专利名称：一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法，属于热塑性高分子材料改性技术领域。本发明的产品为耐超低温(-40°C)及具备无卤阻燃的优异工程塑料聚碳酸酯，能应用于要求苛刻的场合如洗衣机泵机周边、汽车点火系统等。
背景技术：
聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪-芳香族等多种类型。其中应用最广的为芳香族，具有优良的机械性能和光学性能，广泛应用于汽车制造、电子电器、光学、航空航天等领域；其突出的优点具有透明度高、强度高、耐冲击性优异、蠕变性小，良好的耐热性、尺寸精度高等。但由于芳香族PC分子链刚性大，容易产生应力开裂；因其具有较高的玻璃化转变温度(TG)，故在低温下的机械性能较差；PC虽具有一定的阻燃性(氧指数为26)，但无法满足苛刻的使用环境，故需对其进行阻燃改性，以制备出阻燃耐低温的优异工程塑料。对PC进行低温韧性改性，如CN1388178用聚碳酸酯和聚烯烃弹性体为基础材料，再加入聚烯烃弹性体接枝共聚物和离子聚合物增容剂进行改性，虽然能改进PC的低温脆性，但改进的幅度有限(-30°c缺口冲击强度为46.4Kj.m_2)，且材料的力学性能下降厉害，拉伸强度仅为43. 3MPa，下降幅度为25. 5%。
发明内容
本发明的目的在提供一种耐超低温(_40°C)及无卤阻燃的优异工程塑料聚碳酸酯，能应用于要求苛刻的场合如洗衣机泵机周边、汽车点火系统等。
本发明的另一目的是提供一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法。为了实现上述第一发明目的，本发明的技术方案是—种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，由以下材料组成聚碳酸酯、丙烯酸酯类增韧剂、无卤阻燃剂、抗氧剂、加工助剂。可选地，所述无卤阻燃耐低温聚碳酸酯按重量百分比由下述材料制成聚碳酸酯88 95% ；丙烯酸酯类增韧剂4 8%;无卤阻燃剂O. 07 0.1%;抗氧剂0.3 1%;加工助剂O. 6 O. 9%;本发明采用丙烯酸酯类橡胶，因其结构中含有刚性的苯乙烯段，故对PC的机械性能影响较小；分子结构中的丙烯酸橡胶的低Tg，能保证改性过的PC具有良好的低温韧性，且与PC的分子链相容性好，兼具常温下的力学性能与低温性。此种改性PC除具备与纯PC基本一致的机械性能与热性能外，还具备阻燃良好、耐低温(-40°C )突出的特点。可选地，所述聚碳酸酯的分子量为20000 40000的双酚A型聚碳酸酯，选用该分子量的PC流动性与机械性能平衡性较好。可选地，所述丙烯酸酯类增韧剂为丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸橡胶的共聚物。因其玻璃化转变温度(TG)低于-50度，且与PC的相容性好，能较好应用于PC的低温增韧。可选地，所述所述无卤阻燃剂为芳香族磺酸盐，因其为反应型阻燃剂，能和PC完全反应，且添加量小，不影响机械性能；可选地，所述抗氧剂为β - (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。可选地，所述加工助剂为润滑剂季戊四醇硬脂酸酯和粘度为1000CPS的甲基硅油。一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤S1.干燥处理聚碳酸酯、无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、加工助剂，其中，干燥聚碳酸酯的温 度为10(Tl2(rC，干燥时间为Γ8小时；干燥无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、加工助剂温度为65 85°C，干燥时间为3飞小时；S2.根据以下重量百分比称取各组分聚碳酸酯88 95% ；丙烯酸酯类增韧剂4 8% ；无卤阻燃剂O. 07 O. 1% ；抗氧剂O. 3 1% ；加工助剂O. 6 O. 9%。S3.将称取的所有原料混合均匀；S4.将混合原料加入平行双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒。可选地，所述步骤S3具体是在常温下将称取的所有原料搅拌10 20分钟，混合均匀。优选地，所述步骤S4中熔融阶段的工艺条件为所述平行双螺杆挤出机的螺杆直径为35 75毫米，螺杆长径比为36 1 ；在双螺杆机控温段中，一区温度为220°C，二区温度为240°C，三区温度为255°C，四区温度为270°C，五区温度为280°C，六区温度为280°C，七区温度为270°C，八区温度为270°C，双螺杆机的机头温度为275°C ；螺杆转速为250 450r/min，太小的转速产量不高；转速太大，PC易形成过大的内应力；故选择250 450r/min的转速较合适；与现有技术相比，应用本发明的技术方案，有如下有益效果本发明无卤阻燃耐低温聚碳酸酯通过在配方中加入聚碳酸酯、无卤阻燃剂、适量的丙烯酸酯类增韧剂、抗氧剂、加工助剂组成，通过添加反应型的无卤阻燃剂提高PC的阻燃性能且不降低其机械性能，同时添加丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸橡胶的共聚物，能有效提高PC的低温韧性，使其能在低温下具备使用性能。
具体实施例方式下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。本发明所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的实施例，由以下材料组成聚碳酸酯、丙烯酸酯增韧剂、抗氧剂、无卤阻燃剂及加工助剂组成，通过添加无卤阻燃剂和丙烯酸酯的低温增韧剂，制备出无卤阻燃与低温性能较好的工程塑料。本发明实施例中聚碳酸酯的分子量为20000 40000的双酚A型聚碳酸酯；丙烯酸酯类增韧剂为丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸橡胶的共聚物；无卤阻燃剂为芳香族磺酸盐；抗氧剂为β - (3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯和亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酷；加工助剂为润滑剂季戊四醇硬脂酸酯和粘度为1000CPS的甲基硅油。本发明实施例的无卤阻燃耐低温聚碳酸酯均可采用同样的制备方法，包括以下步骤S1.预处理原料；S2.根据以下重量百分 比称取各组分聚碳酸酯88 95% ；丙烯酸酯类增韧剂4 8%;无卤阻燃剂O. 07 O. 1% ；抗氧剂O. 3 1% ；加工助剂O. 6 O. 9%。S3.将称取的所有原料混合均匀；S4.将混合原料加入平行双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒。其中，本发明实施例中平行双螺杆挤出机熔融阶段的工艺条件为平行双螺杆挤出机的螺杆直径为35 75毫米；在双螺杆机控温段中，一区温度为220°C，二区温度为2400C，三区温度为255°C，四区温度为270°C，五区温度为280°C，六区温度为280°C，七区温度为270°C，八区温度为270°C，双螺杆机的机头温度为275°C;螺杆转速控制在250 450r/min;经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成无卤阻燃耐低温聚碳酸酷成品。实施例1 :(I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为100°C，时间8小时；其余助剂干燥的温度为65°C，时间6小时。(2)称取干燥后的PC 95.03kg,丙烯酸酯类增韧剂4kg,无卤阻燃剂O. 07kg,抗氧剂 1076 O.1kg, 168 O. 2kg，润滑剂 PETS O. 3kg，硅油 O. 3KG ；(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合IOmin ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为250r/min。将上述的无卤阻燃耐低温PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。实施例2 (I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为120°C，时间4小时；其余助剂干燥的温度为85°C，时间3小时。(2)称取干燥后的PC 92.62kg,丙烯酸酯类增韧剂6kg,无卤阻燃剂O. 08kg,抗氧剂 1076 O. 2kg, 168 O. 3kg，润滑剂 PETS O. 5kg，硅油 O. 3KG ；(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合20min ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为450r/min。将上述的无卤阻燃耐低温PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。实施例3 (I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为120°C，时间6小时；其余助剂干燥的温度为75°C，时间5小时。(2)称取干燥后的PC 90kg,丙烯酸酯类增韧剂8kg,无卤阻燃剂O.1kg,抗氧剂1076 O. 5kg, 168 O. 5kg，润滑剂 PETS O. 6kg，硅油 O. 3KG ；(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合15min ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒 ，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为350r/min。将上述的无卤阻燃耐低温PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。实施例4 (I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为120°C，时间5小时；其余助剂干燥的温度为75°C，时间5小时。(2)称取干燥后的PC 88.8kg,丙烯酸酯类增韧剂10kg,无卤阻燃剂O.1kg,抗氧剂1076 O. 2kg, 168 O. 2kg，润滑剂 PETS O. 4kg，硅油 O. 3KG ；(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合15min ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为300r/min。将上述的无卤阻燃耐低温PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。实施例5 (I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为120°C，时间5小时；其余助剂干燥的温度为75°C，时间4小时。(2)称取干燥后的PC 95. 8kg,丙烯酸酯类增韧剂3kg,无卤阻燃剂O.1kg,抗氧剂1076 O. 2kg, 168 O. 2kg，润滑剂 PETS O. 4kg，硅油 O. 3KG ；(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合15min ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为300r/min。将上述的无卤阻燃耐低温PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。对比例(I)预处理原料将PC和助剂分别干燥，PC干燥的温度为120°C，时间4小时；其余助剂干燥的温度为65°C，时间6小时。(2)称取干燥后的 PC 99kg,抗氧剂 1076 O.1kg, 168 O. 2kg，润滑剂 PETS O. 4kg，硅油O. 3KG ；
(3)将称取的所有原料在高速混合机中混合IOmin ；(4)将混合均匀的料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，最后包袋成成品。其中，螺杆转速为300r/min。将上述的PC注塑成标准试样，测试性能如表I所示。表1无齒阻燃耐低温PC性能表
权利要求
1. 一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是，按重量百分比由下述材料制成聚碳酸酯88 95% ；丙烯酸酯类增韧剂4 8% ；无卤阻燃剂O. 07 O. 1% ；抗氧剂O. 3 1% ；加工助剂O. 6 O. 9%ο
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是所述聚碳酸酯的分子量为20000 40000的双酚A型聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是所述丙烯酸酯类增韧剂为丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯酸橡胶的共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是所述无卤阻燃剂为芳香族磺酸盐。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是所述抗氧剂为β- (3,5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯和亚磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，其特征是所述加工助剂为PETS (季戊四醇硬脂酸酯)和粘度为1000CPS的甲基硅油。
7.一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法，其特征是，包括以下步骤51.干燥处理聚碳酸酯、无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、加工助剂，其中，干燥聚碳酸酯的温度为10(Γ120 ，干燥时间为Γ8小时；干燥无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、加工助剂温度为65 85°c，干燥时间为3飞小时；52.根据以下重量百分比称取各组分聚碳酸酯88 95% ；丙烯酸酯类增韧剂4 8% ；无卤阻燃剂O. 07 O. 1%抗氧剂O. 3 1% ；加工助剂O. 6 O. 9% ；53.将称取的所有原料混合均匀；54.将混合原料加入平行双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒。
8.根据权利要求7所述的无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法，其特征是，所述步骤S3具体是在常温下将称取的所有原料搅拌10 20分钟，混合均匀。
9.根据权利要求7所述的一种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法，其特征是，所述步骤S4中熔融阶段的工艺条件为所述平行双螺杆挤出机的螺杆直径为35 75毫米，螺杆长径比为36 1 ；在双螺杆机控温段中，一区温度为220°C，二区温度为240°C，三区温度为255°C，四区温度为270°C，五区温度为280°C，六区温度为280°C，七区温度为270°C，八区温度为270°C，双螺杆机的机头温度为275°C ；螺杆转速为250 450r/min。
全文摘要
本发明涉及热塑性高分子材料改性技术领域，公开了一种应用于家用电器、汽车电子等方面的无卤阻燃耐低温聚碳酸酯，由以下材料组成聚碳酸酯、丙烯酸酯类增韧剂、阻燃剂、抗氧剂及加工助剂；还公开了该种无卤阻燃耐低温聚碳酸酯的制备方法。本发明的目的是提供一种耐超低温(-40℃)及无卤阻燃的优异工程塑料聚碳酸酯，能应用于要求苛刻的场合如洗衣机泵机周边、汽车点火系统等。
文档编号C08L69/00GK103044885SQ20121055989
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者郑辉, 刘鹏, 卢俊文 申请人:广东波斯科技股份有限公司