纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料及其制备方法

纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯（PC/PBT）共混物具有高的耐热性，良好的冲击性能、加工性和耐化学药品性等，是工业上应用价值较高的共混物。为了进一步提高PC/PBT共混物的力学性能、改进加工性能及阻燃性能，往往在该共混体系的合金材料中加入相对应的助剂。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，因此制备添加纳米助剂以获得高阻燃、高强度和高性能的PC/PBT合金材料颇具实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料，其组分按质量百分数配比为：PC 20%～50%、PBT 20%～50%、纳米级复配阻燃剂10%～30%、纳米增强剂15%～30%、增容剂0.5%～2%、表面处理剂0.1%～0.5%、亚磷酸三苯酯0.5%～1%、润滑分散剂0.1%～2%、抗氧剂0.1%～1%。

所述的PC为聚碳酸酯。

所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯。

所述的纳米级复配阻燃剂为纳米氢氧化镁30wt%、纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%三者混合的复配物，其中纳米氢氧化镁和纳米蒙脱土均经硅烷改性处理过。

所述的纳米增强剂为无机纳米粒子，选自粒径在20nm～100nm之间的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米硅藻土、纳米蒙脱土、纳米高岭土中的一种。

所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS-g-MAH）中的一种。

所述的表面处理剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、钛酸酯、铝酸酯、硅烷和磷酸酯中的一种。

所述的润滑分散剂为EVA蜡、OP蜡、TAS-2A、乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）中的一种。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物。

上述的纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将PC在120℃～130℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.02%以下，待用；

（2）将PBT在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（3）按重量配比称取经硅烷改性处理过的纳米氢氧化镁30wt%、经硅烷改性处理过的纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%，使混合均匀，制得纳米级复配阻燃剂，然后在80℃～100℃下干燥30～45分钟，待用；

（4）将纳米增强剂在80℃～110℃下干燥3～6小时，再按重量配比称取干燥后的纳米增强剂及表面处理剂，一起加入3000～8000转/分钟的高速混合机中，在维持80℃～110℃的温度下搅拌10～30分钟，使表面处理剂均匀包覆纳米增强剂，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米增强剂，待用；

（5）按重量配比称取干燥处理后的PC、PBT、纳米级复配阻燃剂和经表面处理过的纳米增强剂，加入高速混合机混合5～15分钟，再加入按重量配比称取的增容剂、亚磷酸三苯酯、润滑分散剂和抗氧剂，使一起充分混合10～30分钟；

（6）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在205℃～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再进行冷却、风干、切粒、干燥即得本发明的纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料。

本发明的有益效果是，本发明将纳米技术与高分子材料结合，所制得的PC/PBT合金材料，不仅兼备有PC和PBT各自的优点，具有优良的综合性能，而且具有无卤抑烟的优良阻燃性能，达到UL94V-0阻燃级，同时显著提高了材料的强度、刚度和耐热性等，具有很好的应用前景。

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：

一种纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料，其组分按质量百分数配比为：PC 30%、PBT 26%、纳米级复配阻燃剂15%、粒径在20nm～100nm之间的纳米碳酸钙25%、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）1%、硬脂酸钙0.3%、亚磷酸三苯酯1%、OP蜡1.2%、受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%。其中，所述的纳米级复配阻燃剂为经硅烷改性处理过的纳米氢氧化镁30wt%、经硅烷改性处理过的纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%三者混合的复配物。

制备方法：（1）将PC在120℃～130℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.02%以下，待用；（2）将PBT在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）按重量配比称取经硅烷改性处理过的纳米氢氧化镁30wt%、经硅烷改性处理过的纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%，使混合均匀，制得纳米级复配阻燃剂，然后在80℃～100℃下干燥30～45分钟，待用；（4）将纳米碳酸钙在80℃～110℃下干燥3～6小时，再按重量配比称取干燥后的纳米碳酸钙及硬脂酸钙，一起加入3000～8000转/分钟的高速混合机中，在维持80℃～110℃的温度下搅拌10～30分钟，使硬脂酸钙均匀包覆纳米碳酸钙，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙，待用；（5）按重量配比称取干燥处理后的PC、PBT、纳米级复配阻燃剂和经表面处理过的纳米碳酸钙，加入高速混合机混合5～15分钟，再加入按重量配比称取的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、亚磷酸三苯酯、OP蜡和受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，使一起充分混合10～30分钟；（6）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在205℃～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再进行冷却、风干、切粒、干燥即得本发明的纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料。

实施例2：

一种纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料，其组分按质量百分数配比为：PC 50%、PBT 20%、纳米级复配阻燃剂12%、粒径在20nm～100nm之间的纳米滑石粉15%、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS-g-MAH）1%、钛酸酯、0.2%、亚磷酸三苯酯0.5%、乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）0.8%、受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物0.5%。其中，所述的纳米级复配阻燃剂为经硅烷改性处理过的纳米氢氧化镁30wt%、经硅烷改性处理过的纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%三者混合的复配物。

制备方法：（1）将PC在120℃～130℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.02%以下，待用；（2）将PBT在130℃～150℃下干燥3～4小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）按重量配比称取经硅烷改性处理过的纳米氢氧化镁30wt%、经硅烷改性处理过的纳米蒙脱土20wt%和聚硅烷阻燃剂50wt%，使混合均匀，制得纳米级复配阻燃剂，然后在80℃～100℃下干燥30～45分钟，待用；（4）将纳米滑石粉在80℃～110℃下干燥3～6小时，再按重量配比称取干燥后的纳米滑石粉及钛酸酯，一起加入3000～8000转/分钟的高速混合机中，在维持80℃～110℃的温度下搅拌10～30分钟，使钛酸酯均匀包覆纳米滑石粉，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米滑石粉，待用；（5）按重量配比称取干燥处理后的PC、PBT、纳米级复配阻燃剂和经表面处理过的纳米滑石粉，加入高速混合机混合5～15分钟，再加入按重量配比称取的马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS-g-MAH）、亚磷酸三苯酯、乙撑双硬脂酸酰胺（EBS）和受阻酚类抗氧剂1076与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物，使一起充分混合10～30分钟；（6）再将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机充分熔融共混，熔融温度控制在205℃～260℃，螺杆转速为200～600转/分钟，通过双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再进行冷却、风干、切粒、干燥即得本发明的纳米级阻燃增强PC/PBT合金材料。