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CN107141756B - 一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法，该材料由以下重量百分比的组分制成：PC树脂71‑90％；PBT树脂5‑15％；溴系阻燃剂1.5‑6％；抗滴落剂0.1‑0.5％；增韧剂2‑5.5％；助剂1.4‑2％。本发明的有益效果为，以PC树脂为主要成分，添加具有高耐热性、韧性、耐疲劳性和耐候性的PBT树脂，再辅以适量的增韧剂、助剂等，制得的聚碳酸酯材料具有良好的高温耐油特性，其在高温70℃下浸R134a卤代烃油48小时后，可保证受力5小时不开裂，克服了现有PC材料高温油浸后受力易开裂的不足。

Description

一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及压缩机电器外壳用材料领域，具体涉及一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是指分子链中含有碳酸酯基的聚合物，通常指双酚A型芳香族PC，现在主要有光气界面法和熔融酯交换法(间接光气和完全非光气)两种制备方法，宁波浙铁大风公司已经上市PC产品，就是采用绿色环保完全非光气熔融酯交换法。PC兼具延展性及强韧性，已被广泛用于各种安全灯罩、信号灯、体育馆、体育场的透明防护板，采光玻璃，高层建筑玻璃，CD碟片，摩托车驾驶安全帽等方面。PC用量最大的领域是计算机、办公用品、汽车、替代玻璃和片材。
PC透明无毒，具有良好的耐热性和耐寒性，可在零下100度到130度长期使用，同时具有优异抗冲击性和尺寸稳定性，抗蠕变性好，但耐疲劳性和耐磨性较差，易产生应力开裂，因为PC分子链上存在苯环刚性基团，位阻效应大，高温注塑流动性一般，苯环分子链解取向很难，制件局部应力集中，随着时间推移应力释放，就会开裂。解决PC应力开裂的最好方法是合金化，包括PC+增韧剂，PC+ABS，PC+PBT，PC+AS，PC+PET或者三元共混料，市场上大批量应用的都是此种方法。目前改性PC关注的焦点是耐油，之前是关注耐应力开裂，相较于后者，耐油难度更大，也就是能够通过耐油的材料都能通过耐应力，要求更高了。今年美的集团要求耐植物油的阻燃PC树脂，植物油包括调和油，花生油，玉米油，还有压缩机电器外壳阻燃PC要求耐机油，包括R134a，600A、防锈油，汽车门把手耐油漆，市场上客户的需求促使研发人员艰苦的寻求解决方法，专利CN201510485848.2公开了一种耐油烟阻燃聚碳酸酯的材料及其制备方法，主要用于厨房墙壁开关(基本仍属于常温下使用)；专利CN201180063799.3通过加入硅氧烷类聚碳酸酯，提高PC材料的耐化学性，但已有技术都没涉及到PC的高温耐油性能。
发明内容
本发明提供一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法，旨在弥补现有技术中存在缺乏高温耐油阻燃性能PC材料的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其由以下重量百分比的各组分制成：
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择。
具体的，PC树脂为芳香族聚碳酸酯和硅氧烷类聚碳酸酯中的任一种或两者任意比例的混合。芳香族聚碳酸酯通常为双酚A型芳香族PC，硅氧烷类聚碳酸酯的具体结构可参见专利CN201180063799.3中的相关内容。
具体的，PBT树脂是指聚对苯二甲酸丁二醇酯，其具有高耐热性、韧性、耐疲劳性、耐候性、自润滑等特性。
具体的，所述溴系阻燃剂为溴代三嗪和四溴双酚A齐聚物中的任一种或两者任意比例的混合。溴系阻燃剂，为一种无公害的阻燃剂，与常规产品多溴二苯醚相比，本阻燃剂的加入，在高聚物热裂或燃烧时，无有毒的二苯并二嗯烷及多溴二苯并呋喃产生，更加安全。
具体的，所述抗滴落剂为包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂。包覆型防滴落剂，其结构主要是在聚四氟乙烯的外层包覆一层苯乙烯-丙烯腈共聚物或聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，包覆的聚合物材料能够有效的促进聚四氟乙烯在PC、ABS、HIPS等基体中的分散。
具体的，所述增韧剂为有机硅系增韧剂。本发明使用的有机硅系增韧剂以丙烯酸和有机硅为核、甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯-丙烯腈(SAN)为壳，其具有增韧、耐高温、耐候及协助防火等能力。
具体的，所述助剂由以下重量份的各原料混合而成：抗氧剂0.2-0.3份；酯交换抑制剂0.3-1份；高温润滑剂0.4-0.6份；黑色母0.5-1份。
具体的，所述抗氧剂为高效亚磷酸酯抗氧剂S9228和硫代醚抗氧剂412S中的任一种或两者任意比例的混合。
具体的，所述酯交换抑制剂为磷酸三苯酯(TPP)，TPP在本发明中不仅是酯交换抑制剂，而且也是一种无卤阻燃剂，同时提高PC的阻燃性和流动性，有利于降低注塑应力，提高材料的加工性能；所述高温润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯(PETS),其属于醇酸酯类润滑剂，内外润滑性均好，能提高制品热稳定性，无毒。
具体的，所述黑色母为聚碳酸酯基黑色母和苯乙烯-丙烯腈基黑色母中的任一种或两者任意比例的混合。黑色母是色母粒的一种，其为高比例的颜料、添加剂与热塑性树脂经良好分散而形成的塑料着色剂，即热塑性树脂为载体，本申请中优选的黑色母以聚碳酸酯或苯乙烯-丙烯腈为载体。
本发明还提供了一种制备上述的高温耐油阻燃聚碳酸酯材料的方法，其包括如下步骤：
S1.原材料的处理及混合：将PC树脂及PBT树脂烘干至含水量在0.03％以下，然后将PC树脂、PBT树脂、溴系阻燃剂、抗滴落剂、增韧剂和助剂按相应的重量百分比加入高速混料机中充分混合；
S2.熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度在245-270℃之间，螺杆转速为350转/分；
S3.造粒及后处理：对挤出的物料依次进行冷却、风干、切粒、过强磁和包装，即得所述高温耐油阻燃聚碳酸酯材料。
简言之，PC及PBT干燥预处理后，将各组分在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机中挤出造粒即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
以PC树脂为主要成分，添加具有高耐热性、韧性、耐疲劳性和耐候性的PBT树脂，再辅以适量的增韧剂、助剂等，制得的聚碳酸酯材料具有良好的高温耐油特性，其在高温70℃下浸R134a卤代烃油(R134a、R600a和防锈油SNR-2000S中R134a的渗透力最强)48小时后，可保证受力5小时不开裂，克服了现有技术中PC材料高温油浸下受力易开裂的不足，其中PBT树脂及增韧剂本身的耐高温特点均有助于提高PC材料的耐高温性；此外，本发明提供的高温耐油阻烯聚碳酸酯材料的制备方法具有工艺简单、生产效率高及便于工业化的特点。
附图说明
图1为本发明对样条的开裂时间进行测试时样条卡入治具的示意图，治具的跨度为55mm,样条的对应尺寸为58mm或70mm,样条呈弓形卡入治具。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.治具；2.样条。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明提供了一种制备高温耐油阻燃聚碳酸酯材料的方法，其包括如下步骤：
S1.原材料的处理及混合：将PC树脂及PBT树脂烘干至含水量在0.03％以下，然后将PC树脂、PBT树脂、溴系阻燃剂、抗滴落剂、增韧剂和助剂按下表中的重量百分比加入高速混料机中充分混合，其中助剂以下重量份的各原料混合而成：抗氧剂、酯交换抑制剂、高温润滑剂和黑色母混合而成；
S2.熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度在245-270℃之间，螺杆转速为350转/分；
S3.造粒及后处理：对挤出的物料依次进行冷却、风干、切粒、过强磁和包装，即得所述高温耐油阻燃聚碳酸酯材料。
以下实施例中，芳香族PC树脂选用日本帝人的3025PJ，硅氧烷类PC树脂选用韩国三养的ST6-3022PJ，PBT树脂选用台湾长春的1100-211M，增韧剂选用三菱丽阳的SX-006，溴系阻燃剂选用日本第一制药的SR245和美国科聚亚的BC-58，抗氧剂选用美国Dover的S9228和美国科聚亚的412S，润滑剂选用龙沙的PETS，协效阻燃剂选用广州熵能的SN3307，酯交换抑制剂选用江苏雅克的TPP，黑色母选用广州润锋的RF-5030C。
各实施例及其组分、组分重量百分比如下表：
Figure BDA0001314536110000051
Figure BDA0001314536110000061
对实施例1至实施例5和对比例1至对比例2得到阻燃聚碳酸酯材料进行性能测试，测试结果如下表所示：
Figure BDA0001314536110000062
对PC材料进行上述性能测试的标准及条件如下：
弯曲测试GB/T 9341-2008，速率2mm/min，跨距64mm；缺口冲击强度测试GB/T1843-2008；熔融指数测试GB/T 3682-2000，温度300℃，砝码1.2kg；阻燃测试UL94，2mm；灼热丝测试GB/T 5169-2006，2mm；漏电起痕指数CTI测试GB/T 4207-2003；高温耐油测试：耐油性1，样条尺寸58*12.6*1.6mm、耐油性2，样条尺寸70*12.6*1.6mm，测试前将样条置于高低温箱中在70℃温度下浸泡R134a卤代烃油48小时，取出冷却后将样条2弯成弓形卡入跨距为55mm的治具1内(如图1所示)，通过不同样条尺寸调节受力大小，开裂时间为从样条2弯成弓形卡入治具内后开始计时至其出现裂的时间。
由上表的性能测试数据中可知，本发明提供的高温耐油阻燃聚碳酸酯在渗透能力最强的R134a卤代烃中于70℃温度下浸泡48小时后受力开裂的时间平均仍在5h以上，具有良好的高温耐油性能，其完全满足压缩机电器外壳材料的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，由以下重量百分比的各组分制成：
Figure FDA0002218177380000011
所述PC树脂为芳香族聚碳酸酯和硅氧烷类聚碳酸酯两者的混合，所述芳香族聚碳酸酯的重量百分比为65-80％，所述硅氧烷类聚碳酸酯的重量百分比为5-10％，所述增韧剂为有机硅系增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述溴系阻燃剂为溴代三嗪和四溴双酚A齐聚物中的任一种或两者任意比例的混合。
3.根据权利要求1所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗滴落剂为包覆型聚四氟乙烯抗滴落剂。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述助剂由以下重量份的各原料混合而成：抗氧剂0.2-0.3份；酯交换抑制剂0.3-1份；高温润滑剂0.4-0.6份；黑色母0.5-1份。
5.根据权利要求4所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述抗氧剂为高效亚磷酸酯抗氧剂S9228和硫代醚抗氧剂412S中的任一种或两者任意比例的混合。
6.根据权利要求4所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂为磷酸三苯酯，所述高温润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
7.根据权利要求4所述的一种高温耐油阻燃聚碳酸酯材料，其特征在于，所述黑色母为聚碳酸酯基黑色母和苯乙烯-丙烯腈基黑色母中的任一种或两者任意比例的混合。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的高温耐油阻燃聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.原材料的处理及混合：将PC树脂及PBT树脂烘干至含水量在0.03％以下，然后将PC树脂、PBT树脂、溴系阻燃剂、抗滴落剂、增韧剂和助剂按相应的重量百分比加入高速混料机中充分混合；
S2.熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出温度在245-270℃之间，螺杆转速为350转/分；
S3.造粒及后处理：对挤出的物料依次进行冷却、风干、切粒、过强磁和包装，即得所述高温耐油阻燃聚碳酸酯材料。
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