一种环保阻燃改性PC复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保阻燃改性PC复合材料及其制备方法，该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯10‑70份、碳纤维5‑60份、ABS树脂5‑60份、改性阻燃剂0.1‑3份、丙烯酸钠0.5‑2份、硅烷偶联剂1‑3份、纳米蒙脱土1‑8份；该发明专利技术，通过碳纤维的加入降低了PC的黏度,增大了熔体的流动性，使复合材料具有优异的加工性能，但是PC/碳纤维共混物的韧性比较差，通过加入ABS树脂进行增韧，复合材料的流动性和拉伸强度进一步得到提高，缺口冲击强度也得到了改善，三元复合材料PC/碳纤维/ABS同时具有优益的加工性能和力学性能，有利于高效工业化生产。

An environmentally friendly flame retardant modified PC composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保阻燃改性PC复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种环保阻燃改性PC复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯(PC)是指分子链中含有碳酸酯基的一类聚合物的总称，由于合成双酚A型PC产量最大、用途最广，一般情况下所称的聚碳酸酯即为双酚A型聚碳酸酯。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的冲击韧性、透明性和尺寸稳定性，优良的力学强度、电绝缘性，使用温度范围宽，良好的耐蠕变性、耐候性及自熄性。目前，聚碳酸酯凭借其优异的性能已广泛用于电子、电器、汽车、光学材料等领域。但是，聚碳酸酯也具有显要的缺点，如其分子链中含有大量的苯环，分子刚性大，分子空间位阻大，导致其熔融温度高，熔体黏度大，加工流动性差；其对缺口敏感，易产生应力开裂；抗疲劳性、耐溶剂性及耐磨性差等；严重影响材料性能，极大的限制了聚碳酸酯的应用与发展。
技术实现思路
为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种环保阻燃改性PC复合材料及其制备方法，碳纤维的加入降低了PC的黏度,增大了熔体的流动性，使复合材料具有优异的加工性能，但是PC/碳纤维共混物的韧性比较差，通过加入ABS树脂进行增韧，复合材料的流动性和拉伸强度进一步得到提高，缺口冲击强度也得到了改善，三元复合材料PC/碳纤维/ABS同时具有优益的加工性能和力学性能，有利于高效工业化生产；通过加入改性阻燃剂对PC复合材料进行改性，改性阻燃剂由硅、磷元素组成，当硅、磷共同作用时，两者起到协同阻燃的效果，在高温下，磷能催化促进炭的形成，硅则增加炭的热稳定性，从而达到协效阻燃的作用，PC复合材料在燃烧时，形成内表面发泡，外表面致密连续的膨胀炭层，阻燃效果更好，更加环保；通过加入纳米蒙脱土对PC复合材料进行改性，可以增强PC复合材料抗应力开裂性能，提高材料的阻隔性能和耐化学剂性能。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种环保阻燃改性PC复合材料，该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯10-70份、碳纤维5-60份、ABS树脂5-60份、改性阻燃剂0.1-3份、丙烯酸钠0.5-2份、硅烷偶联剂1-3份、纳米蒙脱土1-8份；一种环保阻燃改性PC复合材料的制备方法,该复合材料通过下述方法制备得到：1)干燥处理：按要求称取所述的环保阻燃改性PC复合材料各组分，将聚碳酸酯、ABS树脂和碳纤维置于110-130℃下真空干燥机中干燥4小时；2)制备预混料：将步骤1)中干燥后的聚碳酸酯和碳纤维混合后在800-1800转/分下高速混合5-8分钟；然后加入有纳米蒙脱土，在800-1800转/分下高速混合5-8分钟；最后加入改性阻燃剂、丙烯酸钠、硅烷偶联剂，在800-1800转/分下高速混合2-5分钟，得到预混料；3)制备复合材料：将步骤2)中制备的预混料喂入同向双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的温度为250-270℃，料粒在90-110℃条件下干燥2小时后，用注塑机制样，注塑温度为220-260℃，得到环保阻燃改性PC复合材料。本专利技术通过在聚碳酸酯中添加碳纤维，碳纤维具有优异的自润滑作用，将其添加入聚合物中，一方面增大了大分子间的间距，减弱了分子间作用力:另一方面碳纤维与聚合物大分子之间的作用力也要小于聚合物大分子之间的作用力，减小了熔体流动时自身的摩擦阻力，从而导致了聚碳酸酯中加入碳纤维后表观黏度降低。此外，碳纤维也可以改善聚碳酸酯与金属之间的粘合性，这也是导致熔体流动性变好的原因之一。随着碳纤维含量增加到一定程度之后，熔体中大分子间以及大分子与碳纤维、碳纤维与碳纤维间的磨擦逐渐增大，所以流动性也随之逐渐下降，表观黏度呈增大趋势。但是，无论碳纤维和大分子之间还是碳纤维之间的作用力均小于大分子之间的作用力，所以PC/碳纤维共混物的表观黏度总要小于纯PC的表观黏度。因此，碳纤维的加入降低了PC的黏度,增大了熔体的流动性，使复合材料具有优异的加工性能。PC/碳纤维共混物的韧性比较差，通过加入ABS树脂进行增韧，复合材料的流动性和拉伸强度进一步得到提高，缺口冲击强度也得到了改善，三元复合材料PC/碳纤维/ABS同时具有优益的加工性能和力学性能，有利于高效工业化生产。通过加入改性阻燃剂对PC复合材料进行改性，当硅、磷共同作用时，两者起到协同阻燃的效果，在高温下，磷能催化促进炭的形成，硅则增加炭的热稳定性，从而达到协效阻燃的作用，PC复合材料在燃烧时，形成内表面发泡，外表面致密连续的膨胀炭层，阻燃效果更好，更加环保。通过加入纳米蒙脱土对PC复合材料进行改性，可以增强PC复合材料抗应力开裂性能，提高材料的阻隔性能和耐化学剂性能。作为本专利技术进一步的方案：所述该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯50份、碳纤维30份、ABS树脂30份、改性阻燃剂0.5份、丙烯酸钠1份、硅烷偶联剂1份、纳米蒙脱土5份。作为本专利技术进一步的方案：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三-β-甲氧乙氧基硅烷中至少一种。作为本专利技术进一步的方案：所述纳米蒙脱土通过下述步骤制备得到：在180-200℃鼓风风箱中，将蒙脱土平铺厚度15-20mm，烘干2小时，取出密封备用，将脱水后的蒙脱土65-75份和环氧化物25-35份依次加入搅拌装置中，搅拌混合10-30分钟，混合均匀后，将其输送到双辊混炼机中，在150-170℃下混炼10-20分钟，固化成密实粉状物，超细粉碎，既可得到纳米蒙脱土。作为本专利技术进一步的方案：所述改性阻燃剂通过下述步骤制备得到：步骤一：在通风厨中，在装有回流冷凝管、温度计和HCL吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，通入氮气，然后加入10-20份季戊四醇，并加入三氯氧磷250mL，然后缓慢搅拌并升高温度加热到90℃，反应1小时后缓慢升温到120℃，待体系冷却至室温后，将反应后的混合物经过抽滤后得到白色砂状固体产物，过滤出来未反应完的三氯氧磷溶剂，回收到干燥后的试剂瓶中；然后用二氯甲烷和丙酮溶剂对固体产物进行洗涤，再用乙醚洗涤，然后快速将产物放入到真空干燥箱中在40-60℃干燥12小时，得到白色砂状固体产物；步骤二：在装有机械搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗的250mL的低温反应釜中，先加入过量的饱和NaOH溶液，然后利用将反应体系维持在温度-8℃，同时用干燥后的量筒量取40mL的二氯硅烷，加入到恒压滴液漏斗中，向饱和的NaOH溶液中缓慢滴加二氯硅烷，快速搅拌溶液，待二氯硅烷在1.5h内滴完，继续搅拌0.5h后，停止反应得到澄清的溶液，待体系冷却至室温后，向所得到的澄清溶液缓慢滴加适量稀释了的HCI溶液，生成大量白色的产物，白色沉淀物经抽滤后水洗，在温度为40-60℃，真空干燥12小时，后得到白色固体粉末；步骤三：在通风橱中，装有回流冷凝管、温度计和HCI吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，待整个反应装置冷却到室温后，先称取10-20份白色砂状固体产物于圆底烧瓶中，然后用量筒量取300mL乙腈并加入到圆底烧瓶中；氮气气氛下，将温度升温到70℃并均匀搅拌，待白色砂状固体产物部分溶解于乙腈中，加入5-10份白色固体粉末,反应1.5小时后，再逐渐升温到85℃，确定体系中没有HCI气体产生停止反应，反应物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保阻燃改性PC复合材料，其特征在于，该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯10‑70份、碳纤维5‑60份、ABS树脂5‑60份、改性阻燃剂0.1‑3份、丙烯酸钠0.5‑2份、硅烷偶联剂1‑3份、纳米蒙脱土1‑8份；所述改性阻燃剂通过下述步骤制备得到：步骤一：在通风厨中，在装有回流冷凝管、温度计和HCl吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，通入氮气，然后加入10‑20份季戊四醇，并加入三氯氧磷250mL，然后缓慢搅拌并升高温度加热到90℃，反应1小时后缓慢升温到120℃，待体系冷却至室温后，将反应后的混合物经过抽滤后得到白色砂状固体产物，然后用二氯甲烷和丙酮溶剂对固体产物进行洗涤，再用乙醚洗涤，然后快速将产物放入到真空干燥箱中在40‑60℃干燥12小时，得到白色砂状固体产物；步骤二：在装有机械搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗的250mL的低温反应釜中，先加入过量的饱和NaOH溶液，然后利用将反应体系维持在温度‑8℃，同时用干燥后的量筒量取40mL的二氯硅烷，加入到恒压滴液漏斗中，向饱和的NaOH溶液中缓慢滴加二氯硅烷，快速搅拌溶液，待二氯硅烷在1.5h内滴完，继续搅拌0.5h后，停止反应得到澄清的溶液，待体系冷却至室温后，向所得到的澄清溶液缓慢滴加适量稀释了的HCI溶液，生成大量白色的产物，白色沉淀物经抽滤后水洗，在温度为40‑60℃，真空干燥12小时，后得到白色固体粉末；步骤三：在通风橱中，装有回流冷凝管、温度计和HCI吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，待整个反应装置冷却到室温后，先称取10‑20份白色砂状固体产物于圆底烧瓶中，然后用量筒量取300mL乙腈并加入到圆底烧瓶中；氮气气氛下，将温度升温到70℃并均匀搅拌，待白色砂状固体产物部分溶解于乙腈中，加入5‑10份白色固体粉末,反应1.5小时后，再逐渐升温到85℃，确定体系中没有HCI气体产生停止反应，反应物经抽滤后得到白色粉状产物，用乙腈、丙酮和乙醚各洗涤三次，在温度为50‑70℃，真空干燥12小时，既可得到改性阻燃剂。...

【技术特征摘要】
1.一种环保阻燃改性PC复合材料，其特征在于，该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯10-70份、碳纤维5-60份、ABS树脂5-60份、改性阻燃剂0.1-3份、丙烯酸钠0.5-2份、硅烷偶联剂1-3份、纳米蒙脱土1-8份；所述改性阻燃剂通过下述步骤制备得到：步骤一：在通风厨中，在装有回流冷凝管、温度计和HCl吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，通入氮气，然后加入10-20份季戊四醇，并加入三氯氧磷250mL，然后缓慢搅拌并升高温度加热到90℃，反应1小时后缓慢升温到120℃，待体系冷却至室温后，将反应后的混合物经过抽滤后得到白色砂状固体产物，然后用二氯甲烷和丙酮溶剂对固体产物进行洗涤，再用乙醚洗涤，然后快速将产物放入到真空干燥箱中在40-60℃干燥12小时，得到白色砂状固体产物；步骤二：在装有机械搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗的250mL的低温反应釜中，先加入过量的饱和NaOH溶液，然后利用将反应体系维持在温度-8℃，同时用干燥后的量筒量取40mL的二氯硅烷，加入到恒压滴液漏斗中，向饱和的NaOH溶液中缓慢滴加二氯硅烷，快速搅拌溶液，待二氯硅烷在1.5h内滴完，继续搅拌0.5h后，停止反应得到澄清的溶液，待体系冷却至室温后，向所得到的澄清溶液缓慢滴加适量稀释了的HCI溶液，生成大量白色的产物，白色沉淀物经抽滤后水洗，在温度为40-60℃，真空干燥12小时，后得到白色固体粉末；步骤三：在通风橱中，装有回流冷凝管、温度计和HCI吸收装置的500mL三颈圆底烧瓶中，待整个反应装置冷却到室温后，先称取10-20份白色砂状固体产物于圆底烧瓶中，然后用量筒量取300mL乙腈并加入到圆底烧瓶中；氮气气氛下，将温度升温到70℃并均匀搅拌，待白色砂状固体产物部分溶解于乙腈中，加入5-10份白色固体粉末,反应1.5小时后，再逐渐升温到85℃，确定体系中没有HCI气体产生停止反应，反应物经抽滤后得到白色粉状产物，用乙腈、丙酮和乙醚各洗涤三次，在温度为50-70℃，真空干燥12小时，既可得到改性阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种环保阻燃改性PC复合材料,其特征在于，所述该复合材料由下述重量份原料制备得到：聚碳酸酯50份、碳纤维30份、ABS树脂30份、改性阻燃剂0.5份、丙烯酸钠1份、硅烷偶联剂1份、纳米蒙脱土5份。3.根据权利要求1所述的一种环保阻燃改性PC复合材料,其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三-β-甲氧乙氧基硅烷中至少一种。4.一种环保阻燃改性PC复合材料的制备方法,其特征在于，该复合材料通过下述方法制备得到：1)干燥处理：按权利要求1所述的环保阻燃改性PC复合材料称取各组分，将聚碳酸酯、ABS树脂和碳纤维置于110-130℃下真空干燥机中干燥4小时；2)制备预混料：将步骤1)中干燥后的聚碳酸酯和碳纤维混合后在800-1800转/分下高速混合5-8分钟；然后加入有纳米蒙脱土，在800-1800转/分下高速混合5-8分钟；最后加入改性阻燃剂、丙烯酸钠、硅烷偶联剂，在800-1800转/分下高速混合2-5分钟，得到预混料；3)制备复合材料：将步骤2)中制备的预混料喂入同向双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出的温度为250-270℃，料粒在90-110℃条件下干燥2小时后，用注塑机制样，注塑温度为220-260℃，得到环保阻燃改性PC复合材料。5.根据权利要求4所述的一种环保阻燃改性PC复合材料的制备方法,其特征在于，所述纳米蒙脱土通过下述步骤制备得到：在180-200℃鼓风风箱中，将蒙脱土平铺厚度15-20mm，烘干2小时，取出密封备用，将脱水后的蒙脱土65-75份和环氧化物25-35份依次加入搅拌装置中，搅拌混合10-30分钟，混合均匀后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鼎蓉，
申请(专利权)人：广州竞涛智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44