专利名称：聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，尤其涉及一种在光扩散、阻燃性、 透明性、成型性、制品晶点缺陷以及安全环保性方面改进的聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)是应用广泛的工程塑料，具有优异的力学性能、耐热性和耐候性 等，并且有高的透光率，因此，目前已普遍使用比丙烯酸树脂在耐热性和吸湿性方面性能更 佳的聚碳酸酯作为光扩散器板的基质树脂。然而，当前对应用于灯箱、灯罩和背光板等的塑料材料提出了越来越高的性能要 求，尤其是伴随着LED技术的发展。例如，要求其必须具有高透光率的同时还要能使光线柔 和，即具有使光线扩散均勻的光散射效果；出于安全性的考虑，对其阻燃性已有须达到V-O 级(UL-94标准测试)的要求；出于绿色环保的目的，含氯、溴的材料已被许多厂家以“零卤 素”的原则所废弃。而为了达到诸多性能的综合优化，在材料的组分设计与产品制作的工艺 方面则面临着诸多困难。例如，经过光扩散改性的塑料材料可增强其对光的散射效果，从而使得光线柔和。 而当前主要采用的光扩散改性方法为向基材中添加无机或有机光扩散剂以使基材得以改 性，所使用的无机光扩散剂主要是碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、二氧化钛等无机系粒子或玻 璃系纤维等无机纤维；而使用的有机光扩散剂大都为交联丙烯酸系粒子、交联硅酮系粒子 或交联苯乙烯类粒子等。与添加无机光扩散粒子相比添加有机光扩散粒子制得的光扩散改 性PC表面平滑，能够达到高度的成型品外光，但是，有机光扩散剂虽然在与基材的相容性 方面较无机类好，但却更容易导致成品中出现晶点缺陷；而无机光扩散剂在材料或产品的 制备工艺过程中易出现团聚以及分散不均的现象从而导致光扩散不均勻，透光率低；此外， 制备光扩散板的设备(如模具线)由于无机材料坚硬而易被损伤。1994年4月19日公开 的日本专利特开平JP6-107939A公开了一种聚碳酸酯组合物，其通过添加烷基烯酮二聚体 的碳酸钙、硫化锌或二氧化钛来获得光扩散效果。于1994年11月1日公开的日本专利特 开平JP6-306266A公开了一种光扩散聚碳酸酯树脂组合物，其利用二氧化钛或硫酸钡做光 扩散剂来制备光扩散聚碳酸酯塑料。对该类技术的验证表明其存在有上述无机光扩散剂改 性所具有的缺点。同理，添加阻燃剂改性也普遍存在有会导致透光率和一些力学性能下降的缺点。 例如，于2008年10月29日公开的中国专利申请公开CN101423655A公开了一种阻燃光扩 散性聚碳酸酯树脂组合物，其通过添加有机磷类阻燃剂或有机金属盐类阻燃剂和有机光扩 散剂等来制备阻燃光扩散聚碳酸酯。其中，一方面，有机磷类阻燃剂在注塑挤出过程中易 析出，对制品的力学性能和透光率影响较大，另一方面，单独添加有机金属盐类阻燃剂的PC 的阻燃性难以达到1. 6mm下的UL94标准V-O级，而增加添加量虽然能进一步提高材料的阻 燃性但也将使透光率下降更为严重，同时，成品中由于阻燃剂和光扩散剂分散不均而易出 现白点缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种聚碳酸酯组合物及其制备方 法，所述聚碳酸酯组合物在光扩散、阻燃性、透明性、成型性、制品晶点缺陷以及安全环保性 方面均得以改进。针对本发明的目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种聚碳酸酯组合物，以 聚碳酸酯料为100质量份计，所述聚碳酸酯组合物包括聚碳酸酯，100质量份；共聚聚酯， 1 10质量份；芳香族磺酸盐类阻燃剂，0. 01 0. 5质量份；有机硅类阻燃剂，0. 05 0. 35 质量份；抗滴落剂，0. 05 5质量份；光扩散剂母粒，1 15质量份；以及抗氧化剂，0. 05 5质量份。针对本发明的目的，在本发明的第二方面，本发明提供了一种聚碳酸酯组合物的 制备方法，包括步骤将依据前述第一方面的所述聚碳酸酯组合物的组分按所需份量一起 加入到混料机中，搅拌混合均勻；将上述混和均勻的原料经八温区双螺杆型挤出机熔融混 合、挤出、造粒，混合物在双螺杆挤出机中的停留时间为1 2分钟，其中，双螺杆挤出机的 温度控制为1区为260 270°C，2区为270 290°C，3区为270 290°C，4区为270 2900C，5 区为 270 290°C，6 区为 270 290°C，7 区为 270 290°C，8 区为 270 290°C， 机头温度为250 280°C，熔体温度为260 285°C。依据本发明提供的聚碳酸酯组合物，其光扩散性能优异且透光率高，同时，阻燃性 能优异且因无卤无磷而具有安全环保的优点，所述聚碳酸酯组合物还具有良好的耐热性能 和易成型的效果并能减少晶点缺陷。
具体实施例方式下面详细说明依据本发明的聚碳酸酯组合物及其制备方法。首先，说明依据本发明的聚碳酸酯组合物。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，以透明性高的聚碳酸酯为基材，通过添加共 聚聚酯提高材料的成型性、耐候性并减少成品中的晶点缺陷；通过复合添加阻燃剂改性的 办法提高材料的阻燃性，该复合添加具有添加量较小且与基材相容性好的特点，因而对材 料的透光率影响甚微，添加剂不含卤素，以达到绿色环保的目的；通过添加光扩散剂改性 的办法提高材料的光扩散性能，添加的光扩散剂同样也与基材的相容性好而对透光率影响 小。通过能使添加剂在基材中分散性良好的工艺使添加改性的效果得以优化，同时也防止 了添加剂的团聚而影响透光率。本发明的聚碳酸酯组合物，以聚碳酸酯料为100质量份计，所述聚碳酸酯组合物 包括聚碳酸酯，100质量份；共聚聚酯，1 10质量份；芳香族磺酸盐类阻燃剂，0. 01 0. 5质量份；有机硅类阻燃剂，0. 05 0. 35质量份；抗滴落剂，0.05 5质量份；光扩散剂母粒，0. 5 15质量份；以及
抗氧化剂，0.05 5质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述聚碳酸酯可以是用光气法或酯交换法 制得的芳香族聚碳酸酯树脂聚合物，优选双酚A型芳香族聚碳酸酯，粘均分子量优选为 1 X IO4 5 X IO4,更优选为1. 4X IO4 2. 4X 104。在粘均分子量过低的情况下，制得的聚碳 酸酯组合物刚性低，无法使用；在粘均分子量过高的情况下，聚碳酸酯组合物的流动性低， 难以成型。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述共聚聚酯为聚对苯二甲酸-1，4-环己烷 二甲醇酯(PCT)、脂环族二元醇改性聚对苯二甲酸-1，4-环己烷二甲醇酯(PCTG)、脂环族二 元醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)的其中一种或一种以上的混合物。共聚聚酯的折 射率优选1. 56 1. 58，此时，其与折射率为1. 58 1. 59的聚碳酸酯熔融共混后可以使得 材料保持高的透明性，同时也可提高聚碳酸酯组合物的成型流动性，减少因添加剂分散不 均而产生的晶点缺陷。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述芳香族磺酸盐类阻燃剂为全氟代丁基磺 酸钾、甲苯磺酸钠、苯磺酸钠、二苯砜磺酸钾和甲烷磺酸钠中的一种或它们的混合物。相对 于100质量份的聚碳酸酯而言，芳香族磺酸盐类阻燃剂的含量优选为0. 06 0. 3质量份， 更优选0. 1 0.2质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，复合添加芳香族磺酸盐类阻燃剂比添加单一 芳香族磺酸盐阻燃剂阻燃效果更好，所需的添加量更低，对透光率和力学性能等的影响更 小。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述有机硅类阻燃剂为有机硅烷共聚物、有 机硅树脂、以及改性硅氧烷化合物，所述改性硅氧烷化合物优选芳基硅氧烷化合物。相对于 100质量份聚碳酸酯而言，有机硅类阻燃剂含量优选为0. 1 0. 3质量份，更优选0. 15 0. 25质量份。所述有机硅类阻燃剂的有机官能团，优选含有4个或4个以下的碳原子的烃基，并 理想的可以使用甲基作为除了芳基之外的连接到主链或分支侧链上的有机基团。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述抗滴落剂为具有原纤维化形成功能的聚 四氟乙烯(PTFE)，既可以为单独的原纤维化PTFE，也可以是丙烯酸包覆改性聚四氟乙烯 (PTFE)或丙烯腈-苯乙烯(SAN)等包覆改性的聚四氟乙烯。所述抗滴落剂能使基材纤维 受热收缩，从而起到抗滴落作用，因而起到了阻燃协效作用。相对于100质量份聚碳酸酯而 言，抗滴落剂的含量优选为0. 1 5质量份，更优选为0. 1 1质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，所述光扩散剂母粒含有20%质量份的光扩散 剂以及80%质量份的聚碳酸酯。光扩散剂包括无机类的硫酸钡、碳酸钙、云母粉、以及有机 类的交联丙烯酸酯类颗粒、有机半硅氧烷颗粒、交联苯乙烯类粒子，这类光扩散剂既可以单 独使用也可以复配使用。光扩散剂优选有机类光扩散剂，更优选有机硅主体的光扩散剂。由 于光扩散剂为粒径1 200微米的粉状粒子，较难达到与粒径1 3毫米的聚碳酸酯粒料 的均勻混合，因此在本发明的聚碳酸酯组合物中，光扩散剂以光扩散剂母粒的形式(例如 通过双螺杆挤出机等加工设备共混、造粒成粒径合适的母粒)加入，添加扩散剂母粒比直 接添加光扩散剂分散更均勻，从而使制得的聚碳酸酯组合物的透光率和光扩散效果更好。 相对于100质量份的聚碳酸酯而言，光扩散剂母粒的含量优选1 10质量份，更优选1 8质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂与亚磷酸类抗氧 化剂组成的二元抗氧化体系，或者为受阻酚抗氧化剂、亚磷酸类抗氧化剂、以及苯并呋喃酮 类化合物组成的三元抗氧化体系。在二元抗氧化体系中，受阻酚抗氧化剂与亚磷酸类抗氧 化剂的质量比可为4 1 2 1 ；在三元抗氧化体系中，苯并呋喃酮类化合物的含量可为 上述二元抗氧化体系总量的15 25%。抗氧化剂的添加起到抑制聚合物材料因氧化引起 变质的作用。相对于100质量份的聚碳酸酯，所述抗氧化剂的含量优选为0. 1 5质量份， 更优选为0. 1 1质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，还可包括荧光增白剂，所述荧光增白剂为香 豆素或双(苯乙烯)联苯。香豆素类荧光增白剂可以是三嗪-苯基香豆素、苯三唑-苯基 香豆素、或萘三唑-苯基香豆素。荧光增白剂起到了消去聚碳酸酯本身偏黄色，吸收光线的 紫外部份并将该能量在可见光部分放射出去的作用。相对于100质量份聚碳酸酯，荧光增 白剂含量为0. 005 0. 5质量份，优选0. 01 0. 3质量份，更优选0. 01 0. 1质量份。在依据本发明的聚碳酸酯组合物中，还可包括润滑剂，所述润滑剂可以是一元或 多元醇的高级脂肪酸酯。所述高级脂肪酸酯优选碳原子数1 20的一元或多元醇与碳原 子数10 30的饱和脂肪酸的部分酯或完全酯，所述酯可包括乙撑双硬脂酰胺、次乙基双硬 脂酰胺、季戊四醇硬脂酸脂和/或它们的混合物，优选季戊四醇硬脂酸脂(PETS)。所述润 滑剂使得所述聚碳酸酯组合物在加工过程中避免过度摩擦、防止分解、保证聚碳酸酯组合 物的透明性与物理性能以及耐热性。相对于100质量份的聚碳酸酯，所述润滑剂的含量为 0. 05 5质量份，优选为0. 1 5质量份，更优选为0. 1 1质量份。其次，给出本发明的聚碳酸酯组合物的制备方法。依据本发明的聚碳酸酯组合物的制备方法，包括步骤称量前述聚碳酸酯组合物各组分原料；将称量好的各组分原料投入到混料机中混合均勻；将混合均勻的原料经八温区双螺杆挤出机熔融混炼、挤出、造粒，混合料在挤出机 中的停留时间控制在1 2分钟。其中双螺杆挤出机的温度控制为1区为260 270°C， 2区为270 290°C，3区为270 290°C，4区为270 290°C，5区为270 290°C，6区为 270 290°C，7区为270 290°C，8区为270 290°C，机头温度为250 280°C，熔体温度 控制在260 285 0C ο最后，给出本发明的实施例和对比例。表1和表2分别给出了实施例和对比例的组分及其含量，其中各组分的含量单位 为质量份。聚碳酸酯选用双酚A型芳香族聚碳酸酯；共聚聚酯选用脂环族二元醇改性聚对 苯二甲酸乙二醇酯(PETG)；光扩散剂选用自制的光扩散母粒(其中聚碳酸酯为80%质量 份，光扩散剂为20%质量份，光扩散剂可选用平均粒度为2微米的聚甲基半硅氧烷；芳香族 磺酸盐类阻燃剂选用全氟代烷基磺酸盐和二苯砜磺酸钾的复配阻燃剂(其配比为3 1，并 表示为阻燃剂A)；有机硅类阻燃剂选用道康宁改性的聚苯基甲基硅氧烷(DC-8008)；抗滴 落剂选用丙烯酸包覆改性聚四氟乙烯；抗氧剂选用质量比为4 1 2 1的受阻酚抗氧 化剂与亚磷酸类抗氧化剂；荧光增白剂选用苯三唑-苯基香豆素类增白剂，润滑剂选用季 戊四醇硬脂酸脂(PETS)。
表 1 表2 测试样条的制备过程如下将上述实施例中完成造粒的粒子在80°C的热风干燥 箱中干燥6小时，再将干燥的粒子通过注塑机加工成型各项性能测试的样条(ASTM标准)， 注塑温度280 300°C，注塑压力20MPa，注塑速度20mm/s，模温保持在45 55°C左右。各 项性能测试标准与测试条件见下表3。其中，热变形温度表征了材料在一定升温速率和压力 下样条变形至一定程度所承受的温度；雾度表征了材料的光扩散性能；制品晶点缺陷以观 察50mm X 50mm X 1. 5mm薄片上晶点的数目来衡量。
表3 表4和表5给出了实施例和对比例的测试结果。表 4 表 5 从表5的比较例1 3可以看出，添加光扩散母粒后透光率下降，雾度增加，表明 光扩散效果增强；从比较例5 7可以看出，加入共聚聚酯能够增强光扩散效果和改善流动 性，使得光扩散剂和阻燃剂分散更均勻，单位面积上晶点缺陷数减少并且使得光线柔和光 扩散性更好。从表4的实施例4 8看出，通过磺酸盐类阻燃剂和抗滴落剂复配加入使材 料的阻燃性能得以显著提高，并且该复配的阻燃剂加入对材料的力学性能影响甚微。从表4的实施例7 8看出，将芳香族磺酸盐类阻燃剂和有机硅类阻燃剂复配加入后，阻燃性能 更好，可以达到UL94标准下的1. 6mm阻燃测试V-O级，而且所需阻燃剂和抗滴落剂添加量 更少，因而可以获得阻燃性优异、透光率高、光扩散性好的聚碳酸酯组合物。
因此，依据本发明提供的聚碳酸酯组合物，其光扩散性能优异且透光率高，同时， 阻燃性能优异且因无卤而具有安全环保的优点，所述聚碳酸酯组合物还具有良好的耐热性 能、制品晶点缺陷数目大大减少。
权利要求
一种聚碳酸酯组合物，以聚碳酸酯料为100质量份计，所述聚碳酸酯组合物包括聚碳酸酯，100质量份；共聚聚酯，1～10质量份；芳香族磺酸盐类阻燃剂，0.01～0.5质量份；有机硅类阻燃剂，0.05～0.35质量份；抗滴落剂，0.05～5质量份；光扩散剂母粒，1～15质量份；以及抗氧化剂，0.05～5质量份。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型芳香 族聚碳酸，其粘均分子量为IX IO4 5 X 104，粘均分子量优选为1. 4X IO4 2. 4X 104。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述共聚聚酯为聚对苯二甲 酸-1，4-环己烷二甲醇酯、脂环族二元醇改性聚对苯二甲酸-1，4-环己烷二甲醇酯、脂环族 二元醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯的其中一种或一种以上的混合物；所述聚碳酸酯的折射 率为1. 58 1. 59，所述共聚聚酯的折射率为1. 56 1. 58。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述芳香族磺酸盐类阻燃剂 为全氟代丁基磺酸钾、甲苯磺酸钠、苯磺酸钠、二苯砜磺酸钾和甲烷磺酸钠的一种或它们的 混合物；相对于100质量份的聚碳酸酯而言，芳香族磺酸盐类阻燃剂的含量优选为0. 06 0. 3质量份，更优选0. 1 0. 2质量份。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述有机硅类阻燃剂为有机 硅烷共聚物、有机硅树脂、芳基硅氧烷化合物中的一种或它们的混合物；相对于100质量份 聚碳酸酯而言，所述有机硅类阻燃剂含量优选为0. 1 0. 3质量份，更优选0. 15 0. 25质 量份。
6.根据权利要求5所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述有机硅类阻燃剂的有机 官能团含有4个或4个以下的碳原子的烃基，且连接到主链或分支侧链上的有机基团包括甲基。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗滴落剂为单独的原 纤维化聚四氟乙烯、丙烯酸包覆改性聚四氟乙烯、丙烯腈-苯乙烯包覆改性的聚四氟乙烯 中的一种或它们的混合物；相对于100质量份聚碳酸酯而言，所述抗滴落剂的含量优选为 0. 1 5质量份，更优选为0. 1 1质量份。
8.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述光扩散母粒中含有20% 的光扩散剂及80%的聚碳酸酯粉，所述光扩散剂为无机类的硫酸钡、碳酸钙、云母粉、有机 类的交联丙烯酸酯类颗粒、有机半硅氧烷颗粒、交联苯乙烯类粒子的一种或它们的混合；相 对于100质量份的聚碳酸酯而言，所述光扩散剂母粒的含量优选1 10质量份，更优选1 8质量份。
9.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚抗氧 化剂及亚磷酸类抗氧剂的二元抗氧体系，或者为受阻酚抗氧化剂、亚磷酸类抗氧剂、以及苯 并呋喃酮类化合物组成的三元抗氧体系；相对于100质量份的聚碳酸酯，所述抗氧化剂的 含量优选为0. 1 5质量份，更优选为0. 1 1质量份；所述二元抗氧体系中，受阻酚抗氧 化剂与亚磷酸类抗氧剂的质量比为4 1 2 1 ；所述三元抗氧体系中，苯并呋喃酮类化合物的含量可为所述二元抗氧化体系总量的15 25%。
10. 一种聚碳酸酯组合物的制备方法，包括步骤将依据权利要求1 9任一项所述的聚碳酸酯组合物的组分按所需份量一起加入到混 料机中，搅拌混合均勻；将上述混和均勻的原料经八温区双螺杆型挤出机熔融混合、挤出、造粒，混合物在双 螺杆挤出机中的停留时间为1 2分钟，其中，双螺杆挤出机的温度控制为1区为260 2700C，2 区为 270 290°C，3 区为 270 290°C，4 区为 270 290°C，5 区为 270 290°C， 6区为270 290°C，7区为270 290°C，8区为270 290°C，机头温度为250 280°C，熔 体温度为260 285°C。
全文摘要
本发明提供了一种聚碳酸酯组合物及其制备方法，所述聚碳酸酯组合物以聚碳酸酯料为100质量份计，包括聚碳酸酯，100质量份；共聚聚酯，1～10质量份；芳香族磺酸盐类阻燃剂，0.01～0.5质量份；有机硅类阻燃剂，0.05～0.35质量份；抗滴落剂，0.05～5质量份；光扩散剂母粒，1～15质量份；以及抗氧化剂，0.05～5质量份。所述聚碳酸酯组合物的制备方法，包括步骤将所述聚碳酸酯组合物的组分按所需份量加入到混料机中，搅拌混合均匀；将上述混和均匀的原料经八温区双螺杆型挤出机熔融混合、挤出、造粒。依据本发明提供的聚碳酸酯组合物，其光扩散性能优异、透光率高、阻燃性能优异、安全环保、耐热性能良好、易成型、并能减少制品晶点缺陷。
文档编号C08K5/42GK101906244SQ20101025218
公开日2010年12月8日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者朱怀才 申请人:东莞市信诺橡塑工业有限公司