环保阻燃型玻璃纤维增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域： 本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体涉及一种环保阻燃型玻璃纤维增强聚碳酸 酯合金材料及其制备方法。
[0002]
【背景技术】： 聚碳酸酯（PC)材料是一种重要的功能材料，具有高冲击强度、电气绝缘性、光学透明 性、尺寸稳定性，广泛用于汽车、航空航天、医疗器械、电子电器、电器家电、显示器外壳、通 信器材罩壳零组件等其他领域。然而纯PC的流动性差、耐化学性差、表面硬度不够高、耐刮 花效果不好等。当前，随着电子电器产品的广泛使用，人们对产品的外壳性能要求也越来越 高，不仅需要高抗冲，还要求其耐刮擦，在频繁的使用中，外壳无明显刮痕。现在电子电器产 品外壳通常采用PC/ABS合金作原料，耐摔但不耐刮擦，在日常使用中，其外壳很容易被刮 花，严重影响其美观。为获得一种既具有高抗冲又耐刮擦的电子电器产品外壳，就需要对其 进行共混改性，以改善材料表面硬度，从而提高其抗刮擦性能。由于PC燃烧时会放出C02 能自熄，其氧指数为21%~24%，阻燃性能达UL94V-2级，本身具有一定的阻燃性，而作为工 程塑料使用的PC，其所应用的大多数领域对其阻燃性能有着非常高的要求。
[0003] 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是一种结晶速度较快的热塑性工程塑料，具有优异 的耐溶剂性，熔体流动性好，但PBT的玻璃化温度低，高温刚性不足，缺口敏感性大。因此， 将PC和PBT进行共混改性，可克服PBT耐热性差、耐冲击性低、缺口冲击强度不高的缺点， 同时弥补了PC耐化学药品性、成型加工性和耐磨性的不足，具有很好的实用前景。然而，由 于基团的极性效应，PC与PBT部分相容，在进行共混改性时，会因为相分离而大大降低合金 材料的强度。因此需要加人相容剂以提高材料的相容性。
[0004] 为了进一步提高合金材料的强度，本发明还提出了加入玻璃纤维的方案。为了满 足电子电器产品对阻燃性的要求，本发明同时还需要加入阻燃剂。目前，常用阻燃剂分卤系 阻燃剂和无卤阻燃剂（磺酸盐类阻燃剂以及磷系、硅系阻燃剂），卤系阻燃剂可使材料获得 良好的阻燃效果，但自1986年以来，阻燃领域内开展了多溴二苯醚类阻燃剂的毒性与环境 问题的争议，即所谓的Dioxin问题之争。近几年来，欧洲阻燃协会提出了禁用多溴二苯醚 的法案。连多溴二苯醚的替代品四溴双酚A也已经被许多公司列入管控名单，这使得阻燃 材料制造商开始以谨慎的态度对待溴系阻燃剂在高聚物中的应用。无卤阻燃剂中最具代表 性的磷系阻燃剂，其热稳定性、与高聚物的兼容性、渗出性、加工性及其对被阻燃基材的一 些关键性能等存在诸多问题。因此，高分子材料的无卤阻燃剂成为亟待解决的课题。
[0005] 本发明采用以无卤型阻燃剂全氟丁基磺酸钾阻燃剂为主，搭配双酚A双（二苯基 磷酸酯）（即通称的BDP)，二者产生协效作用，更好的提高了阻燃性能，以聚对苯二甲酸丁 二醇酯改善聚碳酸酯的流动性和耐磨性、抗腐蚀性，以玻璃纤维提升其强度，研制出了高强 度环保阻燃剂聚碳酸酯合金材料。
[0006]
【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种具有较好的韧性和较高的硬度的环保阻燃型玻璃纤维增 强聚碳酸酯合金材料及其制备方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，环保阻燃型玻璃纤维增强聚碳酸酯 合金材料及其制备方法，按如下重量份数配比组成：聚碳酸酯：1〇〇份；聚对苯二甲酸丁二 醇酯：4~12份；玻璃纤维：5~20份；增韧剂：5~10份；相容剂：3~8份；阻燃剂（1): 0. 1~0. 8份；阻燃剂（2) : 5~10份；偶联剂：0. 05~1份；润滑剂：0. 1~1份；醋交换 抑制剂：〇. 1~1份；抗氧剂：〇. 1~1份；色粉1份。
[0008] 所述聚碳酸酯树脂为分子量为3~6万的双酚A型聚碳酸酯。
[0009] 所述聚对苯二甲酸丁二醇酯为通用型聚对苯二甲酸丁二醇酯。
[0010]所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（即EMA)，优选美国杜邦的ELVAL0Y #EMA1125AC〇
[0011] 所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（即 E-MA-GMA)〇
[0012] 所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。
[0013] 所述阻燃剂（1)为全氟丁基磺酸钾阻燃剂。
[0014] 所述阻燃剂（2)为双酚A双（二苯基磷酸酯），即通称的BDP阻燃剂。
[0015] 所述偶联剂为有机硅氧烷偶联剂。
[0016] 所述润滑剂为德国科莱恩公司生产的蒙旦蜡。
[0017] 所述抗氧剂为硫代酯系列抗氧剂，该硫代酯系列抗氧剂具有低挥发性、超高分子 量的硫代酯类辅助抗氧剂，专门用于聚碳酸酯及其合金和高温加工的工程塑料领域，特别 适合于耐高温、长期高温使用的热塑性塑料的长效热老化要求。
[0018] 所述色粉为根据生产需要而添加，可以根据需要的颜色而进行任意调配。
[0019] 本发明的环保阻燃型玻璃纤维增强聚碳酸酯合金材料及其制备方法，包括以下 步骤： (1)将上述重量份的聚碳酸酯（PC)置于100~120°C干燥4~12小时，将上述重量 份的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)置于100~120°C干燥4~12小时。
[0020] (2)上述组分冷却后，将聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阻燃剂（2)加入到高速 搅拌机中进行预混合3-8分钟，再加入按上述重量份数配置的增韧剂、相容剂、阻燃剂（1)、 偶联剂、润滑剂、抗氧剂、酯交换抑制剂、色粉，再充分混合5-10分钟； (3 )将上述步骤（2 )混好的原料投置于双螺杆挤出机料斗中，而玻璃纤维通过侧喂料方 式进料，经过熔融挤出、冷却、切粒，得到最终产品。
[0021] 本发明采取的生产设备为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括十个温控区，从 下料口至挤出机口模分别为1~10区。其中，温控1~2区的温度为220°C~250°C，温 控3~4区的温度230~260°C，温控5~6区的温度为250-270°C，温控7~8区的温 度为250-260°C，温控9~10区的温度为220-260°C。根据本发明，所述玻纤采取侧喂料方 式进入，喂料口在挤出机的3-4区之间为佳。
[0022] 有益效果是： 本发明添加的相容剂乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯的无规共聚物(E-MA-GMA)，既有长链型分子结构，可以和玻璃纤维进行缠结，又有反应型官能团，可以和 玻璃纤维、PC、PBT很好的相容。将PC与PBT共混，明显提高了PC的流动性、改善其加工性 能、耐应力开裂性能和耐腐蚀性能。本发明通过添加适量EMA，较大幅度提高了材料的韧性， 也提高了玻璃纤维与PC相容性，从而进一步提高复合材料的韧性和表面光洁度，降低浮纤 现象。本发明采用全氟丁基磺酸钾阻燃剂，具有如下功能：燃烧时它能加快PC的成炭速率， 促进聚合物