一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料的製作方法

2023-04-23 02:00:01

本發明涉及複合材料技術領域，尤其涉及一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料。

背景技術：

複合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。複合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化矽纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。聚碳酸酯是一種強韌的熱塑性樹脂，是五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料，其具有阻燃性，耐磨、抗氧化性，其中由於脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，不耐紫外光，不耐強鹼，從而限制了其在工程塑料方面的應用。專利申請號為201410372367.6公開了一種阻燃環保型聚碳酸酯複合材料，具有阻燃環保的特點。對聚碳酸酯進行改性，從而獲得性能優良的複合材料，前景廣闊。基於上述陳述，本發明提出了一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料。

一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯20～40份、聚苯乙烯10～18份、三元乙丙橡膠18～30份、氧化鋅0.2～0.6份、水楊酸0.02～0.08份、納米二氧化鈦3～10份、玻璃纖維1～6份、阻燃劑1～3份、填料8～12份、丙三醇12～18份、十二烷基苯磺酸鈉0.5～1.5份。

優選的，所述的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯24～42份、聚苯乙烯12～14份、三元乙丙橡膠21.6～28份、氧化鋅0.3～0.5份、水楊酸0.04～0.06份、納米二氧化鈦4～8份、玻璃纖維2～5份、阻燃劑1.5～2.5份、填料9～11份、丙三醇14～16份、十二烷基苯磺酸鈉0.8～1.2份。

優選的，所述的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯30份、聚苯乙烯13份、三元乙丙橡膠25份、氧化鋅0.4份、水楊酸0.05份、納米二氧化鈦6份、玻璃纖維4份、阻燃劑2份、填料10份、丙三醇15份、十二烷基苯磺酸鈉1份。

優選的，所述聚碳酸酯、聚苯乙烯、三元乙丙橡膠的質量比為2～3:1:1.8～2。

優選的，所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉25～40％、高嶺土25～40％、石墨25～40％。

優選的，所述阻燃劑為溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑或無機阻燃劑中的至少一種。

本發明還提出了一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料的製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至165～190℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱3～7h，邊加熱邊以150～220r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨28～45min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至140～160℃，加熱2～5h後，降溫至80～110℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以220～280r/min的轉速攪拌混合25～40min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的阻燃劑，以550～750r/min的轉速高速攪拌15～22min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫120～140℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，其具有顯著的阻燃性能、耐磨、抗氧化、抗老化性，其力學性能好，本發明還提出了一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料的製備方法，將三元乙丙橡膠硫化後，與聚碳酸酯、聚苯乙烯進行初步混合，然後加入改性後的填料及助劑進行最終混合所得，製備過程中，納米二氧化鈦的加入有效的提高了複合材料的抗紫外線能力，阻燃劑的加入顯著的提高了複合材料的阻燃性能，安全環保，燃燒時不會對環境造成汙染，有效的保護了環境，其製備方法簡單、製備成本低，所得複合材料綜合性能好，可得廣泛應用。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步解說。

實施例一

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯32份、聚苯乙烯12份、三元乙丙橡膠23份、氧化鋅0.4份、水楊酸0.03份、納米二氧化鈦4份、玻璃纖維5份、溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑2份、填料10份、丙三醇14份、十二烷基苯磺酸鈉0.8份。

所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉35％、高嶺土32％、石墨33％。

其製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至170℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱6h，邊加熱邊以190r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨42min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至145℃，加熱4h後，降溫至100℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以250r/min的轉速攪拌混合32min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的溴季戊四醇磷酸酯類阻燃劑，以600r/min的轉速高速攪拌22min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫130℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

實施例二

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯38份、聚苯乙烯15份、三元乙丙橡膠27份、氧化鋅0.5份、水楊酸0.06份、納米二氧化鈦8份、玻璃纖維2份、氮系阻燃劑1份、填料8份、丙三醇15份、十二烷基苯磺酸鈉1份。

所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉28％、高嶺土40％、石墨32％。

其製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至185℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱4h，邊加熱邊以170r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨35min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至140℃，加熱5h後，降溫至95℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以280r/min的轉速攪拌混合25min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的氮系阻燃劑，以550r/min的轉速高速攪拌20min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫120℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

實施例三

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯50份、聚苯乙烯18份、三元乙丙橡膠35份、氧化鋅0.6份、水楊酸0.08份、納米二氧化鈦5份、玻璃纖維1份、無機阻燃劑1.5份、填料12份、丙三醇12份、十二烷基苯磺酸鈉1.5份。

所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉40％、高嶺土35％、石墨25％。

其製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至165℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱7h，邊加熱邊以210r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨28min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至160℃，加熱2h後，降溫至80℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以220r/min的轉速攪拌混合40min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的無機阻燃劑，以750r/min的轉速高速攪拌15min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫130℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

實施例四

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯30份、聚苯乙烯10份、三元乙丙橡膠18份、氧化鋅0.2份、水楊酸0.02份、納米二氧化鈦10份、玻璃纖維4份、磷系阻燃劑3份、填料9份、丙三醇18份、十二烷基苯磺酸鈉0.5份。

所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉30％、高嶺土38％、石墨32％。

其製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至190℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱3h，邊加熱邊以150r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨40min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至155℃，加熱3h後，降溫至110℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以260r/min的轉速攪拌混合30min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的磷系阻燃劑，以700r/min的轉速高速攪拌18min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫140℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

實施例五

本發明提出的一種聚碳酸酯環保的阻燃複合材料，包括以下重量份的原料：聚碳酸酯45份、聚苯乙烯16份、三元乙丙橡膠30份、氧化鋅0.5份、水楊酸0.05份、納米二氧化鈦6份、玻璃纖維3份、磷系阻燃劑2.5份、填料11份、丙三醇16份、十二烷基苯磺酸鈉1.2份。

所述填料包括雲母粉、高嶺土和石墨，其中各組分的重量百分比為雲母粉25％、高嶺土38％、石墨37％。

其製備方法，包括以下步驟：

S1、將所述比重的三元乙丙橡膠加入到橡膠硫化罐中，加熱至180℃，加入所述比重的氧化鋅和水楊酸，加熱5h，邊加熱邊以220r/min的轉速進行攪拌混合，得混合物A；

S2、將所述比重的納米二氧化鈦、玻璃纖維、填料加入到所述比重的丙三醇中，加入所述比重的十二烷基苯磺酸鈉，研磨30min至混合均勻，得混合物B；

S3、將所述比重的聚碳酸酯、聚苯乙烯加熱至150℃，加熱3h後，降溫至105℃保溫，加入步驟S1中所得的混合物A，以240r/min的轉速攪拌混合35min後，加入步驟S2所得的混合物B和所述比重的磷系阻燃劑，以680r/min的轉速高速攪拌20min，得混合料C；

S4、將步驟S3所得的混合料C加入到雙螺杆擠出機中，在高溫140℃下擠出後經分段冷水槽冷卻至室溫後，經切粒機切粒即得。

將上述實施例一～五中製備出的聚碳酸酯環保的阻燃複合材料的阻燃性能進行分析比較，得出如下結果：

備註：阻燃性按UL-94標準判斷。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。