一种适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒PC材料的制作方法

一种适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料
技术领域
1.本发明涉及pc材料技术领域，具体是涉及一种适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料及其制备方法。


背景技术：

2.pc一般指机械性能优异的芳香族聚碳酸酯，其具有优良的耐热性、以及良好的冲击韧性、抗蠕变性、电绝缘性、耐候性、耐化学药品性等优点，因此被广泛的应用于电子和电器工业、防护器材、新能源汽车及其充电基础设施等。
3.武警公安官兵的防暴服可减少自身伤害、有效打击犯罪、提高第一线公安武警警员威慑力和战斗力，但需要各防护层部件材料达到一定的耐高低温性能、耐穿刺性能、抗冲击性、击打能量吸收性能、阻燃性能。
4.汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。以塑代刚是汽车轻量化的主要方案之一，其中对塑料的要求同样是是耐高低温性能、耐穿刺性能、抗冲击性、击打能量吸收性能、阻燃性能。
5.随着新能源汽车的飞快发展，作为电动汽车充电基础设施的充电桩和充电枪也需要快速发展。充电枪作为电动汽车充电基础设施至关重要的一环，由于其使用环境的特殊性、差异性，对其使用材料提出近乎苛刻的要求：良好的机械性使其耐摔和耐碾压；优异的耐低温性以满足不同气候条件下的使用要求；优异的阻燃性和电气性能以满足用电安全要求；良好的耐候和耐老化性能保证长期稳定性；易着色性满足外观需求。
6.以上的使用场景都对pc材料的低温韧性和阻燃性提出了较高的要求，然而pc材料却存在对缺口敏感，低温缺口冲击强度差等缺点，限制了其应用范围。目前改善pc材料低温冲击性能的方法主要有两种：一是添加增韧剂，特别是添加(1-10％)有机硅增韧剂，如现有专利技术cn106467658 a；二是大量使用聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(90％以上)，如现有专利技术cn106398234 a。其中，方法一成本较低，但是低温增韧效果有限，阻燃性能也很难达到ul 94v0级；方法二可以显著改善低温韧性，阻燃性能也能达到ul 94v0级，但是由于聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物的成本远高于普通pc，所以该方法的成本较高。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种成本较低，综合性能较优的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，该pc材料以pc为主要成分，添加少量聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷，低温韧性改善显著，阻燃性能达到ul 94v0级，可以用于防暴服、充电桩等对低温韧性和阻燃要求较高的领域，相对于现有技术添加大量聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷的无卤阻燃耐寒pc材料，成本大幅度降低。
8.为达到本发明的目的，本发明适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的组成
按重量份数计为：
[0009][0010][0011]
优选地，在本发明的一些实施方式中，所述适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的组成按重量份数计为：
[0012][0013]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述聚碳酸酯的熔融指数为3～15g/10min，玻璃化温度为140℃～150℃。
[0014]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷是指聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，相对分子量为17000-26000
，
其熔融指数为2～20g/10min，玻璃化温度为140℃～150℃。
[0015]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述增韧剂为有机硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和/或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
[0016]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述无卤阻燃剂为苯磺酞基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾和有机硅阻燃剂中的一种或多种。
[0017]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述抗滴落剂为改性聚四氟乙烯(例如sn3300b7 sn3306)。
[0018]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述主抗氧剂为受阻酚类和/或硫醚酯类抗氧剂，可选自β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、季戊四醇类十二硫代丙酯等；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，选自双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种；所述主抗氧剂优选为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，所述辅抗氧剂优选为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯。
[0019]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双脂肪酸酰胺和二硬脂酸乙烯胺中的至少一种，最优选为季戊四醇硬脂酸酯。
[0020]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述抗紫外剂(即光稳定剂)为2-(2'-羟基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑、2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)和2-[4,6-双(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚中的至少一种，最优选为2-(2'-羟基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑。
[0021]
进一步地，本发明还提供了一种前述无卤阻燃耐寒pc材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0022]
步骤s1，按配方中各组分的质量份数称取原料；
[0023]
步骤s2，将步骤s1中称取的原料放入混合机中混合，混合后得到物料混合物；
[0024]
步骤s3，将步骤s2所得的物料混合物加入双螺杆挤出机挤出得条状混合物；
[0025]
步骤s4，将步骤s3所得条状混合物经冷却装置冷却；
[0026]
步骤s5，将冷却后的条状混合物经切断器切断得到颗粒混合物；
[0027]
步骤s6，将颗粒混合物筛分、包装。
[0028]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤s2中混合机为变频高速混合机，其混合速度为0-1500转/分钟可调，优选地，混合时间为2-10分钟。
[0029]
进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40:1，螺杆转速为200-450转/分钟，双螺杆挤出机一区温度为215～225℃，二区温度为255～265℃，三区温度为255～265℃，四区温度为255～265℃，五区温度为245～255℃，六区温度为235～245℃，七区温度为225～235℃，八区温度为225～235℃，机头温度为255～265℃；真空度≥600mmhg，冷却水温为40～60℃。
[0030]
与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0031]
(1)本发明适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料不仅具有良好的机械性能，满足产品各种加工要求和物理性能要求，还具有优异的耐低温性、阻燃性、耐候性、耐老化及着色性能。
[0032]
(2)本发明适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料选用普通聚碳酸酯为主体，同时添加聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷、增韧剂、无卤阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、抗紫外剂和润滑剂，成本较低，可使聚碳酸酯材料加工成高性能产品。
[0033]
(3)本发明制备方法中通过变频高速混合机高速混合，变频高速混合机的混合速度可以在0-1500转/分钟的范围内调节，使得物料均匀混合，阻燃剂完全分散于pc中，避免了由于阻燃剂的团聚和分散不匀，从而引起阻燃不稳定和影响低温冲击的问题。
具体实施方式
[0034]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0035]
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0036]
连接词“由
…
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
…
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0037]
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0038]
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
[0039]
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
[0040]
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0041]
本发明实施例和对比例中用到的原料如下：
[0042]
聚碳酸酯：sc-1100r，韩国三星(samsung)公司；
[0043]
聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷：d0013a，沙伯基础(原ge)；
[0044]
增韧剂：s-2001(有机硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯)，日本三菱(mitsubishi)公司；eb050s(乙烯-甲基丙烯酸酯ema，目前pc经常使用的增韧剂)，日本jpc公司；
[0045]
阻燃剂：盛化fr-2025a(全氟丁基磺酸钾)，广东盛化塑胶科技有限公司；
[0046]
抗滴落剂：sn3306(聚四氟乙烯)，广州熵能创新材料股份有限公司；
[0047]
主抗氧剂：1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯)，青岛杰得佳新材料科技有限公司；
[0048]
辅抗氧剂：pep 36(双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯)，上海孚升化学有限公司；
[0049]
抗紫外剂：uv-234(2-(2'-羟基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑)，广州伟伯科技有限公司。
[0050]
润滑剂：pets(季戊四醇硬脂酸酯)，广州金齐信化工新材料有限公司。
[0051]
实施例1-3和对比例1-3
[0052]
本发明实施例1-3、对比例1-3的无卤阻燃耐寒pc材料各组分材料及其用量如表1所示。
[0053]
所述无卤阻燃耐寒pc材料的制备方法包括如下步骤(工艺参数满足以下步骤所述范围，产品性能基本相同)：
[0054]
步骤s1，按配方中各组分的质量份称取原料；
[0055]
步骤s2，将步骤s1中称取的原料放入高速混合机混合，混合时间为2-10分钟，混合后得到物料混合物；
[0056]
步骤s3，将步骤s2所得的物料混合物加入双螺杆挤出机挤出得条状混合物，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40:1，螺杆转速为200-450转/分钟，双螺杆挤出机一区温度215～225℃，二区温度255～265℃，三区温度255～265℃，四区温度255～265℃，五区温度245～255℃，六区温度235～245℃，七区温度225～235℃，八区温度225～235℃，机头温度255～265℃；真空度≥600mmhg，冷却水温40～60℃；
[0057]
步骤s4，将步骤s3所得条状混合物经冷却装置冷却；
[0058]
步骤s5，将冷却后的条状混合物经切断器切断得到颗粒混合物；
[0059]
步骤s6，将颗粒混合物筛分、包装。
[0060]
其中，步骤s2所述高速混合机为变频高速混合机，其混合速度为0-1500转/分钟可调。
[0061]
表1实施例、对比例的无卤阻燃耐寒pc材料各组分材料及其用量(wt％)
[0062]
[0063][0064]
效果实施例
[0065]
按表2所示标准对实施例1-3及对比例1-3所得无卤阻燃耐寒pc材料进行性能检测，其结果如表2所示。
[0066]
表2实施例及对比例所得无卤阻燃耐寒pc材料的性能检测结果
[0067][0068]
由实施例2-3与对比例3对比可知，在本发明的无卤阻燃耐寒pc材料中只是添加5％的增韧剂时，低温韧性改善有限，需要再添加一些聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，低温韧性才明显改善。
[0069]
由实施例2-3与实施例1对比可知，在本发明的无卤阻燃耐寒pc材料中添加增韧剂过多时，拉伸强度、弯曲强度、常温缺口冲击强度、-50℃缺口冲击强度等会降低，低温韧性差。
[0070]
由实施例1-3与对比例1对比可知，在本发明的无卤阻燃耐寒pc材料中不添加增韧剂和聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物时，所得pc材料的低温韧性差。
[0071]
由对比例1、对比例3与对比例2对比可知，在本发明的无卤阻燃耐寒pc材料中仅添加普通pc增韧剂时所得pc材料的低温韧性改善有限。
[0072]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的组成按重量份数计为：2.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的组成按重量份数计为：3.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述聚碳酸酯的熔融指数为3～15g/10min，玻璃化温度为140℃～150℃。4.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷是指聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，其相对分子量为17000-26000
，
熔融指数为2～20g/10min，玻璃化温度为140℃～150℃。5.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述增韧剂为有机硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和/或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。6.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所
述无卤阻燃剂为苯磺酞基苯磺酸钾、全氟丁基磺酸钾和有机硅阻燃剂中的一种或多种；优选地，所述抗滴落剂为改性聚四氟乙烯。7.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述主抗氧剂为受阻酚类和/或硫醚酯类抗氧剂，优选β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、季戊四醇类十二硫代丙酯中的一种或多种；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，优选双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种；所述主抗氧剂优选为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯，所述辅抗氧剂优选为双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯；优选地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双脂肪酸酰胺和二硬脂酸乙烯胺中的至少一种，最优选为季戊四醇硬脂酸酯。8.根据权利要求1所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料，其特征在于，所述抗紫外剂为2-(2'-羟基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三氮唑、2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)和2-[4,6-双(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚中的至少一种，优选为2-(2'-羟基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑。9.权利要求1-8任一项所述适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤s1，按配方中各组分的质量份数称取原料；步骤s2，将步骤s1中称取的原料放入混合机中混合，混合后得到物料混合物；步骤s3，将步骤s2所得的物料混合物加入双螺杆挤出机挤出得条状混合物；步骤s4，将步骤s3所得条状混合物经冷却装置冷却；步骤s5，将冷却后的条状混合物经切断器切断得到颗粒混合物；步骤s6，将颗粒混合物筛分、包装。10.根据权利要求9所述的适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒pc材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中混合机为变频高速混合机，其混合速度为0-1500转/分钟可调，优选地，混合时间为2-10分钟；优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40:1，螺杆转速为200-450转/分钟，双螺杆挤出机一区温度为215～225℃，二区温度为255～265℃，三区温度为255～265℃，四区温度为255～265℃，五区温度为245～255℃，六区温度为235～245℃，七区温度为225～235℃，八区温度为225～235℃，机头温度为255～265℃；真空度≥600mmhg，冷却水温为40～60℃。

技术总结
本发明属于PC材料技术领域，公开了一种适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒PC材料。本发明适用于低温使用环境的无卤阻燃耐寒PC材料的组成按重量份数计包含聚碳酸酯75～92份，聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷3～15份，增韧剂3～8份，无卤阻燃剂0.05～0.15份，抗滴落剂0.3～0.9份，主抗氧剂0.1～0.4份，辅助抗氧剂0.1～0.5份，抗紫外剂0.2～0.5份，润滑剂0.2～0.8份。该PC材料以PC为主要成分，添加少量聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷，低温韧性改善显著，阻燃性能达到UL94V0级，可以用于防暴服、充电桩等对低温韧性和阻燃要求较高的领域，相对于现有技术添加大量聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷的无卤阻燃耐寒PC材料，成本大幅度降低。成本大幅度降低。


技术研发人员：逯丽 林德苗
受保护的技术使用者：宁波中聚新材料有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/13