CN101113236A - 一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及其制备方法 - Google Patents

一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及其制备方法 Download PDF

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吴晓辉
梁荣朗
李翰卿
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Abstract

本发明涉及一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及制备方法,本发明通过在PC中加入系列的增韧剂,阻燃剂,抗老化剂使PC达到阻燃效果。利用本发明提供的方法改性得到的PC可以达到UL94标准V-0级别。在本发明中采用无卤无磷的阻燃体系,可以使用较少的阻燃剂用量达到比较理想的阻燃性能,符合欧美市场的环保i要求,同时能保持PC优良的力学性能,在市场上具有较大的推广价值。

Description

一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及其制备方法,属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种非晶型的热塑性工程塑料,学名2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯,最常用的是双酚A型聚碳酸酯。它与ABS、POM、PA、PBT及改性PPO一起被称为六大通用工程塑料。聚碳酸酯由于具有优异的综合性能,尤其以耐冲击强度高而被誉为塑料之“冠”。聚碳酸酯树脂的可见光透过率在90%以上,并且具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性,还有自熄、易增强阻燃性、无毒、卫生、易着色等优良性能。聚碳酸酯广泛应用于机械、汽车、航天航空、电子、电器、建筑、信息储存、农业、交通运输等各个领域。
聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,目前已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号。目前阻燃类聚碳酸酯主要用于电子电器领域。由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料。同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域。聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等。而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值。
目前用来制备阻燃聚碳酸酯类树脂的阻燃剂有磷系阻燃剂,溴化聚碳,聚硅氧烷系列阻燃剂等。加入磷系阻燃剂时,要使聚碳酸酯能达到V-0级别,就要添加较多量的阻燃剂,会导致改性聚碳酸酯的耐热性能急剧下降,不适用于对耐热有一定要求的设备中如笔记本电源外壳等易发热的制件中;聚硅氧烷系列阻燃剂主要是起协效阻燃作用,其本身的阻燃效果不大理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较高耐热温度的无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂及其制备方法。
为实现以上目的,本发明的技术方案是提供一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,它由下述重量配比的原料组成:PC类树脂100,硅系阻燃剂0.1-5,磺酸盐类阻燃剂0.01-2,增韧剂0-10,光热稳定剂0.2-2,加工助剂1-5。
所说的聚碳酸酯类树脂为双酚A型聚碳酸酯中的一种或其混合物,为PC3030PJ/300-10,PC 300-10/200-10/141R或PC 300-22/EP30。
所说的阻燃剂为硅氧烷阻燃剂、磺酸盐型阻燃剂中的一种或其混合物为B-338和1125AC、X-40-9805和DC-558。
所说的光热稳定剂为Irganox1010、Irganox168、Irganox1076或R69。
所说的加工助剂为硅油、白矿油、KH-550、KH-560、A-189、101或N-乙撑双硬脂酸酰胺。
一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂的制备方法为:
A.一步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将上述材料在高速混合器中充分混合;
第三步、然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100-600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第四步、挤出,拉条,冷却,切粒,最后得到成品。
B.或两步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将PC树脂(100份),10%~30%的阻燃剂和40%-50%的加工助剂在高速搅拌下充分混合,然后用精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,得到一步料,采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100-600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第三步、将一步料和余下的阻燃剂,增韧剂,光热稳定剂和加工助剂高速搅拌下充分混合,通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,最后包装为成品。采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100-600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
本发明采用的阻燃剂能提高材料的耐燃性,增韧剂的加入可以提高材料的韧性,补充抽粒造成的材料韧性衰减,光稳定剂可以提高材料的抗老化性能,加工助剂能有效改善各组分分散性、减少有害磨擦;
本发明的优点是具有较高耐热温度,流程简单、连续、生产效率高、产品质量稳定。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
PC类树脂选用不同粘度的PC3030PJ/300-10,PC 300-10/200-10/141R,PC300-22/EP30,通过调节PC组分的含量可以调节材料的流动性,增韧剂选用B-338和1125AC,可以增加材料的韧性,硅氧烷系列的阻燃剂选用X-40-9805和DC-558,其中DC-558为液体,磺酸盐类阻燃剂选用FR-2025是磺酸盐类阻燃剂,光稳定剂选用1010和168,加工助剂选用EBS,见附表1。
附表1.实施例对应的具体配方(份)
  原材料   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  PC3030PJ/300-10     -     100     50     -     -
  PC300-10/200-10/141RPC 300-22/EP30B-3381125ACX-40-9805FR-20251010168EBSDC-558     100---------     --410.10.10.30.20.30.3     50-410.20.150.30.20.30.4     5050410.30.20.30.20.30.5     -100410.40.30.30.20.30.5
一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂的制备方法为:
实施例1和实施例2用一步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将上述材料在高速混合器中充分混合;
第三步、然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,
采用的双螺杆挤出设备的长径比为40,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第四步、挤出,拉条,冷却,切粒,最后得到成品。
实施例3和实施例4用两步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将PC树脂,10%~30%的阻燃剂和40%-50%的加工助剂在高速搅拌下充分混合,然后用精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,得到一步料,采用的双螺杆挤出设备的长径比为40,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第三步、将PC树脂,一步料和余下的阻燃剂,增韧剂,光热稳定剂和加工助剂高速搅拌下充分混合,通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,最后包装为成品。采用的双螺杆挤出设备的长径比为40,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
各实施例制备的复合物按标准尺寸注塑成测试用的标准样条,各实施例中的物理性能分别按我国国家标准和美国UL标准测试,如下表所示。
    物理性能     测试方法
    拉伸强度断裂伸长率Izod缺口冲击强度弯曲强度弯曲模量熔指燃烧性     ASTM D638ASTM D638ASTM D256ASTM D790ASTM D790ASTM D1238UL94
附表2.实施例对应的样品性能
原材料     实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
  拉伸强度MPa 60.6 61.2 60.7 61.4 60.8.
伸长率% >100 >100 >100 >100 >100
  缺口冲击J/m 798 835 803 741 653
  弯曲强度MPa 85.4 83.5 83 84.8 82.6
  弯曲模量MPa 2207 2151 2153 2292 2187
  熔指g/10min 10.9 5.4 8.6 14.2 23.1
  阻燃等级   3.0mmV-2     2.0mmV-0   2.0mmV-0     3.0mmV-0     1.5mmV-0
可见,本发明中采用无卤无磷的阻燃体系,可以使用较少的阻燃剂用量达到比较理想的阻燃性能,得到的PC可以达到UL94标准V-0级别,符合欧美市场的环保i要求,同时能保持PC优良的力学性能,在市场上具有较大的推广价值。

Claims (6)

1.一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,它由下述重量配比的原料组成:PC类树脂100,硅系阻燃剂0.1-5,磺酸盐类阻燃剂0.01-2,增韧剂0-10,光热稳定剂0.2-2,加工助剂1-5。
2.,根据权利要求1所述的一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,所说的聚碳酸酯类树脂为双酚A型聚碳酸酯中的一种或其混合物,为PC3030PJ/300-10,PC 300-10/200-10/141R或PC 300-22/EP30。
3.根据权利要求1所述的一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,所说的阻燃剂为硅氧烷阻燃剂、磺酸盐型阻燃剂中的一种或其混合物,为B-338和1125AC、X-40-9805和DC-558。
4.根据权利要求1所述的一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,所说的光热稳定剂为Irganox1010、Irganox168、Irganox1076或R69。
5.根据权利要求1所述的一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂,其特征在于,所说的加工助剂为硅油、白矿油、KH-550、KH-560、A-189、101或N-乙撑双硬脂酸酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种无卤无磷阻燃聚碳酸酯类树脂的制备方法为:
A.一步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将上述材料在高速混合器中充分混合;
第三步、然后用精密计量的送料装置将混合的原材料送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃2~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃2~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第四步、挤出,拉条,冷却,切粒,最后得到成品。
B.或两步法:
第一步、按重量配比称取PC类树脂、硅系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂、增韧剂、光热稳定剂、加工助剂;
第二步、将PC树脂,10%~30%的阻燃剂和40%-50%的加工助剂在高速搅拌下充分混合,然后用精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,得到一步料,采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
第三步、将PC树脂,一步料和余下的阻燃剂,增韧剂,光热稳定剂和加工助剂高速搅拌下充分混合,通过精密计量的送料装置送入双螺杆挤出机中,在螺杆的高速剪切、混炼和输送下,物料得以充分地熔化、复合,再经过挤出,拉条,冷却,切粒,最后包装为成品,采用的双螺杆挤出设备的长径比至少为32,并带有精确的温度控制和真空排气设备,螺杆转速在100~600转/分钟,其双螺杆挤出工作温度为一区230℃~260℃,二区230℃~270℃,三区230℃~270℃,四区235℃~275℃,停留时间1-2分钟;
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