一種抗靜電聚碳酸酯複合材料及其製備方法
2023-05-14 22:29:11
專利名稱：一種抗靜電聚碳酸酯複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及聚碳酸酯複合材料技術領域，特別是涉及一種抗靜電聚碳酸酯複合材料及其製備方法。
背景技術：
聚碳酸酯(PC)是一種性能優良的熱塑性工程塑料，具有優異的抗衝擊性、耐熱和耐寒性、耐蠕變性和尺寸穩定性，而且是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的材料，廣泛應用於電器、汽車、機械設備等領域。目前，各大塑料原料廠商都對阻燃增強聚碳酸酯材料申請了專利，但是抗靜電的阻燃增強聚碳酸酯複合材料還未見報導。目前市場上的PC複合材料的表面電阻能達到108Ω以下的主要有以下幾種一、 導電炭黑、碳纖維以及碳納米管作為抗靜電劑，由於抗靜電劑的顏色太黑，很難將抗靜電阻燃增強聚碳酸酯材料配成其他顏色；二、金屬纖維作為抗靜電劑，但是金屬纖維的加入，導致材料的密度增加；三、在制品表面塗覆抗靜電塗料。但至今為止，很難製得白色或塑料本色、且密度相對較低的、表面電阻小於IO8 Ω的抗靜電阻燃玻纖增強聚碳酸酯複合材料。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有阻燃增強聚碳酸酯複合材料的抗靜電問題，提供一種具有聚碳酸酯本色的、抗靜電效果良好的阻燃增強聚碳酸酯複合材料及其製備方法。為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案
按照重量份計算，本發明抗靜電聚碳酸酯複合材料是由聚碳酸酯40 90份、玻璃纖維 10 40份、含有羥基的抗靜電劑1 5份、有機阻燃劑5 15份、無機阻燃劑1 7份和助劑製備而成。優選的，在上述的抗靜電聚碳酸酯複合材料中加入的助劑為增韌劑2 15份、界面改性劑0. 5 3份和抗氧劑0. 1 1份。最佳的，前述抗靜電聚碳酸酯複合材料由聚碳酸酯65份、玻璃纖維25份、含有羥基的抗靜電劑3份、有機阻燃劑10份、無機阻燃劑4份、增韌劑8. 5份、界面改性劑2份和抗氧劑5份製備而成。前述複合材料中所用的含有羥基的抗靜電劑為硬脂醯胺丙基二甲基-羥乙基銨硝酸鹽、硬脂醯胺丙基二甲基-羥乙基銨二氫磷酸鹽和分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯的混合物。抗靜電劑中硬脂醯胺丙基二甲基羥乙基銨硝酸鹽硬脂醯胺丙基二甲基-β-羥乙基銨二氫磷酸鹽分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯的重量份比例為1 :1 :2。前述抗靜電聚碳酸酯複合材料中所用的界面改性劑為含有環氧基團的聚合物，環氧值為0. 1 0. 55。前述抗靜電聚碳酸酯複合材料的製備方法首先將聚碳酸酯、玻璃纖維、有機阻燃劑、無機阻燃劑和增韌劑乾燥備用，取乾燥後的聚碳酸酯、增韌劑、有機阻燃劑和無機阻燃劑，與含有羥基的抗靜電劑和抗氧劑一起混合均勻，混合料與從玻纖口加入的玻璃纖維一起在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒，即得。優選的，上述製備方法為取聚碳酸酯在100°C真空乾燥10小時備用，有機阻燃劑、無機阻燃劑和增韌劑在70 90°C真空乾燥10 12小時備用，玻璃纖維在100 120°C 乾燥3 4小時備用；取乾燥後的聚碳酸酯、增韌劑、有機阻燃劑和無機阻燃劑，與抗靜電劑和抗氧劑一起混合均勻，混合料與從玻纖口加入的玻璃纖維一起在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒，即得，其中，同向雙螺杆擠出機的螺杆轉速為360r/min，擠出造粒的溫度範圍為 205 255 。在上述技術方案中，增韌劑可以選擇丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)。有機阻燃劑可以選擇磷酸三(2，4- 二溴苯基)酯BPP、聚2，6-二溴苯醚(卩80)、溴代聚碳酸酯(8卩0、磷酸三苯酯(1卩卩)、三甲苯基磷酸(TCP)、間苯二酚雙(二苯基磷酸酯)齊聚物(RDP)、溴磷酸酯三(二溴苯基)磷酸酯 (TDB-PPE)、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、聚二甲基矽氧烷(PDMS)、對聚有機矽倍半氧烷(POSS)、D型甲基苯基聚矽氧烷中任意一種或者兩兩復配。無機阻燃劑可以選擇三氧化二銻、銻酸鈉、硼酸鋅、偏硼酸鋇、錫酸鋅、五水合氫氧化鎂中任意一種或者兩兩復配。與現有技術相比，本發明在聚碳酸酯複合材料中加入含有羥基的抗靜電劑，抗靜電劑上的羥基與玻璃纖維表面的羥基發生反應，複合材料表面出現浮纖從而提高了聚碳酸酯複合材料的抗靜電效果，並且具有優異的強度、阻燃性能、流動性能等，本發明所得複合材料的表面電阻小於108Ω，因為加入的抗靜電劑是非黑色的，所以複合材料具有聚碳酸酯本色，可以加入其它顏色的顏料製成所需的顏色，並且本發明的製備工藝簡單、加工成本低，適合大規模推廣應用。
具體實施例方式實驗例1 聚碳酸酯(牌號L1082) 90kg、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物(牌號 BC-58，有機阻燃劑)^g、納米三氧化二銻(工業級，無機阻燃劑)1kg、分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯(牌號8312，抗靜電劑)1. 5kg, PC抗靜電劑(東莞寶升，其成分為硬脂醯胺丙基二甲基- β -羥乙基銨硝酸鹽硬脂醯胺丙基二甲基-羥乙基銨二氫磷酸鹽的重量份比例為 1:1)1. 5kg、抗氧劑(HP^21)0. 5kg。取聚碳酸酯在120°C烘箱中真空乾燥5小時，苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物在 60°C烘箱中真空乾燥8小時，納米三氧化二銻在100 120°C烘箱中乾燥4小時，備用。取乾燥後的聚碳酸酯(PC)、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、納米三氧化二銻、 分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯、PC抗靜電劑和抗氧劑趁熱經高速攪拌混合，在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒(主機螺杆轉速為360 r/min, 1至7段溫度分別為225°C、230°C、 235°C、240°C、245°C、250°C、245V )。所造粒料在90V乾燥5小時，在注塑機上注塑成型，製得透明抗靜電PC製品。實驗例2 聚碳酸酯(牌號L1082) 77kg、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物(牌號 BC-58，有機阻燃劑)10kg、納米三氧化二銻(工業級，無機阻燃劑)2kg,甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS，牌號XT520，增韌劑)8kg、分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯(牌號 8312，抗靜電劑)1. 5kg、PC抗靜電劑(東莞寶升)1. 5kg、抗氧劑(HP^21) 0. 5kg。
取聚碳酸酯在120°C烘箱中真空乾燥5小時，MBS和苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物在60°C烘箱中真空乾燥8小時，納米三氧化二銻在100 120°C烘箱中乾燥4小時，備用。取乾燥後的聚碳酸酯、MBS、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、納米三氧化二銻、 分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯、PC抗靜電劑和抗氧劑乘熱經高速攪拌混合，在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒(主機螺杆轉速為360 r/min, 1至7段溫度分別為225°C、230°C、 235°C、240°C、245°C、250°C、245°C )。所造粒料在90V乾燥5小時，在注塑機上注塑成型，製得透明抗靜電PC製品。實驗例3 聚碳酸酯(牌號L1082) 62kg，苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物(牌號 BC-58，有機阻燃劑)12kg,納米三氧化二銻(工業級，無機阻燃劑)3kg，分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯(牌號8312，抗靜電劑)1. 5kg, PC抗靜電劑(東莞寶升)1. 5kg,玻璃纖維(牌號 988) 20kg，抗氧劑(HP2921 ) 0. 5kg。取聚碳酸酯在120°C烘箱中真空乾燥5小時，苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物在 60°C烘箱中真空乾燥8小時，納米三氧化二銻和玻璃纖維在100 120°C烘箱中乾燥4小時，備用。取乾燥後的聚碳酸酯、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、納米三氧化二銻、分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯、PC抗靜電劑和抗氧劑乘熱經高速攪拌混合，在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒(主機螺杆轉速為360 r/min, 1至7段溫度分別為225°C、230°C、235°C、 240245250245°C),玻璃纖維從玻纖口加入。所造粒料在90°C乾燥5小時，在注塑機上注塑成型，製得透明抗靜電PC製品。實驗例4 聚碳酸酯(牌號L1082) 60kg，苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物(牌號 BC-58，有機阻燃劑)Ukg，納米三氧化二銻(工業級，無機阻燃劑)3kg，MBS (牌號XT520，增韌劑)^g，環氧樹脂(E44，界面改性劑)^cg,玻璃纖維(牌號988) Mkg，分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯(牌號8312，抗氧劑)1. 5kg, PC抗靜電劑(東莞寶升)13kg，抗氧劑(HP^21) 0. 5kg0取聚碳酸酯在120°C烘箱中真空乾燥5小時，MBS和苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物在60°C烘箱中真空乾燥8小時，冷卻至室溫，備用。取乾燥後的聚碳酸酯、MBS、苯氧基四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、環氧樹脂、納米三氧化二銻、分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯、PC抗靜電劑和抗氧劑經高速攪拌混合，在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒(主機螺杆轉速為360 r/min, 1至7段溫度分別為225°C、230°C、 235°C、240°C、245°C、25(TC、245°C)，玻璃纖維從玻纖口加入。所造粒料在90°C乾燥5小時，在注塑機上注塑成型，製得透明抗靜電PC製品。性能評價方式及實行標準
拉伸性能測試按ASTM D638-08進行，試樣尺寸為150*10*4mm，拉伸速率為50mm/min。 彎曲性能測試按ASTM D790-07進行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速率為2mm/min，跨距為 64mm。懸臂梁缺口衝擊強度按ASTM D256-06進行，試樣尺寸為80*10*4mm，缺口深度為2mm。 燃燒性能測試GB/TM08-2008進行，表面電阻按ASTMD257-78進行，試樣尺寸為10*10*4mm， 具體性能如下表
權利要求
1.一種抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於按照重量份計算，它是由聚碳酸酯 40 90份、玻璃纖維10 40份、含有羥基的抗靜電劑1 5份、有機阻燃劑5 15份、無機阻燃劑1 7份和助劑製備而成。
2.按照權利要求1所述抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於所述助劑為增韌劑 2 15份、界面改性劑0. 5 3份和抗氧劑0. 1 1份。
3.按照權利要求2所述抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於它是由聚碳酸酯65 份、玻璃纖維25份、含有羥基的抗靜電劑3份、有機阻燃劑10份、無機阻燃劑4份、增韌劑 8. 5份、界面改性劑2份和抗氧劑5份製備而成。
4.按照權利要求1或3所述抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於所述含有羥基的抗靜電劑為硬脂醯胺丙基二甲基- β -羥乙基銨硝酸鹽、硬脂醯胺丙基二甲基-羥乙基銨二氫磷酸鹽和分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯的混合物。
5.按照權利要求4所述抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於所述含有羥基的抗靜電劑中硬脂醯胺丙基二甲基- β -羥乙基銨硝酸鹽硬脂醯胺丙基二甲基-羥乙基銨二氫磷酸鹽分子蒸餾的高級單硬脂酸甘油酯的重量份比例為1 :1 :2。
6.按照權利要求2或3所述抗靜電聚碳酸酯複合材料，其特徵在於所述界面改性劑為含有環氧基團的聚合物，環氧值為0. 1 0. 55。
7.權利要求1至6所述抗靜電聚碳酸酯複合材料的製備方法，其特徵在於首先將聚碳酸酯、玻璃纖維、有機阻燃劑、無機阻燃劑和增韌劑乾燥備用，取乾燥後的聚碳酸酯、增韌劑、有機阻燃劑、界面相容劑和無機阻燃劑，與含有羥基的抗靜電劑和抗氧劑一起混合均勻，混合料與從玻纖口加入的玻璃纖維一起在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒，即得。
8.按照權利要求7所述抗靜電聚碳酸酯複合材料的製備方法，其特徵在於取聚碳酸酯在100°C真空乾燥10小時備用，有機阻燃劑、無機阻燃劑和增韌劑在70 90°C真空乾燥 10 12小時備用，玻璃纖維在100 120°C乾燥3 4小時備用；取乾燥後的聚碳酸酯、增韌劑、有機阻燃劑、界面相容劑和無機阻燃劑，與抗靜電劑和抗氧劑一起混合均勻，混合料與從玻纖口加入的玻璃纖維一起在同向雙螺杆擠出機上擠出造粒，即得，其中，同向雙螺杆擠出機的螺杆轉速為360r/min，擠出造粒的溫度範圍為205 255°C。
全文摘要
本發明公開了一種抗靜電聚碳酸酯複合材料及其製備方法，它是由聚碳酸酯、玻璃纖維、含有羥基的抗靜電劑、有機阻燃劑、無機阻燃劑和助劑製備而成，本發明在聚碳酸酯複合材料中加入含有羥基的抗靜電劑，抗靜電劑上的羥基與玻璃纖維表面的羥基發生反應，複合材料表面出現浮纖從而提高了聚碳酸酯複合材料的抗靜電效果，並且具有優異的強度、阻燃性能、流動性能等，本發明所得複合材料的表面電阻小於108Ω，因為加入的抗靜電劑是非黑色的，所以複合材料中可以加入其它顏色的顏料製成所需的顏色，並且本發明的製備工藝簡單、加工成本低，適合大規模推廣應用。
文檔編號C08K13/04GK102432987SQ201110329508
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者張凱舟, 張敏敏, 楊二鈃, 秦舒浩, 郭建兵 申請人:貴州省複合改性聚合物材料工程技術研究中心