專利名稱：環(huán)保阻燃pc/pbt塑料合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改性高分子新材料領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金。這種材料廣泛應(yīng)用在汽車、家用電器、電子電氣、體育用品等領(lǐng)域中，作為制造另部件所使用的材料。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)因分子剛性及空間位阻較大，其熔融溫度較高，加工困難，難以制得大型薄壁制品，且制品殘余應(yīng)力大，易發(fā)生應(yīng)力開裂。同時(shí)PC對(duì)缺口敏感，耐水解穩(wěn)定性和耐溶劑性不好，這些缺陷使PC在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種結(jié)晶速度快的工程塑料，易于實(shí)現(xiàn)高速成型，且具有優(yōu)異的耐溶劑性，但其制品的成型收縮率大，存在缺口沖擊強(qiáng)度低、高溫下剛性不足等缺點(diǎn)。
PC與PBT共混改性制成塑料合金，可克服PC耐化學(xué)藥品性差，成型加工困難等不足，亦可彌補(bǔ)PBT耐熱性差、沖擊性能不高，成型收縮率大等缺陷。PC/PBT合金在汽車、家用電器、電子電氣、體育用品等方面具有廣泛用途。
由于PC為非結(jié)晶聚合物，因而PC/PBT屬于典型的非結(jié)晶與結(jié)晶共混體系，導(dǎo)致界面粘結(jié)不良，沖擊強(qiáng)度較低，為此需加入增容劑以改善兩相的相容性，提高共混體系的力學(xué)性能，采用新型高效增容劑作為抗沖擊及增容改性劑，同時(shí)調(diào)整PC、PBT適當(dāng)比例，加入環(huán)保型阻燃復(fù)配劑(無鹵阻燃劑)即可制得高性能、多用途環(huán)保阻燃的PC/PBT塑料合金材料。
目前在電子、電器產(chǎn)品中使用的PC/PBT合金材料主要依賴國(guó)外進(jìn)口，而國(guó)外大公司在這種新材料的技術(shù)方面對(duì)我國(guó)采取封鎖。在國(guó)內(nèi)由于對(duì)PC/PBT合金的研發(fā)、應(yīng)用起步較晚，目前國(guó)產(chǎn)PC/PBT合金材料因?yàn)榭傮w性能不符合要求，還沒有在該領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著新材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，PC/PBT合金已在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如用來制作儀表板、保險(xiǎn)杠、散熱器格柵、車身外板、內(nèi)外裝飾件等部件。特別是隨著高檔汽車的發(fā)展，PC/PBT合金的應(yīng)用得到了較快的發(fā)展。近年來，新型無鹵阻燃劑和增韌劑技術(shù)進(jìn)展很快，使得PC/PBT合金功能進(jìn)一步延伸，高強(qiáng)度、高阻燃性PC/PBT合金在電子電器、醫(yī)療設(shè)備、體育用品產(chǎn)業(yè)中得到較大的應(yīng)用。因此研究開發(fā)綜合性能優(yōu)良的高性能PC/PBT合金材料，對(duì)于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，促進(jìn)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是要打破國(guó)外的技術(shù)壟斷，研究開發(fā)一種新的高性能環(huán)保阻燃PC/PBT合金材料，以取代國(guó)外在這一高端技術(shù)領(lǐng)域中的同類產(chǎn)品。其中，主要是要解決PC與PBT兩相的相容性問題，以利于充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)選擇新型無鹵阻燃劑達(dá)到環(huán)保的目的。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，原料配方為主料(1)、聚碳酸酯(PC)50～60重量份數(shù)；(2)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 20～30重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑芳香族磷酸酯 5～7重量份數(shù)；苯甲基硅酮 2～4重量份數(shù)；(2)、相容劑MBS合成樹脂 4～6重量份數(shù)；SMAH 3～5重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑1010 0.2重量份數(shù)；抗氧劑1680.2重量份數(shù)；(4)、增韌劑納米碳酸鈣 1～2重量份數(shù)。
制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑A、復(fù)合型阻燃劑將芳香族磷酸酯和苯甲基硅酮按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；B、增韌劑將納米碳酸鈣用其1％量的KH-550偶聯(lián)劑在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速攪拌下進(jìn)行表面活性處理，表面活性處理品干燥后備用；(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、增容劑、抗氧劑、增韌劑進(jìn)行混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～250℃范圍；(4)、造粒及后處理對(duì)擠出的物料造粒及后處理得成品。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，所述“MBS合成樹脂”是一種聚酯增韌劑，按照化工詞典的解釋，中文俗稱MBS合成樹脂，中文學(xué)名MBS合成樹脂，英文學(xué)名MBS resin，英文簡(jiǎn)稱MBS，英文全稱MBS resin。MBS樹脂是由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)經(jīng)過乳液接枝共聚組成的具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的共聚物。核是丁二烯—苯乙烯橡膠，外殼是聚甲基丙烯酸甲酯。
2、上述方案中，所述“SMAH”是苯乙烯-馬來酸酐共聚物。本發(fā)明將其作為相容劑或增容劑的組分之一。
3、上述方案中，所述納米碳酸鈣為20～60納米碳酸鈣。
4、上述方案中，所述第(2)步主輔料混合中，采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌，這樣效果更好。
5、上述方案中，所述后處理包括冷卻、風(fēng)干、切粒、過篩、過磁、包裝流程。
本發(fā)明關(guān)鍵技術(shù)及原理如下1、新型無鹵阻燃劑是采用芳香族磷酸酯作為主阻燃劑，同時(shí)與苯甲基硅酮進(jìn)行復(fù)配，起到很好的阻燃效果。主阻燃劑可終止自由基反應(yīng)，使燃燒反應(yīng)不能持續(xù)進(jìn)行下去，抑制火焰的增長(zhǎng)速度；同時(shí)可以吸收熱量，使凝聚相內(nèi)溫度減緩上升，從而延緩PC/PBT合金的熱分解速度。苯甲基硅酮在燃燒時(shí)可控制硅酮PC/PBT合金材料表面遷移，從而起到降溫、隔熱的效果。
2、在增韌技術(shù)上引進(jìn)了“粒子設(shè)計(jì)”這一概念，設(shè)計(jì)出一種組分特定的核—?dú)ぞ酆衔锪Ｗ?。這是由不同化學(xué)組成或不同的組分復(fù)合而形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子。高效增韌劑在基體中的分散性以及與基體的相界粘結(jié)性都很好，體系的D/B轉(zhuǎn)化溫度可達(dá)到-60℃，可以保證在低溫狀態(tài)下的PC/PBT合金材料的適用性。
3、SMAH的酸酐官能團(tuán)能與PC的端羥基或端羧基反應(yīng)形成PC-g-SMAH接枝物，其苯乙烯鏈段與PBT具有較好的相容性，從而改善共混組分的相容性。MBS加入PC/PBT共混體系，可以使PC和PBT兩相之間的界面能降低，有效地增大兩相的相容性。本發(fā)明利用MBS和SMAH對(duì)PC/PBT合金體系中相容作用機(jī)理，得到復(fù)合的高效相容劑，很好的保證了PC/PBT合金材料具有高的力學(xué)性能。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1)高效的阻燃體系本發(fā)明采用自行復(fù)配的無鹵阻燃劑——芳香族磷酸酯和苯甲基硅酮協(xié)同阻燃，與傳統(tǒng)的十溴聯(lián)苯醚加氧化銻體系相比，具有添加量小，對(duì)環(huán)境損害小，對(duì)產(chǎn)品的其他性能影響小，制件外觀好等特點(diǎn)。符合國(guó)際上對(duì)阻燃塑料的無鹵化要求，是環(huán)保型阻燃塑料的升級(jí)換代產(chǎn)品。查新結(jié)果表明，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見相同內(nèi)容的報(bào)道，這也表明該技術(shù)屬于原創(chuàng)性的。
2)新型高效相容劑國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上現(xiàn)有的相容劑大都存在一些缺陷，而國(guó)外的相容劑均屬各大公司的技術(shù)秘密，對(duì)外采取封鎖。然而，相容劑是PC/PBT合金材料的核心技術(shù)，它的好壞直接關(guān)系到PC/PBT合金材料性能。針對(duì)這種情況，本發(fā)明自行研制的新型高效相容劑，把MBS和SMAH很好的融合在一起，同時(shí)減少其遷移。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，使用該相容劑的產(chǎn)品具有良好的性能，達(dá)到或超過了國(guó)外同類產(chǎn)品。
3)多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子增韌技術(shù)應(yīng)用多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子增韌是近期國(guó)內(nèi)外PC/PBT合金材料的研究重點(diǎn)之一。通過“粒子設(shè)計(jì)”這一技術(shù)手段，制造出一種組分穩(wěn)定的核——?dú)ぞ酆衔锪Ｗ?。這種增韌粒子在基體中的分散性以及與基體的相界面粘結(jié)性都很好，大大增加了PC/PBT合金材料的抗沖擊性能，特別是低溫條件下的力學(xué)性能提高顯著。同時(shí)該增韌劑對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也較強(qiáng)，可以較長(zhǎng)時(shí)間在高溫條件下保持有效的增韌作用。
4)改善流動(dòng)性，縮短制品成型周期在PC/PBT合金材料的設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到制件的多樣性和復(fù)雜性，體系中各個(gè)組分對(duì)材料的流動(dòng)性能的影響都得到了較好地考慮，很好地改變了PC/PBT合金國(guó)產(chǎn)材料流動(dòng)性能較差的現(xiàn)象，熔融指數(shù)達(dá)到18g/10min，使產(chǎn)品制件成型周期縮短了30％，提高了效率，節(jié)省了成本，并可用來制造薄壁大型零件。
2、產(chǎn)品特點(diǎn)1)采用無鹵的芳香族磷酸酯為主阻燃劑，并與無鹵的苯甲基硅酮阻燃劑復(fù)配，充分利用各阻燃劑之間的協(xié)同作用，阻燃性能達(dá)到UL94V-0級(jí)，且屬環(huán)保型。
2)具有良好的加工性能，熔融指數(shù)達(dá)到18g/10min，流動(dòng)性好，成型周期短。
3)力學(xué)性能優(yōu)異，沖擊強(qiáng)度高，可作多種電器、汽車的結(jié)構(gòu)件。
4)低溫條件下機(jī)械性能保留值高，適合制備溫度使用范圍寬的部件。
5)長(zhǎng)期高溫條件下使用無阻燃劑析出。
6)產(chǎn)品光澤度高，易于配成各種顏色。
7)產(chǎn)品價(jià)格比國(guó)外同類產(chǎn)品低35％，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本發(fā)明產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品的比較



附圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，原料總配方為主料(1)、聚碳酸酯(PC)50～60重量份數(shù)；(2)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 20～30重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑芳香族磷酸酯 5～7重量份數(shù)；
苯甲基硅酮2～4重量份數(shù)；(2)、相容劑MBSV 4～6重量份數(shù)；SMAH 3～5重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑10100.2重量份數(shù)；抗氧劑168 0.2重量份數(shù)；(4)、增韌劑納米碳酸鈣1～2重量份數(shù)。
本實(shí)施例主要考慮增容劑含量對(duì)PC/PBT合金材料力學(xué)性能的影響。PC∶PBT∶芳香族磷酸酯∶苯甲基硅酮最佳比例為55∶25∶6∶3。以下在PC∶PBT∶芳香族磷酸酯∶苯甲基硅酮的最佳比例條件下，改變?cè)鋈輨┖坎⒂?個(gè)例子加以說明，具體見下表

注表中增容劑份數(shù)7表示MBS∶SMAH的比例為4∶3。增容劑份數(shù)9表示MBS∶SMAH的比例為5∶4。增容劑份數(shù)11表示MBS∶SMAH的比例為6∶5。
從上表可以看出，增容劑比較理想狀態(tài)是MBS∶SMAH的比例為5∶4，而MBS在4～6重量份數(shù)范圍和SMAH在3～5重量份數(shù)范圍中變化，產(chǎn)品綜合性能指標(biāo)仍能達(dá)到國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品指標(biāo)。致于主料、復(fù)合阻燃劑、抗氧劑和增韌劑按照以上總配方變化，可制造出不同品級(jí)和不同性能的產(chǎn)品，以滿足不同客戶、不同產(chǎn)品的要求。
參見圖1所示，制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑A、復(fù)合型阻燃劑將芳香族磷酸酯和苯甲基硅酮按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；B、增韌劑將40納米碳酸鈣用其1％量的KH-550偶聯(lián)劑在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速攪拌下進(jìn)行表面活性處理，表面活性處理品干燥后備用；
(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、增容劑、抗氧劑、增韌劑采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～250℃范圍；(4)、造粒及后處理對(duì)擠出的物料進(jìn)行冷卻→風(fēng)干→切?！^篩→過磁→包裝得成品。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，其特征在于原料配方為主料(1)、聚碳酸酯 50～60重量份數(shù)；(2)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯 20～30重量份數(shù)；輔料(1)、復(fù)合阻燃劑芳香族磷酸酯 5～7重量份數(shù)；苯甲基硅酮2～4重量份數(shù)；(2)、相容劑MBS合成樹脂 4～6重量份數(shù)；SMAH 3～5重量份數(shù)；(3)、抗氧劑抗氧劑10100.2重量份數(shù)；抗氧劑168 0.2重量份數(shù)；(4)、增韌劑納米碳酸鈣1～2重量份數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，其特征在于制備方法如下(1)、準(zhǔn)備助劑A、復(fù)合型阻燃劑將芳香族磷酸酯和苯甲基硅酮按所述配方比例進(jìn)行混合得到復(fù)合型阻燃劑；B、增韌劑將納米碳酸鈣用其1％量的KH-550偶聯(lián)劑在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速攪拌下進(jìn)行表面活性處理，表面活性處理品干燥后備用；(2)、主輔料混合將干燥的主料與復(fù)合型阻燃劑、增容劑、抗氧劑、增韌劑進(jìn)行混合攪拌，使各組分充分分散均勻；(3)、熔融擠出將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出，熔融擠出溫度在230～250℃范圍；(4)、造粒及后處理對(duì)擠出的物料造粒及后處理得成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，其特征在于所述納米碳酸鈣為20～60納米碳酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，其特征在于所述第(2)步主輔料混合中，采用攪拌器在1000轉(zhuǎn)/每分以上的高速條件下混合攪拌。
全文摘要
一種環(huán)保阻燃PC/PBT塑料合金，其特征在于原料配方(重量)為主料(1).聚碳酸酯(PC)50～60份；(2).聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)20～30份；輔料(1).復(fù)合阻燃劑－芳香族磷酸酯5～7份和苯甲基硅酮2～4份；(2).相容劑－MBS4～6份和SMAH3～5份；(3).抗氧劑－抗氧劑1010/168，0.2/0.2份；(4).增韌劑－納米碳酸鈣1～2份。本發(fā)明以PC和PBT為主料采用復(fù)配阻燃技術(shù)、相容技術(shù)和增韌技術(shù)經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)塑化造粒而成。通過體系各組分的協(xié)同作用，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的綜合性能，阻燃性能達(dá)到UL94V－0標(biāo)準(zhǔn)要求，從根本上解決了PC與PBT兩相的相容性問題，克服PC耐化學(xué)藥品性差，成型加工困難等不足，亦可彌補(bǔ)PBT耐熱性差、沖擊性能不高，成型收縮率大等缺陷。本發(fā)明新材料在汽車、家用電器、電子電氣、體育用品等方面具有廣泛用途。
文檔編號(hào)C08K5/00GK1789333SQ20051002257
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者劉睿 申請(qǐng)人:蘇州市凱米克新材料有限公司