[发明专利]一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，特别涉及一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）具有较高的热变形温度和玻璃化温度，良好的坚韧性、透明性、阻燃性电绝缘和耐热性而广泛应用于汽车、光学器件，航空航天等领域。聚碳酸酯本身可以达到UL94-V2的阻燃等级，但对于一些特殊场合，需要进一步提高其阻燃性能。为了达到更好的阻燃效果，通常是在PC中加入阻燃剂，如溴系阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、磺酸盐阻燃剂等，但这些阻燃剂各有其局限性。溴系阻燃剂含溴，耐变色，耐候性能不良；磷酸酯阻燃剂严重影响复合材料的热变形温度；磺酸盐易造成PC的降解。

另外，聚碳酸酯的表面硬度低，耐磨性差，在使用过程中容易被刮花、磨损。为了解决这一问题，需要对聚碳酸酯进行改性。目前有两种方法进行改性，一种方法是在聚碳酸酯表面涂覆功能性涂层材料，如有机硅类耐磨透明涂层，但该方法工序复杂，成本较高。另一种方法是在聚碳酸酯材料中加入酰胺类或有机硅类耐刮擦剂，但酰胺类耐刮擦剂的味道大，不耐析出，影响产品的外观。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，通过倍半硅氧烷对聚碳酸酯进行改性，不仅可以提高材料的表面硬度，同时可提高材料的阻燃性。

本发明的再一目的是提供上述无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料，按重量份计，包括以下组份：

聚碳酸酯80-95份，

倍半硅氧烷3-20份，

润滑剂0.5-3份，

抗氧剂0.5-2份。

所述倍半硅氧烷具有如下通式：

（PhSiO_(3-x)/2(OR’)_x）_m（RSiO_(3-x)/₂(OR’)_x）_n

其中，Ph为苯基，R为甲基丙烯酰氧基丙基，R’为氢、甲基或乙基，

x为0、1或2，m为0.1-0.9，n为0.1-0.9，m+n=1。

优选的，m为0.4-0.6，n为0.4-0.6，m+n=1。

所述倍半硅氧烷的相对分子量为1500-3000。

所述倍半硅氧烷的平均粒径为1-20um，粒径越小，分散性能越好。

所述倍半硅氧烷在空气气氛中，以20℃/min升温速率升温测量，在350℃时的热失重为1%-2%，具有优良的耐热性能。

本发明的倍半硅氧烷在燃烧时分子链容易断裂易成炭，形成碳层，隔热隔氧，起到阻燃的效果。同时其分子结构中含有甲基丙烯酰氧基丙基和苯基，不仅可以起到提高聚碳酸酯材料的阻燃效果，还能明显改善聚碳酸酯的表面硬度。

所述润滑剂为乙撑双油酸酰胺EBO和乙撑双硬脂酰胺EBS中的一种或两种的混合物。

所述抗氧剂为抗氧剂412S和抗氧剂627A以质量比为1:1的混合物。

本发明还提供了上述的无卤阻燃、耐刮擦聚碳酸酯材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将苯基三甲氧基硅烷和/或苯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷混合，缓慢滴入含有碱性催化剂的水和甲醇溶液中，升温到30-60℃，反应6-10h；放置10-15h，然后用水和甲醇溶液反复清洗，真空干燥，得到倍半硅氧烷；

（2）按配比，将聚碳酸酯和倍半硅氧烷通过高混机或者混合机完成共混，挤出，过水冷却，造粒得到聚碳酸酯材料。

步骤（1）中，所述碱性催化剂为四甲基胺、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或几种的混合。

步骤（1）中，所述苯基三甲氧基硅烷和/或苯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：9-9：1，优选为4：6-6：4。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明在聚碳酸酯材料中通过加入含有苯基和甲基丙烯酰氧基丙基的倍半硅氧烷，在对聚碳酸酯的力学性能变化不大的情况下不仅能够提高材料的表面硬度，并且能使材料的阻燃级别达到UL94 V-0。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。