速600～800r/min，混合时间为10min；第二双螺杆挤出机的条件具体为：转速300～500r/min，长径比(36～40):1，挤出机料筒温度为240～260℃；第二熔融混合的时间为10min。本专利技术提供的上述技术方案具有以下优点：(1)采用本专利技术提供的方法，本专利技术提供的无卤阻燃聚碳酸酯材料，具有优异的阻燃和耐磨性能，不仅提高了原有的抗冲性能和拉伸性能，而且能够保持良好的流动性。(2)本专利技术提供的技术方案中，磷系阻燃剂能够与硅氧烷共聚碳酸酯协同阻燃，从而在降低阻燃剂添加剂的同时提高聚碳酸酯材料的阻燃性能。(3)本专利技术提供的技术方案中，体系中采用的填料和添加剂均经过表面处理，与基体的相容性好，消除了填料和添加剂对基体原有性能的影响，同时又起到增强和阻燃作用。(4)本专利技术提供的制备方法中，经数次混合从而使体系充分混合，得到的产品质量均一稳定。本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面将对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本专利技术的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本专利技术提供一种无卤阻燃聚碳酸酯材料，原料组分按重量份计，包括：聚碳酸酯55～80重量份、本专利技术制备得到的阻燃母粒10～30重量份、玻璃纤维10～15重量份、第二分散剂0.5～1重量份以及抗滴落剂0.2～1重量份。其中，阻燃母粒的原料组分按重量份计，包括：硅氧烷共聚碳酸酯70～80重量份、磷系阻燃剂和无机阻燃剂15～25重量份、氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃母粒，其特征在于，原料组分按重量份计，包括：硅氧烷共聚碳酸酯70～80重量份、阻燃剂15～25重量份、氧化锌1～5重量份以及第一分散剂1～3重量份；其中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂和无机阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃母粒，其特征在于，原料组分按重量份计，包括：硅氧烷共聚碳酸酯70～80重量份、阻燃剂15～25重量份、氧化锌1～5重量份以及第一分散剂1～3重量份；其中，所述阻燃剂包括磷系阻燃剂和无机阻燃剂。2.根据权利要求1所述的阻燃母粒，其特征在于：所述硅氧烷共聚碳酸酯选用共聚双酚A型芳香族聚碳酸酯，且所述共聚双酚A型芳香族聚碳酸酯的硅含量为1～5％，重均分子量为20000～30000；所述磷系阻燃剂包括间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)和/或双酚A-(二苯基磷酸酯)；所述无机阻燃剂包括纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁，且所述无机阻燃剂优选平均粒径为10～50nm，且经过钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂表面处理后的无机阻燃剂；所述氧化锌选用纳米氧化锌，且所述纳米氧化锌的优选平均粒径为10～100nm，并经过钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂表面处理后的纳米氧化锌；所述第一分散剂包括聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、a-甲基苯乙烯树脂、硬脂酸及其盐类中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的阻燃母粒，其特征在于：所述磷系阻燃剂包括重量比为1:1的间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)和双酚A-(二苯基磷酸酯)；所述无机阻燃剂包括重量比为1:1的纳米氢氧化铝和/或纳米氢氧化镁。4.根据权利要求1～3任一项所述的阻燃母粒，其特征在于，包括下述原料组分：硅氧烷共聚碳酸酯75重量份、磷系阻燃剂10重量份、无机阻燃剂10重量份、纳米氧化锌3重量份以及分散剂2重量份。5.权利要求1～4任一项所述阻燃母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将阻燃母粒的各原料组分加入第一高速混合机混合均匀，之后投入到第一双螺杆挤出机中，且在氮气保护下进行第一熔融混合，然后挤出造粒，制得所述阻燃母粒。6.根据权利要求5所述的阻燃母粒的制备方法，其特征在于：所述第一高速混合机的条件具...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷鹏刚，郭胜立，史吉华，任仁，
申请(专利权)人：北京濮源新材料技术研究院普通合伙，
类型：发明
国别省市：北京,11