无机纳米阻燃改性PC及其制备方法

无机纳米阻燃改性PC及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种无机纳米阻燃改性PC及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）具有突出的冲击性能、透明性、尺寸稳定性，优良的力学性能和电性能，较高的玻璃化转变温度（140℃～150℃）、热变形温度（132℃～138℃），以及较宽的使用温度范围（-60℃～120℃）广泛应用于电子电气、建筑、包装、医疗器械、光学仪器、交通运输等领域，并迅速向航空、航天、计算机等领域发展。PC的阻燃性（氧指数为21%～24%，阻燃性能达到UL94 V-2级）虽然优于普通的热塑性聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等），但仍难以满足某些应用领域对阻燃性能的要求，因此须对PC进行阻燃改性。随着纳米技术的发展，纳米材料被认为是21世纪最有前途的材料，并已经成为世界性的研究热潮，因此在PC中添加无机纳米阻燃剂改性颇具实用价值，但由于无机纳米阻燃剂在燃烧过程中不能降低热量的释放量，使材料难以自熄，因此无机纳米阻燃剂在PC中单独使用很难达到预想的阻燃效果。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的不足，本发明提供一种具有良好阻燃性能和增强效果、且成本低廉的无机纳米阻燃改性PC及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：无机纳米阻燃改性PC，其组分按质量百分数配比为：PC树脂70%～85%、无机纳米阻燃剂10%～20%、阻燃增效剂0.1%～2%、偶联剂0.5%～2%、增容剂2%～6%、抗氧剂0.1%～0.5%、润滑剂0.1%～2%。

所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000～40000g/mol。

所述的无机纳米阻燃剂为纳米氢氧化镁或纳米氢氧化铝。

所述的阻燃增效剂为对甲基磺酸钠（NATS）。

所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂。

所述的增容剂为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物（MGE）。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：2比例的复配物。

所述的润滑剂为硬脂酸酯（PETS）。

上述的无机纳米阻燃改性PC的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将PC树脂在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，无机纳米阻燃剂在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；

（2）、按重量配比称取干燥的无机纳米阻燃剂和偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于100℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，得到表面活化处理的无机纳米阻燃剂，然后冷却至低于40℃出料，待用；

（3）、按重量配比称取干燥的PC树脂加入高速混合机中，同时加入步骤（2）得到的表面活化处理的无机纳米阻燃剂，搅拌3～5分钟，再加入按重量配比称取的阻燃增效剂、增容剂、抗氧剂、润滑剂，继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；

（4）、将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～280℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的无机纳米阻燃改性PC。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明采用无机纳米阻燃剂与阻燃增效剂并用和对PC协同阻燃改性作用，大大提高了材料的阻燃能效，使其阻燃性能达到UL94 V-0级的要求，同时还提高了PC的冲击强度、刚度和耐热性能，降低了成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种无机纳米阻燃改性PC，其组分按质量百分数配比为：PC树脂78%、纳米氢氧化镁15%、对甲基磺酸钠（NATS）1%、钛酸酯偶联剂1.5%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物（MGE）3%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：2比例的复配物0.3%、硬脂酸酯（PETS）1.2%。其中，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000～40000g/mol。

制备方法：（1）、将PC树脂在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米氢氧化镁在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；（2）、按重量配比称取干燥的纳米氢氧化镁和钛酸酯偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于100℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，得到表面活化处理的纳米氢氧化镁，然后冷却至低于40℃出料，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PC树脂加入高速混合机中，同时加入步骤（2）得到的表面活化处理的纳米氢氧化镁，搅拌3～5分钟，再加入按重量配比称取的对甲基磺酸钠（NATS）、钛酸酯偶联剂、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物（MGE）、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：2比例的复配物、硬脂酸酯（PETS），继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～280℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的无机纳米阻燃改性PC。

实施例2：

一种无机纳米阻燃改性PC，其组分按质量百分数配比为：PC树脂85%、纳米氢氧化铝10%、对甲基磺酸钠（NATS）0.5%、铝钛复合偶联剂1%、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物（MGE）2%、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：2比例的复配物0.3%、硬脂酸酯（PETS）1.2%。其中，所述的PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，重均分子量为20000～40000g/mol。

制备方法：（1）、将PC树脂在鼓风干燥机中于110℃～130℃温度下干燥3～4小时，纳米氢氧化铝在80℃～120℃下干燥30～45分钟，待用；（2）、按重量配比称取干燥的纳米氢氧化铝和铝钛复合偶联剂，加入超声振荡发生器或转速不低于3000转/分钟的高速混合机中，于100℃～120℃温度下搅拌10～60分钟，得到表面活化处理的纳米氢氧化铝，然后冷却至低于40℃出料，待用；（3）、按重量配比称取干燥的PC树脂加入高速混合机中，同时加入步骤（2）得到的表面活化处理的纳米氢氧化镁，搅拌3～5分钟，再加入按重量配比称取的对甲基磺酸钠（NATS）、钛酸酯偶联剂、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸乙酯三元聚合物（MGE）、受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168按质量1：2比例的复配物、硬脂酸酯（PETS），继续搅拌5～30分钟，使充分混合均匀后出料；（4）、将步骤（2）的混合料加入双螺杆挤出机中，在240℃～280℃下经熔融混炼挤出、冷却造粒，即得本发明的无机纳米阻燃改性PC。