耐低温、高耐候、耐水解PC阻燃材料及其制备方法和装置与流程

本发明涉及有机化工材料技术领域，具体而言，涉及一种耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料及其制备方法和装置。

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、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。

pc是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性达160度和耐寒性-60度；还具有离火自熄、阻燃、无毒、可着色等优点。

随着生产技术的提高和发展，对于pc的耐低温性能和耐候性能要求都很高。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料采用合理的组份搭配，在pc阻燃的基础上，增加了其耐低温、高耐候以及耐水解的性能，同时保证了pc材料的强度，其拉伸强度可达到71mpa，弯曲强度可达93mpa。

本发明的第二目的在于提供一种所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法，该方法通过合理的配方配比、通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯40-45份，聚三亚甲基碳酸酯45-48份，抗氧剂0.4-1份，增韧剂4-6份，碳化二亚胺0.1-0.2份，有机硅磺酸盐0.1-0.4份，抗滴落剂0.1-0.4份、极性聚乙烯蜡0.6-1.0份和碳化二亚胺0.1-0.2份。

优选的，所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯42-45份，聚三亚甲基碳酸酯46-48份，抗氧剂0.4-0.6份，增韧剂4-5份，碳化二亚胺0.1-0.2份，有机硅磺酸盐0.15-0.25份，抗滴落剂0.2-0.3份，极性聚乙烯蜡0.6-0.8份和碳化二亚胺0.1-0.2份。

优选的，所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯44-45份，聚三亚甲基碳酸酯47-48份，抗氧剂0.4-0.5份，增韧剂3-5份，碳化二亚胺0.1-0.15份，有机硅磺酸盐0.15-0.20份，抗滴落剂0.2-0.3份和极性聚乙烯蜡0.5-0.7份。

优选的，以质量份数计，还包括黑粉0.6-1份。

优选的，所述抗氧剂选自抗氧剂1098和抗氧剂1010中的一种或者两种的组合；

更优选的，所述抗氧剂由0.1-0.5份抗氧剂1098和0.1-0.5份抗氧剂1010；

更进一步优选的，所述抗氧剂由0.2-0.3份抗氧剂1098和0.2-0.3份抗氧剂1010。

所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将聚碳酸丙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯干燥处理，然后与增韧剂、碳化二亚胺、有机硅磺酸盐、抗滴落剂、极性聚乙烯蜡、黑粉混合、搅拌；

(b)、然后加入抗氧剂，继续搅拌，得到混料；

(c)、将步骤(b)所得到的混料进行挤出操作，挤出后浸入水中，吹干、切粒后进行筛选，得到该耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料。

优选的，在步骤(a)中，所述搅拌的时间为0.5-1h。

优选的，在步骤(b)中，所述搅拌的时间为0.5-1h。

优选的，在步骤(c)中，所述挤出后浸入水中的步骤中，水的温度在40-60℃。

一种适用于所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法的装置，包括依次连接的干燥箱、混料箱、双螺杆挤出机、智能温控水槽、吹干机、切粒机和振动筛，所述振动筛分别连接金属分离器和废料盒，所述金属分离器依次连接第二分离器、仓箱和打包机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所提供的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，采用合理的组份搭配，在pc阻燃的基础上，增加了其耐低温、高耐候以及耐水解的性能，同时保证了pc材料的强度，其拉伸强度可达到71mpa，弯曲强度可达93mpa。

(2)本发明所提供的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法，该方法通过合理的配方配比、通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

(3)本发明所提供的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法所使用的装置，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的装置流程示意图。

附图标记：1-干燥箱；2-混料箱；3-双螺杆挤出机；4-智能温控水槽；5-吹干机；6-切粒机；7-振动筛；8-废料盒；9-金属分离器；10-第二分离器；11-仓箱；12-打包机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

一种耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯40-45份，聚三亚甲基碳酸酯45-48份，抗氧剂0.4-1份，增韧剂4-6份，碳化二亚胺0.1-0.2份，有机硅磺酸盐0.1-0.4份，抗滴落剂0.1-0.4份、极性聚乙烯蜡0.6-1.0份和碳化二亚胺0.1-0.2份。

本发明所提供的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，采用合理的组份搭配，在pc阻燃的基础上，增加了其耐低温、高耐候的性能，同时保证了pc材料的强度，其拉伸强度可达到71mpa，弯曲强度可达93mpa。

加入碳化二亚胺后，有效改善了pc易水解的问题，提供了一种耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料。

在本申请的一些实施例中，所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯42-45份，聚三亚甲基碳酸酯46-48份，抗氧剂0.4-0.6份，增韧剂4-5份，碳化二亚胺0.1-0.2份，有机硅磺酸盐0.15-0.25份，抗滴落剂0.2-0.3份，极性聚乙烯蜡0.6-0.8份和碳化二亚胺0.1-0.2份。

在本申请的一些实施例中，所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，包括按照重量份数计的以下组份：

聚碳酸丙烯酯44-45份，聚三亚甲基碳酸酯47-48份，抗氧剂0.4-0.5份，增韧剂3-5份，碳化二亚胺0.1-0.15份，有机硅磺酸盐0.15-0.20份，抗滴落剂0.2-0.3份和极性聚乙烯蜡0.5-0.7份。

在本申请的一些实施例中，以质量份数计，还包括黑粉0.3-5份，优选为1-4份，更优选为2-3份。

在本申请的一些实施例中，所述抗氧剂选自抗氧剂1098和抗氧剂1010中的一种或者两种的组合；

更优选的，所述抗氧剂由0.1-0.5份抗氧剂1098和0.1-0.5份抗氧剂1010；

更进一步在本申请的一些实施例中，所述抗氧剂由0.2-0.3份抗氧剂1098和0.2-0.3份抗氧剂1010。

抗氧剂1098为亚磷酸酯类抗氧剂，分子式为c68h92o4p2，化学名称：四(2,4-二叔丁基酚)4,4'-联苯二亚磷酸酯，cas:119345-01-6。显著改善高温熔融加工条件下的色质稳定性(抗黄变、防黑点)、熔指稳定性，与基体树脂相容性好。与1010等受阻酚类抗氧剂并用，有协同效应，显著改善聚合物长期老化性能。

当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。抗氧剂1098是一种化学物质，分子式为c40h64n2o4，n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。抗氧剂1010化学名为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇，是一种高分子量的受阻酚抗氧剂，挥发性很低，而且不易迁移。

所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将聚碳酸丙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯干燥处理，然后与增韧剂、碳化二亚胺、有机硅磺酸盐、抗滴落剂、极性聚乙烯蜡、黑粉混合、搅拌；

(b)、然后加入抗氧剂，继续搅拌，得到混料；

(c)、将步骤(b)所得到的混料进行挤出操作，挤出后浸入水中，吹干、切粒后进行筛选，得到该耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料。

在本申请的一些实施例中，在步骤(a)中，所述搅拌的时间为0.5-1h。

在本申请的一些实施例中，在步骤(b)中，所述搅拌的时间为0.5-1h。

在本申请的一些实施例中，在步骤(c)中，所述挤出后浸入水中的步骤中，水的温度在40-60℃。

该制备方法，通过配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性；切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。该方法具有方便、简单、易于生产等优点。

一种适用于所述的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料的制备方法的装置，包括依次连接的干燥箱1、混料箱2、双螺杆挤出机3、智能温控水槽4、吹干机5、切粒机6和振动筛7，所述振动筛7分别连接金属分离器9和废料盒，所述金属分离器9依次连接第二分离器10、仓箱11和打包机11。

其中，智能温控水槽4具有温度调节控制器，温度调节控制器通过温度传感器检测水槽内的水温，当温度高于一高阙值时打开冰水管与回水管的控制阀，当温度低于一低阙值时，冰水管和回水管都关闭。温度控制在40-60℃之间，对其切粒影响巨大。

实施例1

本实施例所提用的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，具体包括以下组份：

聚碳酸丙烯酯42份

聚三亚甲基碳酸酯48份

主抗氧剂1098抗氧剂0.2份

辅助抗氧剂10100.3份

高硅增韧剂5份

碳化二亚胺0.1份

有机硅磺酸盐0.2份

抗滴落剂0.3份

极性聚乙烯蜡0.5份

黑粉0.6份

该pc阻燃材料的制备方法，具体包括以下步骤：

1)对组份进行称重配比；

2)将聚碳酸丙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯加入到干燥箱1中进行干燥处理，干燥之后加入到混料箱2中，然后将称重好的增韧剂、碳化二亚胺、有机硅磺酸盐、抗滴落剂、极性聚乙烯蜡、黑粉加入到混料箱2中混合搅拌0.5小时，然后将主抗氧剂1098抗氧剂、辅助抗氧剂1010加入到混料箱2中继续搅拌0.5小时；

3)将搅拌好的混料送人双螺杆挤出机3成型挤出拉条；

4)将拉条送入智能温控水槽4，智能温控水槽4具有温度调节控制器器，温度调节控制器通过温度传感器检测水槽内的水温，当温度高于30℃时打开冰水管与回水管的控制阀，当温度低于15℃时，冰水管和回水管都关闭；

5)拉条从智能温控水槽出来进入打条吹干机5将打条吹干；

6)拉条吹干之后进入切粒机6由切粒机6对拉条进行切粒，切粒后坯料进入振动筛7，形状良好的塑料颗粒进入金属分离器9，切粒形成的废料进入废料盒；

7)金属分离器9与第二分离器10分离得到的良品进入仓箱11，由自动打包机11对良品进行分装打包。

实施例2

本实施例所提用的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，具体包括以下组份：

聚碳酸丙烯酯46.8份

聚三亚甲基碳酸酯48份

主抗氧剂1098抗氧剂0.2份

辅助抗氧剂10100.2份

高硅增韧剂2.8份

碳化二亚胺0.1份

有机硅磺酸盐0.2份

抗滴落剂0.2份

极性聚乙烯蜡0.5份

黑粉1份

该pc阻燃材料的制备方法，具体包括以下步骤：

1)对组份进行称重配比；

2)将聚碳酸丙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯加入到干燥箱1中进行干燥处理，干燥之后加入到混料箱2中，然后将称重好的增韧剂、碳化二亚胺、有机硅磺酸盐、抗滴落剂、极性聚乙烯蜡、黑粉加入到混料箱2中混合搅拌1小时，然后将主抗氧剂1098抗氧剂、辅助抗氧剂1010加入到混料箱2中继续搅拌1小时；

3)将搅拌好的混料送人双螺杆挤出机3成型挤出拉条；

4)将拉条送入智能温控水槽4，智能温控水槽4具有温度调节控制器器，温度调节控制器通过温度传感器检测水槽内的水温，当温度高于30℃时打开冰水管与回水管的控制阀，当温度低于15℃时，冰水管和回水管都关闭；

5)拉条从智能温控水槽出来进入打条吹干机5将打条吹干；

6)拉条吹干之后进入切粒机6由切粒机6对拉条进行切粒，切粒后坯料进入振动筛7，形状良好的塑料颗粒进入金属分离器9，切粒形成的废料进入废料盒；

7)金属分离器9与第二分离器10分离得到的良品进入仓箱11，由自动打包机11对良品进行分装打包。

实施例3

本实施例所提用的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，具体包括以下组份：

聚碳酸丙烯酯40份

聚三亚甲基碳酸酯48份

主抗氧剂1098抗氧剂0.2份

辅助抗氧剂10100.2份

高硅增韧剂5.5份

碳化二亚胺0.1份

有机硅磺酸盐0.2份

抗滴落剂0.3份

极性聚乙烯蜡0.3份

黑粉0.42份

其制备方法同实施例1的制备方法。

对比例1：与实施例1基本相同，只是不添加高硅增韧剂。

对比例2：与实施例1基本相同，只添加聚碳酸丙烯酯，不添加聚三亚甲基碳酸酯。

对比例3：与实施例1基本相同，只添加聚三亚甲基碳酸酯聚碳酸丙烯酯，不添加聚碳酸丙烯酯。

对比例4：与实施例1基本相同，但是制备方法中，没用采用温水浸泡，直接对挤出成型的pc进行切粒。

对比例5：与实施例1基本相同，但是制备方法中，没有按照先后顺序进料，混料的时候加入了所有原料。

实验例1pc性能测试

对实施例1-3以及对比例1-5所提供的pc阻燃材料进行性能测试。测试包括：模量(n/m²)，弯曲强度(mpa)，伸长率(％)，拉伸强度(mpa)，阻燃情况，密度(g/cm³)。

实验结果如表1所示。

表1pc性能测试结果

其中，阻燃性能评价标准如下：

v2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在60秒内熄灭。滴落的微粒可点燃棉花。

v1：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在60秒内熄灭。滴落的微粒不可点燃棉花。

v0：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，余焰&余燃在30秒内熄灭。滴落的微粒不可点燃棉花。

实验结果表明，本申请所提供的耐低温、高耐候、耐水解pc阻燃材料，实施例与对比例相对比，不添加高贵增韧剂大大降低了pc材料能强度性能。而聚碳酸丙烯酯和聚三亚甲基碳酸酯之间具有复配作用。与对比例3和4相比，制备方法对材料的性能也很重要。

说明了通过特定的原料配比、配料的搅拌顺序与搅拌时间的控制提高混料混合之后的粘性和成型性。切粒之前拉条的温度直接影响切粒后坯料的性能，不同的配料挤出后的拉条在被切粒时的最佳切粒温度变动非常大，通过控制水温调控可以确保切粒之后形成最佳的颗粒性能和形态。

实验例2耐低温测试

测试方法：1个标准大气压下，零下40℃空气中置放24小时后对实施例1-3以及对比例1-5所提供的pc材料的性能进行测试，并与实验1中的数据进行对比，结果如表2所示。

表2测试结果

实验结果表明，本申请所提供的pc阻燃材料具有良好的阻燃性能，并且在零下40度环境下能保持在常温下约80％的冲击强度，具有很好的耐低温的性能。

实验例3耐候测试

对实施例1-3所提供的pc材料进行性能测试。

测试方法：将实施例1-3所提供的材料样片放入加速老化实验机中，设置温度121℃，湿度100％，两个标准大气压下，持续48小时，实验后取出材料样品冷却至常温，查看样品有无腐蚀、龟裂等不良反应。结果如表3所示。

表3测试结果

实验结果表明，本申请所提供的pc材料，具有良好的耐水解性和耐候性能，经过连续48小时耐候实验，不溶解、无腐蚀、龟裂。因此，本申请所提供的pc材料具有很好的耐候性能，并且还具有阻燃性能。。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。