無鹵阻燃pc增強(qiáng)材料及其制備方法和在制備電表外殼中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無鹵阻燃PC增 強(qiáng)材料及其制備方法和在制備電表外殼中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 電表箱殼體作為國家電網(wǎng)設(shè)施中通向一家一戶電表計量儀器的一個保護(hù)性的殼 體，其在市政、小區(qū)、家庭、農(nóng)網(wǎng)、工廠、企業(yè)、機(jī)關(guān)、消防等地方都需要安裝使用。近年來，隨 著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新型城鎮(zhèn)化的大力推進(jìn)以及國家電網(wǎng)的智能改造等，對于電表箱外殼 的需求量極大。
[0003] 根據(jù)電表箱外殼的功能特性以及使用環(huán)境特點(diǎn)，其就需要較好的阻燃特性以及耐 候性。傳統(tǒng)的阻燃聚碳酸酯（PC)材料一般常用溴系阻燃劑進(jìn)行阻燃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%~ 9%的含溴阻燃劑一般就可以使PC阻燃等級達(dá)到UL94V-0級，且溴系阻燃劑的加入對于PC 的各項(xiàng)物理機(jī)械性能的影響甚小，甚至一定程度上還能增加材料的沖擊強(qiáng)度。但在實(shí)際應(yīng) 用中證明，溴系阻燃劑耐溫較低，對于熱歷史非常敏感，容易在螺桿或澆口處燒料發(fā)黃，影 響制品外觀。特別地，該類阻燃劑燃燒過程中會釋放大量的HBr有毒氣體和多溴代噁烷類 致癌物質(zhì)，其在西歐、日本、北美等發(fā)達(dá)地區(qū)逐步都被禁用。同時在耐候性能方面，溴系阻燃 劑在使用過程中由于紫外線等照射，其C-Br分子鍵會發(fā)生斷裂產(chǎn)生自由基，進(jìn)而導(dǎo)致制品 表面發(fā)黃，加速制品的老化降解。
[0004] 紫外線吸收劑可以利用自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而避免高分子材 料發(fā)生光氧化反應(yīng)而老化降解。由于電表外殼需長期處在室外高溫暴曬等使用環(huán)境，其制 品的使用壽命嚴(yán)重受到老化問題的威脅，而僅靠添加紫外線吸收劑對PC材料的耐老化貢 獻(xiàn)作用有限。
[0005] 受阻胺類光穩(wěn)定劑作為一種優(yōu)良的抗老化助劑，它能屏蔽或吸收紫外線的能量， 猝滅單線態(tài)氧及將氫過氧化物分解成非活性物質(zhì)等功能，使高分子聚合物在光的輻射下， 能排除或減緩光化學(xué)反應(yīng)可能性，阻止或延遲光老化的過程，其與紫外線吸收劑具有極佳 的耐老化協(xié)同效應(yīng)。但由于受阻胺具有弱堿性，在高溫高濕的環(huán)境下易導(dǎo)致PC的降解，因 而PC中一般不添加受阻胺光穩(wěn)定劑。基于以上分析，如何使兩種耐老化助劑發(fā)揮老化協(xié)同 效應(yīng)，同時又可避免其對PC的降解是一個值得研究的課題。
[0006] 中國專利文獻(xiàn)CN 103709711A公開（公告）日2014. 04. 09,公開了一種電表外殼 用無鹵阻燃PC/GF復(fù)合材料，組成成分按質(zhì)量份計：PC75-90,玻纖8-15,增韌劑2-4,偶聯(lián)劑 0. 3-0. 5,抗氧劑0. 1-0. 3,無鹵阻燃劑1-3,抗滴落劑0. 1-0. 4,復(fù)合浮纖消除劑0. 8-1. 2。制 備的材料具有高沖擊、高強(qiáng)度、高阻燃性和環(huán)保性，廣泛用于電表外殼上。但該技術(shù)沒有考 慮到電表外殼的使用環(huán)境決定了其需要很苛刻的耐老化性能，否則其較短的使用壽命將會 導(dǎo)致很嚴(yán)重的安全問題。同時，其所用增韌劑含有甲基丙烯酸甲酯聚合物，不符合國家電網(wǎng) 電表外殼Q/GDW 355-2009標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0007] 中國專利文獻(xiàn)CN 104592732A公開（公告）日2015. 05. 06,公開了一種低添加無 鹵阻燃增強(qiáng)PC的配方及生產(chǎn)方法，其配方組成包括如下質(zhì)量份數(shù)的組成：PC70-80份、無鹵 阻燃劑10-15份、玻璃纖維15-20份、抗氧劑0. 1-0. 5份、透明滑石粉5-10份、潤滑劑0. 1-1 份、偶聯(lián)劑〇. 1-0. 5份、抗浮纖劑0. 1-1. 0份、抗滴落劑0. 1-1. 0份、其他加工助劑0. 5-0. 8 份。該發(fā)明制備的材料的顏色好、耐溫性高、阻燃性好，可以用于電子電器、電表外殼、接插 件等電子產(chǎn)品。該技術(shù)同時也沒考慮材料的老化性能，同時其無鹵阻燃劑的添加量很高，勢 必會對材料的各項(xiàng)物理力學(xué)性能帶來較大的破壞作用。該發(fā)明添加滑石粉，不符合國家電 網(wǎng)電表外殼Q/GDW 355-2009標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0008] 中國專利文獻(xiàn)CN 104140662A公開（公告）日2014. 11. 12,公開了一種增強(qiáng)阻燃 PC基樹脂專用料及其制備方法，其由以下質(zhì)量份的原料組成：62-84份的PC粒子、2-5份的 PC粉、10-30份的玻璃纖維、1. 15-5份的阻燃劑、0. 016-0. 02份的抗氧劑、0-0. 005份的抗浮 纖劑、0. 008-0. 012份的抗紫外劑。該發(fā)明制備的材料在I. 6mm阻燃可達(dá)VO級，在UVB照射 1000 h后材料的黃變指數(shù)增加值較小，可用于電子儀表產(chǎn)業(yè)中的電表外殼產(chǎn)品。該技術(shù)雖考 慮到材料的耐候老化問題，對材料的耐候性能做了相應(yīng)的改性，但老化效果一般。同時，該 技術(shù)選用的溴系阻燃劑雖然對材料性能影響很小，但不環(huán)保，而選用的N系或P系阻燃劑雖 然環(huán)保型較好，但其阻燃效率低，同時對于PC材料的熱變形溫度可降低10-20°C，導(dǎo)致注塑 的電表外殼的使用溫度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供了一種無鹵阻燃PC增強(qiáng)材料及其制備方法和在制備電表 外殼中的應(yīng)用，該無鹵阻燃PC增強(qiáng)材料具有高阻燃、高耐候、抗開裂、環(huán)保等特性，可滿足 國家電網(wǎng)Q/GDW 355-2009標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0011] 一種無鹵阻燃PC增強(qiáng)材料，以重量份100份計，由以下重量份的原料制成：
[0012] 聚碳酸酯 73-86份； 玻璃纖維 8-12份; 無鹵阻燃母粒 2-6份； 阻燃協(xié)效劑 0.3-1.5份； 抗滴落劑 0.2-0.7份； 抗紫外劑 CU-0.5份； 光穩(wěn)定劑 0.05-0,2份; 抗水解穩(wěn)定劑 2-5份; 抗氧劑 0.3-1份； 潤滑劑 (λ2-1份;
[0013] 本發(fā)明中，通過特定含量的特定組分組合，各組分混合在一起，能夠相互作用，產(chǎn) 生協(xié)同作用，在賦予各項(xiàng)性能的同時，保證優(yōu)異的力學(xué)性能，使得本發(fā)明的無鹵阻燃PC增 強(qiáng)材料具有高阻燃、高耐候、抗開裂、環(huán)保等特性，非常適合用于生產(chǎn)智能電表外殼，可滿足 國家電網(wǎng)Q/GDW 355-2009標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的無鹵阻燃PC增強(qiáng)材料，以重量份100份計，由以下重量份的原料 制成：
[0015] 聚碳酸酯 76-86份； 玻璃纖維 8-12份； 無鹵阻燃母粒 2-5份； 阻燃協(xié)效劑 0.3-1份； 抗滴落劑 0.3-0.6份; 抗紫外劑 0.2-0.5份;： 光穩(wěn)定劑 0,05-0.2份； 抗水解穩(wěn)定劑 2-5份;
[0016] 抗氧劑 0.3-0.8份； 潤滑劑 0.2-0.7份；
[0017] 所述的聚碳酸酯在300°C、1. 2Kg條件下的熔體流動速率為5~10g/10min，重均分 子量為3. 0萬~4. 0萬。由于磺酸鹽無鹵阻燃劑對增韌劑沒有阻燃效果，因此，該體系不宜 添加增韌劑，選用大分子量的PC樹脂可以保證材料的良好韌性。
[0018] 所述的玻璃纖維為經(jīng)過表面處理的無堿短切玻璃纖維，玻纖長度為2. 0~4_，玻 纖直徑8-15 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選，玻纖長度為3. 0_，玻纖直徑10-13 μ m。玻璃纖維具體可采用 深圳市纖谷科技有限公司生產(chǎn)的無堿短切玻璃纖維，是由經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑和特殊浸潤劑配 方處理的長纖維短切而成，玻纖長度為3. Omm，玻纖直徑10-13 μ m。
[0019] 所述的無鹵阻燃母粒由無鹵阻燃劑和聚碳酸酯混合而成，所述的無鹵阻燃劑為磺 酸鹽阻燃劑，所述的無鹵阻燃劑的量占無鹵阻燃母?？傎|(zhì)量的5~15%。所述的磺酸鹽 阻燃劑可具體采用磺酸鹽阻燃劑HES-FR(美國SLOSS公司）或者三氯苯磺酸鈉 STB(美國 SLOSS公司，F(xiàn)-531)中的任意一種。
[0020] 所述的阻燃協(xié)效劑為硅系阻燃劑，硅系阻燃劑具體可采用道康寧公司生產(chǎn)的型 號為FAC-107 (Dow Corning)的產(chǎn)品或日本信越化學(xué)公司生產(chǎn)的型號為KR480 (ShinEtsu Chemical)的產(chǎn)品。
[0021] 所述的抗滴落劑為SAN包覆型抗滴落劑，SAN包覆型抗滴落劑可采用SAN包覆 PTFE，即SAN樹脂包覆聚四氟乙烯，如采用韓國漢納FS-200 (HANNAN0FS-200)的產(chǎn)品，SAN的 包覆殼賦予了 PTFE良好的分散效果。
[0022] 所述的抗紫外劑為二苯甲酮類抗紫外劑、苯并三唑類抗紫外劑中的一種或兩種， 二苯甲酮類抗紫外劑可選用2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531)、2-羥基-4-甲氧 基二苯甲酮（UV-9)中的一種或兩種，苯并三唑類抗紫外劑選用2-(2 z -羥基-5 z -甲基 苯基）苯并三氮唑（UV-P)、2'_(2'_羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基）-5-氯苯并三唑 (UV-326)、2-(2'-羥基-3' ,5'-二叔丁基苯基）-5-氯苯并三唑（UV-327)、2-(2'_ 羥 基-5'-(