本发明涉及一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
聚碳酸酯(pc)材料是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，广泛应用于玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，具有优异的电绝缘性、尺寸稳定性、耐热性和耐寒性，加工性能好，并具有自熄、无毒、易着色等优点。但是，pc材料阻燃性差，成型困难，聚碳酸酯刚硬的分子链使其制品常因内应力而变形和开裂，且目前的阻燃改性pc材料的光扩散效果差。
随着玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业等行业的日益发展，对产品塑料部件的阻燃性能越来越高，许多厂家对其塑料部件的阻燃等级明确要求必须达到ul94标准的v0级，并且要求pc材料具有良好的力学性能要求，且要求兼顾光扩散效果。因此，需要对pc材料进行必要的功能改性以弥补其性能上的不足，以满足其使用需求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为解决现有pc材料阻燃性差、成型困难、容易应力开裂、光扩散效果差的技术问题，提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：40-60份聚碳酸酯，0.3-1份流动改质剂，5-15份kevlar短切纤维，3-8份阻燃母粒，2-6份增韧剂，0.5-3份光扩散剂，0.3-1份抗氧剂；
所述阻燃母粒由2-6份聚碳酸酯、0.5-2份dopo衍生物阻燃剂和0.5-1份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
优选地，所述流动改质剂为聚己内酯和蒙旦酸酯的混合物，所述聚己内酯和蒙旦酸酯的质量比为2∶3-3∶2。
优选地，所述增韧剂由质量比为1-5∶0.5-2的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为mbs类核-壳型抗冲改性剂，所述辅增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯、聚ε-己内酯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种。
优选地，所述聚碳酸酯的熔融指数为15～25g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量不大于20％。
优选地，所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm。
优选地，所述光扩散剂为有机硅树脂微球、硅胶微球、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)交联微球、聚苯乙烯(ps)交联微球的一种或几种，优选地，有机硅树脂微球包括，甲基丙烯酰氧基团改性的有机硅弹性体微球和/或环氧基团改性的有机硅弹性体微球的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂由质量比为2∶3-3∶2的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂共混而成，所述受阻酚类抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明还提供上述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法，制备步骤如下：
将干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂共混均匀，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；
将干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂共混均匀，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料。
优选地，所述干燥的聚碳酸酯的制备方法为：将聚碳酸酯以100-120℃烘至水份不超过0.05％。
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为195-245℃，机头温度为232-238℃，主机转速为300-500r/min，喂料频率为7-15r/min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用dopo衍生物作为阻燃剂，该阻燃剂无卤、无烟、无毒，阻燃性能更好、更持久。
(2)本发明采用的kevlar短切纤维是一种特殊耐高温、高强度的全芳族聚酰胺纺成的有机纤维，和常用的玻璃纤维填料相比，具有以下优点：使pc复合材料的熔体流动性较好，易于加工成型；热稳定性好，热变形低，尺寸稳定性比玻璃纤维好；可以解决玻璃纤维填料造成的表面浮纤和制品易翘曲的问题；而选择长度为1-3mm的kevlar短切纤维更有利于pc复合材料的熔体流动性，选择直径不超过15μm的kevlar短切纤维可以保证纤维的长径比，能够更有效地提高长链尼龙的力学性能和热变形温度。
(3)本发明采用的主增韧剂在提高抗冲击强度的同时，具有工程塑料应用中需要的水解稳定性及热稳定性，此外还能保持热塑性塑料的熔体流动性、易分散及可加工性；辅增韧剂与主增韧剂协同作用，可为聚碳酸酯提供很好的增韧效果，还不影响聚碳酸酯的高透明性，使聚碳酸酯分子链与增韧剂大分子链间发生相互交联作用，使增韧剂的增韧效果得到了更好的体现。
(4)本发明选用熔融指数为15～25g/10min(300℃，1.2kg)，且共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量不大于20％的聚碳酸酯，尤其是加入复配的流动改质剂，有效解决了kevlar短切纤维、阻燃母粒、光扩散剂、增韧剂的加入所带来的熔体流动性降低的问题，使其具有良好的加工成型性能。
(5)本发明加入合适的光扩散剂可以使pc复合材料得透明度和光扩散效果良好；复配的抗氧剂有利于抵抗聚乳酸材料在高温加工时的降解及延缓材料老化。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：50份聚碳酸酯，0.5份流动改质剂，10份kevlar短切纤维，5份阻燃母粒，4份增韧剂，2份光扩散剂，0.5份抗氧剂；
所述阻燃母粒由3份聚碳酸酯、1份dopo衍生物阻燃剂和1份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
所述聚碳酸酯的熔融指数为20g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量为10％；
所述增韧剂由质量比为3∶1的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为罗门哈斯exl-2620，所述辅增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯；
所述流动改质剂为质量比为1∶1聚己内酯和蒙旦酸酯；
所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm；
所述光扩散剂为甲基丙烯酰氧基团改性的有机硅弹性体微球；
所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成。
所述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
将聚碳酸酯以110℃烘至水份不超过0.05％，然后冷却至常温；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；制备阻燃母粒时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区195℃，二区225℃，三区230℃，四区232℃，五区235℃，六区232℃，七区232℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，十一区230℃，机头232℃，主机转速300r/min，喂料频率7r/min；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料；制备聚碳酸酯复合材料时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区210℃，二区230℃，三区235℃，四区240℃，五区240℃，六区238℃，七区238℃，八区235℃，九区235℃，十区232℃，十一区232℃，机头235℃，主机转速400r/min，喂料频率10r/min；
实施例2
本实施例提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：40份聚碳酸酯，0.3份流动改质剂，5份kevlar短切纤维，3份阻燃母粒，2份增韧剂，0.5份光扩散剂，0.3份抗氧剂；
所述阻燃母粒由2份聚碳酸酯、0.5份dopo衍生物阻燃剂和0.5份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
所述聚碳酸酯的熔融指数为15g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量为20％；
所述增韧剂由质量比为1∶0.5的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为罗门哈斯exl-2690，所述辅增韧剂为聚ε-己内酯；
所述流动改质剂为质量比为2∶3聚己内酯和蒙旦酸酯；
所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm；
所述光扩散剂为环氧基团改性的有机硅弹性体微球；
所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯共混而成。
所述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
将聚碳酸酯以100℃烘至水份不超过0.05％，然后冷却至常温；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂，并将称量好的各组分以600r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；制备阻燃母粒时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区195℃，二区225℃，三区230℃，四区232℃，五区235℃，六区232℃，七区232℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，十一区230℃，机头232℃，主机转速300r/min，喂料频率7r/min；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料；制备聚碳酸酯复合材料时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区225℃，二区240℃，三区245℃，四区248℃，五区245℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区238℃，十区235℃，十一区235℃，机头238℃，主机转速500r/min，喂料频率15r/min。
实施例3
本实施例提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：60份聚碳酸酯，1份流动改质剂，15份kevlar短切纤维，8份阻燃母粒，6份增韧剂，3份光扩散剂，1份抗氧剂；
所述阻燃母粒由5份聚碳酸酯、2份dopo衍生物阻燃剂和1份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
所述聚碳酸酯的熔融指数为25g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量为5％；
所述增韧剂由质量比为5∶2的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为罗门哈斯exl-2620，所述辅增韧剂为乙烯醋酸乙烯酯共聚物；
所述流动改质剂为质量比为3∶2聚己内酯和蒙旦酸酯；
所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm；
所述光扩散剂为硅胶微球；
所述抗氧剂由4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成。
所述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
将聚碳酸酯以120℃烘至水份不超过0.05％，然后冷却至常温；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂，并将称量好的各组分以300r/min的速度搅拌混合15分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；制备阻燃母粒时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区195℃，二区225℃，三区230℃，四区232℃，五区235℃，六区232℃，七区232℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，十一区230℃，机头232℃，主机转速300r/min，喂料频率7r/min；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料；制备聚碳酸酯复合材料时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区195℃，二区225℃，三区230℃，四区232℃，五区235℃，六区232℃，七区232℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，十一区230℃，机头232℃，主机转速300r/min，喂料频率7r/min。
实施例4
本实施例提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：45份聚碳酸酯，0.5份流动改质剂，10份kevlar短切纤维，8份阻燃母粒，4份增韧剂，1份光扩散剂，0.5份抗氧剂；
所述阻燃母粒由6份聚碳酸酯、0.5份dopo衍生物阻燃剂和0.5份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
所述聚碳酸酯的熔融指数为20g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量为10％；
所述增韧剂由质量比为3∶1的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为罗门哈斯exl-2690，所述辅增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯；
所述流动改质剂为质量比为1∶1聚己内酯和蒙旦酸酯；
所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm；
所述光扩散剂为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)交联微球；
所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成。
所述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
将聚碳酸酯以110℃烘至水份不超过0.05％，然后冷却至常温；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；制备阻燃母粒时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区225℃，二区240℃，三区245℃，四区248℃，五区245℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区238℃，十区235℃，十一区235℃，机头238℃，主机转速500r/min，喂料频率15r/min；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料；制备聚碳酸酯复合材料时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区210℃，二区230℃，三区235℃，四区240℃，五区240℃，六区238℃，七区238℃，八区235℃，九区235℃，十区232℃，十一区232℃，机头235℃，主机转速400r/min，喂料频率10r/min。
实施例5
本实施例提供一种阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料，包括如下重量份的组份：55份聚碳酸酯，0.8份流动改质剂，10份kevlar短切纤维，5份阻燃母粒，5份增韧剂，1份光扩散剂，0.5份抗氧剂；
所述阻燃母粒由3份聚碳酸酯、1份dopo衍生物阻燃剂和1份流动改质剂共混而成，所述dopo衍生物阻燃剂的结构式如下：
所述聚碳酸酯的熔融指数为20g/10min(300℃，1.2kg)，聚碳酸酯中共聚单体丙二酚构成链段的质量百分含量为10％；
所述增韧剂由质量比为3∶1的主增韧剂和辅增韧剂共混而成，所述主增韧剂为罗门哈斯exl-2690，所述辅增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯；
所述流动改质剂为质量比为1∶1聚己内酯和蒙旦酸酯；
所述kevlar短切纤维的长度为1-3mm，直径不超过15μm；
所述光扩散剂为聚苯乙烯(ps)交联微球；
所述抗氧剂由β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯共混而成。
所述阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料的制备方法如下：
将聚碳酸酯以110℃烘至水份不超过0.05％，然后冷却至常温；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、dopo衍生物阻燃剂和流动改质剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃母粒；制备阻燃母粒时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区195℃，二区225℃，三区230℃，四区232℃，五区235℃，六区232℃，七区232℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，十一区230℃，机头232℃，主机转速300r/min，喂料频率7r/min；
按照配方组成分别称量出干燥的聚碳酸酯、流动改质剂、kevlar短切纤维、阻燃母粒、增韧剂、抗氧剂，并将称量好的各组分以400r/min的速度搅拌混合10分钟，然后加入双螺杆挤出机中混炼、挤出、造粒，得阻燃增强光扩散的聚碳酸酯复合材料；制备聚碳酸酯复合材料时，双螺杆挤出机各区温度依次设置为：一区210℃，二区230℃，三区235℃，四区240℃，五区240℃，六区238℃，七区238℃，八区235℃，九区235℃，十区232℃，十一区232℃，机头235℃，主机转速400r/min，喂料频率10r/min。
将实施例1-5的产品性能进行测试，以标准iso527测试产品的拉伸强度，以标准iso178测试产品的弯曲强度，以标准iso179～1ea测试产品的缺口冲击强度，以标准iso179测试产品的无缺口冲击强度，以标准gb/t2410-2008(透明塑料透光率和雾度试验方法)测试产品的透光率和雾度，以标准ul94测试产品的阻燃等级。实施例1-5的产品性能测试结果如表1所示。
表1实施例1-5的产品性能测试结果
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。