一種增強阻燃pc/ppo復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及工程塑料的改性領(lǐng)域，特別涉及一種增強阻燃pc/ppo復合材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以雙酚A等為原料的芳香族聚碳酸酯(PC)目前是歸屬于第二大通用工程塑料。PC 具有優(yōu)良的力學性能、光學性能、尺寸穩(wěn)定性，尤其在低溫下仍具有較高的抗沖擊韌性。因 此，PC在電子電器、建筑、數(shù)據(jù)光盤、汽車等領(lǐng)域的應用得到了廣泛的拓展，其中PC在電子電 器、建筑、光盤的應用具有較大優(yōu)勢，由此刺激了國內(nèi)外PC產(chǎn)能的擴張。預計到2017年，全球 聚碳酸酯的產(chǎn)能將達到613.6萬噸/年。國內(nèi)PC的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)也取得了重大突破。中國石化 與三菱化學合資建設的燕山石化6萬噸/年P(guān)C裝置2012年投產(chǎn)，預示著中國也將加入這一高 性能材料的市場和技術(shù)競爭。2014年浙江大學主導的"酯交換反應工藝和催化劑開發(fā)"通過 成果鑒定，意味著中國已經(jīng)擁有了 PC樹脂生產(chǎn)技術(shù)的核心競爭力。因此，如何開發(fā)應用好這 一性能優(yōu)異的工程塑料是目前工程塑料領(lǐng)域關(guān)注的焦點之一。
[0003] 近年來，由高速鐵路引導的我國高速運輸系統(tǒng)的變革為新材料的應用開辟了新天 地，如果賦予PC類工程塑料新的功能，將能繼續(xù)拓展PC的應用領(lǐng)域。其主要原因還表現(xiàn)在， PC的加工性能優(yōu)異;通過改性和增容PC更容易與其他合成樹脂復合形成新材料;PC本身具 有自熄性，燃燒時會放出C02,在一定程度上具有阻燃效果。但是，PC的疲勞強度低，易產(chǎn)生 應力開裂，對缺口敏感，耐磨性欠佳。其中，PC制品的殘余應力和應力開裂問題最為突出，是 材料應用領(lǐng)域的大忌。此外，PC的耐化學性、耐候性均不如其他工程塑料。如果將PC應用于 高強度的高速運輸系統(tǒng)，其強度和阻燃性能還需要大幅度提升。
[0004] 以2,6_二甲基苯酚氧化耦合制備的聚苯醚具有優(yōu)良的機械性能、電性能、耐水性、 幾乎接近熱固性塑料的耐熱性。此外，ΡΡ0具有先天的阻燃性能，稍加改進即可達到V0阻燃 級別，優(yōu)于常見的熱塑性塑料，即ΡΡ0的阻燃改性成本很低。由此而廣泛應用于電子電器、機 械制造、化工流體輸送、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。但是，ΡΡ0樹脂的熔融流動性欠佳；用ΡΡ0生產(chǎn)的產(chǎn) 品易發(fā)生應力開裂;缺口沖擊韌性不高;在熱加工過程中ΡΡ0大分子還會發(fā)生一定程度的耦 合反應，會進一步惡化ΡΡ0的加工性能，進而限制其應用領(lǐng)域的拓展。
[0005] 近年來，PC和ΡΡ0產(chǎn)能的擴大為二者在成本上與PA、PBT等工程塑料的競爭贏得了 機會。同時，PC和ΡΡ0的共同優(yōu)勢是綜合力學性能優(yōu)良，都具有一定程度的阻燃性能，容易以 較低的成本制備出優(yōu)良的阻燃復合材料。PC耐低溫，ΡΡ0耐高溫，二者均具有一定的極性，在 合適的增容體系下又都更容易為玻璃纖維等無機材料所增強。二者致命的缺陷是應力開 裂，不利于其作為結(jié)構(gòu)材料長期高負荷使用。因此，獲得高強度和高阻燃性能的PC/PP0復合 材料以滿足高速交通工具結(jié)構(gòu)部件的苛刻性能要求，關(guān)鍵是提高PC與PP0、PC和ΡΡ0與玻璃 纖維的相容性，消除基礎(chǔ)樹脂PC和ΡΡ0應力開裂在復合材料中的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明的目的在于一種增強阻燃PC/PP0復 合材料，具有優(yōu)良的拉伸強度、剛性和高低溫韌性以及阻燃性能。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述增強阻燃PC/PP0復合材料的制備方法，工藝簡 單，可操作性強，具備產(chǎn)業(yè)化應用的優(yōu)勢。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 一種增強阻燃PC/PP0復合材料，包括以下質(zhì)量份數(shù)的成分： PC樹脂 20~30份 PPQ樹脂 14.9~22份 PC-PPO嵌段共聚物 3~5.2份 SEBS接枝物 5~8份
[0010]聚丙烯彈性體接枝物 5~8份 氨基改性硅油 0,5~1份 氨基硅烷偶聯(lián)劑 0.5~1份 玻璃纖維 20~30份 阻燃劑 10.4~13份 抗氧劑 0.3~0.4份
[0011] 光穩(wěn)定齊? 0.3~α:5份。
[0012] 上述PC樹脂為芳香族聚碳酸酯樹脂，其重均分子量為12，000~40，000。
[0013] 上述ΡΡ0樹脂的特征粘度為〇 · 2~0 · 6dL/g〇
[0014] 上述PC-PP0嵌段共聚物中PC鏈段的長度在30~100之間，ΡΡ0鏈段的長度在20~30 之間。
[0015] 上述SEBS接枝物為SEBS接枝馬來酸酐，接枝率為0.5~2.0(質(zhì)量）％。
[0016]上述聚丙烯彈性體接枝物為乙烯含量在10~20(摩爾）％的無規(guī)共聚聚丙烯與馬 來酸酐和苯乙烯的接枝物，其中馬來酸酐的接枝率為0.5~1.0(質(zhì)量）％，苯乙烯接枝率為3 ~5(質(zhì)量）％。
[0017] 上述氨基改性硅油粘度在1000~2000cSt之間，氨化率1.5~2.5(質(zhì)量）％。
[0018] 上述氨基硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基)-γ_氨丙基三乙氧基硅烷、Ν-環(huán)己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或其 組合。
[0019] 上述玻璃纖維可以是無堿熱塑性塑料用合股無捻粗紗(短切）。
[0020] 上述復合阻燃劑由主阻燃劑溴化聚苯乙烯、阻燃協(xié)效劑三氧化二銻（Sb2〇3)組成。 需要在研磨機上摻混研磨15分鐘。溴化聚苯乙烯和Sb 2〇3的質(zhì)量比例為10:3。
[0021] 上述抗氧劑為抗氧劑1098(N，N'_雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘?二胺與抗氧劑1〇76(β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯）的復配物，二者的 質(zhì)量比例為0.5:1.2~1.5:0.8。
[0022]上述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑944(聚{[6-[ (1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三 嗪-2,4-[(2,2,6,6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-1，6-己二撐[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基） 亞氨基]})。
[0023]上述增強阻燃PC/PP0復合材料的制備方法包括下述步驟：
[0024] (1)預混:將PC、PP0、PC_PP0嵌段共聚物、SEBS接枝物、聚丙烯彈性體接枝物、復合 阻燃劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑依次加入高速混合機進行預混合，混合溫度為30~50°C，轉(zhuǎn)速為 100~500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為1~5分鐘，成為A料;再將玻璃纖維、氨基改性硅油、氨基硅烷 偶聯(lián)劑加入低速混合機摻混，混合溫度為30~40°C，轉(zhuǎn)速為50~100轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為5 ~15分鐘，成為B料；
[0025] (2)擠出造粒：將預混合的物料A從主喂料機加入長徑比為35~45的雙螺桿擠出 機，玻璃纖維等B料從側(cè)喂料機計量加入，熔融擠出造粒，螺桿轉(zhuǎn)速為100~300轉(zhuǎn)/分鐘，主 喂料機轉(zhuǎn)速為10~60轉(zhuǎn)/分鐘。擠出機各段溫度為200~260°C。
[0026] 本發(fā)明的原理如下:本發(fā)明采用普通PC和ΡΡ0樹脂作為改性基體樹脂，采用SEBS接 枝物作為增韌劑，采用PC-PP0嵌段共聚物作為增容劑，采用氨基改性硅油和氨基硅烷偶聯(lián) 劑作為玻璃纖維的改性劑處理增強劑玻璃纖維，添加溴化聚苯乙烯-三氧化二銻復合阻燃 劑，通過雙螺桿擠出機的反應混煉，可以獲得力學性能更高、具有良好阻燃性能和加工性能 的復合材料，用于汽車結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)，能夠適應更廣闊地理區(qū)域的行車環(huán)境。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：
[0028] (1)本發(fā)明制備的強阻燃PC/PP0復合材料，具有優(yōu)良的拉伸強度、剛性和高低溫韌 性以及阻燃性能。
[0029] (2)本發(fā)明添加的PC-PP0嵌段共聚物對PC和ΡΡ0來說具有良好的增容作用，且能夠 明顯改善ΡΡ0的加工流動性能。添加的SEBS接枝物和聚丙烯彈性體接枝物具有較高的反應 活性，既能夠有效改善PC與PP0、PC和ΡΡ0與玻璃纖維的親和力，也能促進阻燃劑Sb2〇3在基體 樹脂中的分散，更能夠賦予剛性極強的PC和ΡΡ0樹脂良好的韌性，其中聚丙烯彈性體接枝物 還能夠有效增強復合材料的耐應力開裂性能。
[0030] (3)本發(fā)明為了顯著改善復合材料的強度，同時對PC/PP0合金實施了玻璃纖維增 強措施，氨基硅油和氨基硅烷偶聯(lián)劑的雙重偶聯(lián)分散處理，賦予玻璃纖維更佳的分散效果 和更好的親和作用，復合材料的拉伸強度、剛性和抗沖擊強度得到了大幅度提高。溴化聚苯 乙烯與Sb 2〇3復合使用，加之基體樹脂PC和ΡΡ0的自身阻燃作用，能夠使材料的阻燃成本降到 最低。由于加入了氨基硅油能夠有效防止玻璃纖維外露，進一步消除了對復合材料性能的 負面影響。采用本發(fā)明所制備的PC/PP0復合材料，具有更好的力學性能和阻燃性能，適應于 制備高速交通工具的結(jié)構(gòu)部件。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0032] 若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0033] 在實施例中，PC選用日本帝人公司的K1285，重均分子量為12，000-25，000; ΡΡ0選 用藍星化工新材料股份有限公司芮城分公司生產(chǎn)的特性粘度為0.45dL/g;PC-PP0嵌段共聚 物為中國藍星(集團）股份有限公司試制，其中PC鏈段的長度在50~80之間，ΡΡ0鏈段的長度 在20~30之間；SEBS接枝物選用美國科騰公司的FG901G，接枝率為1.0~1.7(質(zhì)量）％;自制 聚丙烯彈性體接枝物，無規(guī)共聚聚丙烯彈性體為美國埃克森美孚生產(chǎn)的乙烯含量為15(摩 爾）％左右的Vistama XX6202，復合接枝反應后接枝物中馬來酸酐的接枝率為0.5~1.0(質(zhì) 量）％，苯乙烯接枝率為3~5(