一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料及其制品
【技术领域】
[0001]
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料及其制品。
背景技术：
[0002]
在产品的轻量化逐渐成为现代产品的趋势，玻璃纤维(gf)增强聚碳酸酯(pc)复合材料具有强度高、力学性能好的优点，可被广泛地应用在电子电器、汽车等领域。在电子电器产品中，对pc/gf复合材料的耐燃要求比较高。由于玻璃纤维(gf)的直径为微米级，在燃烧时存在严重的“灯芯效应”。为了改善“灯芯效应”，通常在pc/gf复合材料中加入阻燃剂。虽然过多的阻燃剂加入能够提升材料的阻燃等级，但同时会使得材料的力学性能大幅降低，通常pc/gf复合材料的拉伸延伸率在4％以下，这极大地限制了pc/gf复合材料在高性能结构件中的应用。
[0003]
因此，有必要研发一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料，以解决上述问题。
技术实现要素：
[0004]
本发明的一个目的在于提供一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料，具有高阻燃性及良好的韧性。
[0005]
本发明的另一个目的在于提供一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料制品。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0007]
一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料，每100质量份的材料成品，包括以下质量份的组分：
[0008]
聚碳酸酯，63份～94.4份；
[0009]
玻璃纤维，5份～30份；
[0010]
接枝类弹性体，0.3份～5份；
[0011]
阻燃剂，0.2份～1份；及
[0012]
抗滴落剂，0.1份～1份。
[0013]
作为本发明的优选，所述聚碳酸酯为双酚a型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯(共聚)、环己烷双酚a型聚碳酸酯、双酚tmc合成的耐高温聚碳酸酯中的一种或多种。
[0014]
作为本发明的优选，在温度为300℃、负荷重量为1.2kg下，所述聚碳酸酯的熔体质量流动速率为(3～60)g/10min。
[0015]
作为本发明的优选，所述接枝类弹性体为含聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物接枝马来酸酐、及乙烯丙烯酸酯共聚物中的一种或一种以上的复配。
[0016]
进一步地，每100质量份的材料成品中，所述接枝类弹性体为0.3份、0.5份、0.8份、
1份、1.3份、1.5份、1.8份、2份、2.3份、2.5份、2.8份、3份、3.3份、3.5份、3.8份、4份、4.3份、4.5份、4.8份或5份。
[0017]
作为本发明的优选，所述玻璃纤维为圆形玻璃纤维、扁平状玻璃纤维、玻璃纤维粉、玻璃微珠中的至少一种。
[0018]
进一步地，每100质量份的材料成品中，所述玻璃纤维为5份、8份、10份、13份、15份、18份、20份、23份、25份、28份或30份。
[0019]
作为本发明的优选，所述圆形玻璃纤维的截面直径为3μm～30μm；所述玻璃纤维粉、所述玻璃微珠的外径为3μm～30μm；所述扁平状玻璃纤维的厚度为3μm～10μm，扁平比为4～8。
[0020]
作为本发明的优选，所述阻燃剂为磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂的复配；所述磺酸盐系阻燃剂及所述有机硅系阻燃剂均为0.1份～0.5份。
[0021]
进一步地，每100质量份的材料成品中，所述磺酸盐系阻燃剂及所述有机硅系阻燃剂为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。
[0022]
作为本发明的优选，所述磺酸盐系阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾(kss)、全氟丁基磺酸钾(ppfbs)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(stb)中的至少一种。
[0023]
作为本发明的优选，所述有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(pdms)及其衍生物阻燃剂、羟基苯基硅烷阻燃剂，羟基苯基硅烷及其衍生物阻燃剂中的至少一种。
[0024]
作为本发明的优选，所述抗滴落剂为含氟抗滴落剂。
[0025]
进一步地，每100质量份的材料成品中，所述抗滴落剂为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份。
[0026]
一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料制品，其采上所述的高性能无卤阻燃pc/gf复合材料制得。
[0027]
本发明的有益效果是：通过在聚碳酸酯材料中添加一定比例的玻璃纤维、接枝类弹性体、阻燃剂及抗滴落剂，使复合材料具有高阻燃性，且断裂延伸率可达10％以上，提高了复合材料的韧性。
【具体实施方式】
[0028]
一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料，每100质量份的材料成品，包括以下质量份的组分：
[0029]
聚碳酸酯，63份～94.4份；
[0030]
玻璃纤维，5份～30份；
[0031]
接枝类弹性体，0.3份～5份；
[0032]
阻燃剂，0.2份～1份；及
[0033]
抗滴落剂，0.1份～1份。
[0034]
具体的，该高性能无卤阻燃pc/gf复合材料中，聚碳酸酯为双酚a型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、有机硅-聚碳酸酯(共聚)、环己烷双酚a型聚碳酸酯、双酚tmc合成的耐高温聚碳酸酯中的一种或多种。进一步地，在温度为300℃、负荷重量为1.2kg下，聚碳酸酯的熔体质量流动速率为(3～60)g/10min。
[0035]
该高性能无卤阻燃pc/gf复合材料中，接枝类弹性体为含聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、苯乙烯-乙烯-丁烯共聚物接枝马来酸酐、及乙烯丙烯酸酯共聚物中的一种或一种以上的复配。
[0036]
该高性能无卤阻燃pc/gf复合材料中，玻璃纤维为圆形玻璃纤维、扁平状玻璃纤维、玻璃纤维粉、玻璃微珠中的至少一种。其中，圆形玻璃纤维的截面直径为3μm～30μm；玻璃纤维粉、玻璃微珠的外径为3μm～30μm；扁平状玻璃纤维的厚度为3μm～10μm，扁平比为4～8。
[0037]
该高性能无卤阻燃pc/gf复合材料中，阻燃剂为磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂的复配；磺酸盐系阻燃剂及有机硅系阻燃剂均为0.1份～0.5份。进一步地，磺酸盐系阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾(kss)、全氟丁基磺酸钾(ppfbs)、2,4,5-三氯苯磺酸钠(stb)中的至少一种。有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、交联的聚二甲基硅氧烷(pdms)及其衍生物阻燃剂、羟基苯基硅烷阻燃剂，羟基苯基硅烷及其衍生物阻燃剂中的至少一种。
[0038]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0039]
实施例1
[0040]
一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料，每100质量份的材料成品，包括83.8份聚碳酸酯、15份玻璃纤维、0.5份接枝类弹性体及0.4份阻燃剂。
[0041]
具体的，该实施例中，聚碳酸酯为双酚a型聚碳酸酯；在温度为300℃、负荷重量为1.2kg下，该聚碳酸酯的熔体质量流动速率为60g/10min。
[0042]
玻璃纤维为扁平状玻璃纤维，该扁平状玻璃纤维的厚度为3μm～6μm，扁平比为4～6。
[0043]
接枝类弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(sebs-g-mah)；
[0044]
阻燃剂为0.3份苯磺酰基苯磺酸钾(kss)阻燃剂与0.1份聚硅硼烷阻燃剂的复配。
[0045]
制备该高性能无卤阻燃pc/gf复合材料时，按照上述配比称取相应重量份的组分，将各组分混合均匀后熔融挤出造粒。
[0046]
对比例1
[0047]
一种无卤阻燃pc/gf复合材料，每100质量份的材料成品，包括83.8份的聚碳酸酯、15份玻璃纤维、0.4份阻燃剂及0.3份含氟抗滴落剂。该对比例1与实施例的区别在于：未添加接枝类弹性体；聚碳酸酯的含量为84.3份。
[0048]
该聚碳酸酯材料的制备方法与实施例1相同。
[0049]
以上实施例1及对比例1熔融挤出造粒后，然后将各实施例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条，按标准测试所得材料的机械性能，测试结果如表1所示：
[0050]
表1测试结果
[0051]
测试项目测试标准实施例1对比例1拉伸强度(mpa)iso 118357.365断裂伸长率(％)iso 527-1,-2132.9衝擊強度iso 180 a型缺口105.3阻燃等级ul-941.6mmv-01.6mmv-0
[0052]
从实施例1与对比例1的测试结果可得知，通过在pc/gf复合材料中添加接枝类弹性体，可使得复合材料的断裂伸长率提升到10％以上，大大提高了复合材料的韧性。另外，由于pc/gf复合材料中添加有一定比例的复配阻燃剂及抗滴落剂，使得复合材料具有高阻燃性。
[0053]
本发明还提供一种高性能无卤阻燃pc/gf复合材料制品，其采上的高性能无卤阻燃pc/gf复合材料制得，具有高阻燃性及良好的力学性能，尤其是韧性，可广泛应用在对阻燃等级及韧性能要求高的电子电器、汽车等领域。
[0054]
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。