一種玻璃纖維合金阻燃材料及其製備方法
2024-04-10 06:11:05
一種玻璃纖維合金阻燃材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述合金阻燃材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、玻璃纖維、全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑、有機矽氧烷阻燃協效劑、抗氧劑、潤滑劑，其重量分別為聚碳酸酯：100g；聚甲基丙烯酸甲酯：5～50g；丙烯腈-苯乙烯共聚物：5～50g；乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：5～30g；乙烯-丙烯酸酯共聚物：5～30g；玻璃纖維：5～30g；全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：1～5g；有機矽氧烷阻燃協效劑：1～5g；抗氧劑：0.1～1g；潤滑劑：0.1～1g。本發明具有高硬度和高流動性的優點。
【專利說明】一種玻璃纖維合金阻燃材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種玻璃纖維合金阻燃材料及其製備方法，具體地說是一種具有高硬 度和高流動性的玻璃纖維合金阻燃材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 聚碳酸酯（PC)材料是一種重要的功能材料，具有高的衝擊強度、電氣絕緣性、光 學透明性、尺寸穩定性，廣泛用於汽車、航空航天、醫療器械、電子電器、電器家電、顯示器外 殼、通信器材罩殼零組件等其他領域。然而它也存在一些明顯的缺點：流動性差、耐化學性 差、表面硬度不夠高、耐刮花效果不好等。
[0003] 當前，隨著電子電器產品的廣泛使用，人們對產品的外殼性能要求也越來越高，不 僅需要高抗衝，還要求其耐刮擦，在頻繁的使用中，外殼無明顯刮痕。現在電子電器產品外 殼通常採用PC/ABS合金作原料，耐摔但不耐刮擦，日常使用中，其外殼很容易被刮花，嚴重 影響其美觀。為獲得一種即高抗衝又耐刮擦的電子電器產品外殼，需要從其原材料著手，在 兼顧材料高抗衝的前提下，改善材料表面硬度，從而提高其抗刮擦性能。
[0004] 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)是一種熱塑性塑料，具有透光率高、比重輕、耐候好等特 點。其密度1. 19?1. 20,有極高的透明度，透射率高達91%?93%，重量輕，抗碎裂性能為普 通矽玻璃的12?18倍，機械強度和韌性大於普通玻璃10倍以上，硬度末加處理前2H以上， 經表面強化後表面硬度可達5H以上，抗劃傷，具有突出的耐候性和耐老性，在低溫（_50°C 至-60°C)和較高溫度（100°C以下）衝擊強度不變，有良好的電絕緣性能，可耐電弧，化學 性能穩定，能耐一般的化學腐蝕。
[0005] 若將聚甲基丙烯酸甲酯與聚碳酸酯材料共混，生產一種外觀透明性好、質量輕的 合金材料，可以極大的擴展聚碳酸酯的用途，本發明在下面將要介紹的技術方案便是在這 種背景下產生的。
[0006] 然而，由於基團的極性效應，PC與PMM部分相容，在進行共混改性時，會因為相分 離而大大降低合金材料的強度。
[0007] 丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS)是苯乙烯樹脂中的一種，具有光澤性、高流動性的優 點。本發明通過加入丙烯腈-苯乙烯共聚物來改善PC與PMMA的相容性問題，同時也可以 改善PC的加工流動性。
[0008] 另外，為了進一步提高合金材料的韌性，本發明還需要加入玻璃纖維。為了滿足電 器電子產品對阻燃性的要求，本發明同時還需要加入阻燃劑。目前，玻璃纖維型聚碳酸酯所 用的阻燃劑分滷系阻燃劑和無滷阻燃劑（磺酸鹽類阻燃劑以及磷系、矽系阻燃劑），滷系阻 燃劑可使材料獲得良好的阻燃效果，但自1986年以來，阻燃領域內開展了多溴二苯醚類阻 燃劑的毒性與環境問題的爭議，即所謂的Dioxin問題之爭。近幾年來，歐洲阻燃協會提出 了禁用多溴二苯醚的法案，荷蘭首先實施，其它國家如德國開始仿效。連多溴二苯醚的替代 品四溴雙酚A也已經被許多公司列入管控名單，這使得阻燃材料製造商開始以謹慎的態度 對待溴系阻燃劑在高聚物中的應用。無滷阻燃劑中最具代表性的磷系阻燃劑，其熱穩定性、 與高聚物的兼容性、滲出性、加工型及其對被阻燃基材的一些關鍵性能等存在諸多問題。因 此，高分子材料的無滷阻燃劑成為亟待解決的課題。
[0009] 目前國內外對於玻璃纖維增韌改性PC/PMMA/AS三元合金阻燃材料的研究較少。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是提供一種具有高硬度和高流動性的玻璃纖維合金阻燃材料及其 製備方法。
[0011] 本發明的目的通過以下技術方案來實現。
[0012] 一種玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述合金阻燃材料包括聚碳酸酯、聚 甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無 規共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、玻璃纖維、全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑、有機矽氧烷阻燃 協效劑、抗氧劑、潤滑劑，其重量分別為聚碳酸酯：l〇〇g;聚甲基丙烯酸甲酯：5?50g;丙烯 腈-苯乙烯共聚物：5?50g;乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：5? 30g;乙烯-丙烯酸酯共聚物：5?30g;玻璃纖維：5?30g;全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：1? 5g;有機娃氧燒阻燃協效劑：1?5g;抗氧劑：0. 1?Ig;潤滑劑：0. 1?lg。
[0013] 所述聚碳酸酯為雙酚A型聚碳酸酯。
[0014] 所述聚甲基丙烯酸甲酯為通用型聚甲基丙烯酸甲酯樹脂。
[0015] 所述丙烯腈-苯乙烯共聚物中丙烯腈的含量在9?33wt%。
[0016] 所述乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的無規共聚物中丙烯酸甲酯含量 為24%重量份數，甲基丙烯酸縮水甘油酯含量為8%重量份數。
[0017] 所述玻璃纖維為無鹼短切玻璃纖維，且在使用前需要預先用矽烷偶聯劑進行表面 處理。
[0018] 所述抗氧劑為自抗氧劑1010或抗氧劑168,或其混配物。
[0019] 所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯。
[0020] 一種如權利要求1所述玻璃纖維合金阻燃材料的製作方法，其特徵在於：所述制 作方法為：
[0021] (1)將上述重量的聚碳酸酯置於100?120°C乾燥4?12小時，將上述重量份的 聚甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS)置於70?90°C乾燥4?12小時。
[0022] (2)上述組分冷卻後，將聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物加 入到高速攪拌機中進行預混合；
[0023] (3)將上述重量份的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基 丙烯酸縮水甘油酯、全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑、有機矽氧烷阻燃協效劑、抗氧劑及潤滑劑加 入到另一臺高速攪拌機中進行充分混合後，再將該混合物加入到步驟（2)中的高速攪拌機 中進行混合；
[0024] (4)將混好的原料投置於雙螺杆擠出機中，而玻璃纖維通過側餵料方式進料，經過 熔融擠出、冷卻、切粒，得到最終產品。
[0025] 本發明與現有技術相比具有以下優點。
[0026] 本發明的玻璃纖維合金阻燃材料，添加的相容劑乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸 縮水甘油酯的無規共聚物，既有長鏈型分子結構，可以和玻璃纖維進行纏結，又有反應型官 能團，可以和玻璃纖維、PMMA、PC很好的相容，而AS與PC及PMMA之間亦有較高的相容性，從 而保證材料在較好的相容性情況下具有較高的衝擊強度。此外,本發明通過適量添加EMA， 較大幅度提高了無鹼短切玻璃纖維與PC相容性，從而進一步提高複合材料的韌性和表面 光潔度，降低浮纖顯像。本發明的玻璃纖維增韌型PC/PMMA/AS合金阻燃材料強度高、表面 硬度大、光澤度好、浮纖現象少，可廣泛應用於電子元器件，工業用零件和精密部件等。
【具體實施方式】：
[0027] 下面結合具體實施例對本發明做進一步描述。
[0028] 實施例1 :
[0029] 聚碳酸酯：100份；
[0030] 聚甲基丙烯酸甲酯：10份；
[0031] 丙烯腈-苯乙烯共聚物：10份；
[0032] 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：5份；
[0033] 乙烯-丙烯酸酯共聚物：5份；
[0034] 玻璃纖維：5份；
[0035] 全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：2份；
[0036] 有機矽氧烷阻燃協效劑：1份；
[0037] 抗氧劑：0· 2 ;
[0038] 潤滑劑：0.2。
[0039] 實施例2 :
[0040] 聚碳酸酯：100份；
[0041] 聚甲基丙烯酸甲酯：20份；
[0042] 丙烯腈-苯乙烯共聚物：30份；
[0043] 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：20份；
[0044] 乙烯-丙烯酸酯共聚物：10份；
[0045] 玻璃纖維：10份；
[0046] 全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：2份；
[0047] 有機矽氧烷阻燃協效劑：1份；
[0048] 抗氧劑：0· 2 ;
[0049] 潤滑劑：0.2。
[0050] 實施例3 :
[0051] 聚碳酸酯：100份；
[0052] 聚甲基丙烯酸甲酯：30份；
[0053] 丙烯腈-苯乙烯共聚物：40份；
[0054] 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：20份；
[0055] 乙烯-丙烯酸酯共聚物：20份；
[0056] 玻璃纖維：10份；
[0057] 全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：2份；
[0058] 有機矽氧烷阻燃協效劑：1份；
[0059] 抗氧劑：0· 2 ;
[0060] 潤滑劑：0.2。
[0061] 實施例4:
[0062] 聚碳酸酯：100份；
[0063] 聚甲基丙烯酸甲酯：40份；
[0064] 丙烯腈-苯乙烯共聚物：30份；
[0065] 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：20份；
[0066] 乙烯-丙烯酸酯共聚物：20份；
[0067] 玻璃纖維：20份；
[0068] 全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：2份；
[0069] 有機矽氧烷阻燃協效劑：1份；
[0070] 抗氧劑：0· 2 ;
[0071] 潤滑劑：0.2。
[0072] 實施例5 :
[0073] 聚碳酸酯：100份；
[0074] 聚甲基丙烯酸甲酯：40份；
[0075] 丙烯腈-苯乙烯共聚物：30份；
[0076] 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：20份；
[0077] 乙烯-丙烯酸酯共聚物：20份；
[0078] 玻璃纖維：20份；
[0079] 全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：2份；
[0080] 有機矽氧烷阻燃協效劑：1份；
[0081] 抗氧劑：0.2;
[0082] 潤滑劑：0.2。
[0083] 由上述實施例1至5得到的玻璃纖維合金阻燃材料與未進行改性的聚碳酸酯經對 比測試，測試方法如下：
[0084] 拉伸性能：按ASTM-D638標準測試，拉伸速率50mm/min;
[0085] 彎曲性能：按ASTM-D790標準測試，彎曲速率2mm/min;
[0086] 熱變形溫度：按ASTM-D648標準測試，負荷0· 45MPa;
[0087] 熔融指數：按ASTM-D1238標準測試，測試溫度260°C，負荷5Kg;
[0088] 衝擊性能：按ASTM-D256標準測試，樣條厚度為3. 2mm;
[0089] 鉛筆硬度：按ASTM-D3363標準測試。
[0090] 光澤度：使用表面光澤測試儀，按照GB88072-1988標準，在60度角下進行測試。 把一個面積不小於40cm2的樣品，表面擦乾淨平放，將光澤測試儀擺放上面，壓緊並選擇60 度的角度進行測試，所得的讀數即為光澤度。
[0091] 其檢測指標如下：
[0092] 測試對比數據表
[0093]
【權利要求】
1. 一種玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述合金阻燃材料包括聚碳酸酯、聚甲 基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規 共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、玻璃纖維、全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑、有機矽氧烷阻燃協 效劑、抗氧劑、潤滑劑，其重量分別為聚碳酸酯：l〇〇g ;聚甲基丙烯酸甲酯：5?50g ;丙烯 腈-苯乙烯共聚物：5?50g ;乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規共聚物：5? 30g ;乙烯-丙烯酸酯共聚物：5?30g ;玻璃纖維：5?30g ;全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑：1? 5g ;有機娃氧燒阻燃協效劑：1?5g ;抗氧劑：0. 1?lg ;潤滑劑：0. 1?lg。
2. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述聚碳酸酯為雙酚A 型聚碳酸酯。
3. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述聚甲基丙烯酸甲 酯為通用型聚甲基丙烯酸甲酯樹脂。
4. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述丙烯腈-苯乙烯 共聚物中丙烯腈的含量在9?33wt%。
5. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述乙烯-丙烯酸甲 酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯的無規共聚物中丙烯酸甲酯含量為24%重量份數，甲基丙烯酸 縮水甘油酯含量為8%重量份數。
6. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述玻璃纖維為無鹼 短切玻璃纖維，且在使用前需要預先用矽烷偶聯劑進行表面處理。
7. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述抗氧劑為自抗氧 劑1010或抗氧劑168,或其混配物。
8. 根據權利要求1所述的玻璃纖維合金阻燃材料，其特徵在於：所述潤滑劑為季戊四 醇硬脂酸酯。
9. 一種如權利要求1所述玻璃纖維合金阻燃材料的製作方法，其特徵在於：所述製作 方法為： (1) 將上述重量的聚碳酸酯置於100?120°C乾燥4?12小時，將上述重量份的聚甲 基丙烯酸甲酯和丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS)置於70?90°C乾燥4?12小時。 (2) 上述組分冷卻後，將聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-苯乙烯共聚物加入到 高速攪拌機中進行預混合； (3) 將上述重量份的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯 酸縮水甘油酯、全氟丁基磺酸鹽類阻燃劑、有機矽氧烷阻燃協效劑、抗氧劑及潤滑劑加入到 另一臺高速攪拌機中進行充分混合後，再將該混合物加入到步驟（2)中的高速攪拌機中進 行混合； (4) 將混好的原料投置於雙螺杆擠出機中，而玻璃纖維通過側餵料方式進料，經過熔融 擠出、冷卻、切粒，得到最終產品。
【文檔編號】C08K9/06GK104341761SQ201310328577
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】麥杭珍, 莫貴鋒, 車泳, 伍冬瑞, 閆紹冉 申請人:深圳市奧晶科技有限公司