一种高强度阻燃PC材料及其生产工艺的制作方法

本发明涉及塑料工程，具体为一种高强度阻燃pc材料及其生产工艺。

背景技术：

1、聚碳酸酯，简称pc，是一种综合性能优良被广泛应用的材料，其在生活中比较常见，例如饮料瓶，塑料口袋等；其具有高度度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；高度透明性及自由染色性；成形收缩率低、尺寸安定性良好；无味无臭对人体无害符合卫生安全的优点。由于其具有上述诸多优点，所以广泛应用于建筑、汽车、医药、基建、船舶、航天航空等领域。

2、在申请号为“cn202210948250.2”的专利文件中公开了一种高强度耐磨pc材料及其制备工艺；其首先以微晶纤维素为原料，制备了纳米尺度的纳米微晶纤维素，在1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的活化下，将纳米微晶纤维素表面的羟基替换为环氧基团，在催化条件下与高压co2气体反应，实现环氧基团的开环，得到带有碳酸酯单体的改性纳米纤维素，之后利用二醇化合物生成聚碳酸酯，使得改性纳米纤维素可以有效分散在聚碳酸酯基体中，并增强了其结合能力，可以将施加在聚碳酸酯表面的应力分散，避免应力集中造成的损害，从而有效增强了聚碳酸酯的耐磨性能与强度。

3、上述专利文件所制备的pc材料虽然具有较好的耐磨性能及力学强度，但是其抗老化性能相对较差，在一定程度上缩短了其使用寿命。再者，其阻燃性能相对不足，在使用过程中意外发生火灾时，无法避免火灾所带来的损失及危害。因此，本发明提供了一种高强度阻燃pc材料及其生产工艺，用于解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强度阻燃pc材料及其生产工艺，所生产的pc材料不仅具有较好的力学性能，还具有优良的抗老化性能及阻燃性能，有效地延长了其使用寿命的同时也保证了其品质。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高强度阻燃pc材料，由如下重量份原料组成：80～100份pc树脂、35～45份abs树脂、20～30份玻璃纤维、1.0～1.8份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、2～3份3-苯磺酰基苯磺酸钾、3～6份纳米二氧化钛、2～4份季戊四醇硬脂酸酯、3～5份相容剂、5～8份增韧剂、4～6份复合阻燃剂、1.5～2.5份抗氧剂及15～20份无机填料；

4、所述复合阻燃剂以无机基材为核，改性剂作为第一壳层，反应中间体与2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚化学反应所生成的产物为第二壳层，具有明显的核-壳结构；所述无机基材为类球型花状结构的多孔纳米氢氧化镁；

5、其中，pc树脂选用分子量为20000～30000的双酚a型聚碳酸酯；

6、abs树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物，其中丁二烯的百分含量为20～30％；

7、玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，且其直径为5～10μm，短切长度为3～5mm。

8、更进一步地，所述相容剂选用pp-g-ma、ps-g-pmma中的任意一种。

9、更进一步地，所述抗氧剂选用抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的任意一种。

10、更进一步地，所述无机填料选用氮化铝、氧化铝、碳化硅中的任意一种；且其粒径为5～15μm。

11、更进一步地，所述增韧剂选用ema、mbs、poe、高胶粉中的任意一种。

12、更进一步地，所述复合阻燃剂的制备方法为：

13、步骤一、将四磷酸及环氧乙烷按1：2～5的质量比混合搅拌均匀，经惰性气体置换后在压力低于0.15mpa、温度为50～60℃的条件下反应2～3h；反应完毕，向所得生成物组分中加入质量为环氧乙烷1～2倍的氨基苯，并于压力低于0.15mpa、温度为60～80℃的温度下保温反应100～150min；待反应完毕，所得即为反应中间体；

14、步骤二、分别按0.002～0.004g/ml、0.003～0.005g/ml的用量比将改性无机基材、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚依次投入乙醇中，混合搅拌均匀后将所得混合置于油浴锅中，在磁力搅拌下升温至60～70℃，然后向所得混合相中加入体积为其3～5倍、浓度为0.005～0.008g/ml的反应中间体的乙醇分散液，均匀分散后在氮气保护下保温反应30～40h；待反应完毕，将所得生成物组分中的乙醇蒸出，再将所得固体生成物于80～90℃的温度下真空干燥至恒重，所得即为复合阻燃剂。

15、更进一步地，所述改性无机基材的制备方法包括以下步骤：

16、ⅰ、按0.02～0.03g/ml的固液比将邻羟基苯甲酸均匀分散于亚硫酰氯中，回流反应至无刺激性气体逸出时，停止反应；然后将反应体系中剩余的亚硫酰氯蒸出，所得即为改性剂；

17、ⅱ、按0.01～0.02g/ml的固液比将预处理无机基材超声分散于氯仿中，依次加入质量为预处理无机基材40～60％的改性剂、3～5％的三乙基胺；混合均匀后通入氮气，搅拌反应至无刺激性气体逸出；然后对所得生成物组分进行过滤，所得滤饼用氯仿及乙醇交替洗涤2～3次，再经真空干燥处理，即得改性无机基材。

18、更进一步地，所述预处理无机基材的制备方法为：按0.005～0.01g/ml的固液比将无机基材均匀分散于n，n-二甲基甲酰胺中，然后向其中加入质量为无机基材20～30％的3-氨基丙基三甲氧基硅烷，混合搅拌均匀后回流反应8～12h；待反应完毕，对所得生成物组分进行固液分离，所得滤饼依次经水洗及真空干燥处理后，即得预处理无机基材。

19、更进一步地，所述无机基材的制备方法为：向1～2mol/l的硝酸镁水溶液中加入质量为其20～35％的乙二醇，混合搅拌均匀后向所得混合液中缓慢滴加与其等体积且浓度为2～4mol/l的氢氧化钾水溶液，然后以1000～2000r/min的速率搅拌反应20～30h，反应完毕，将所得沉淀产物陈化处理3～6h后进行过滤，所得滤饼用去离子水洗涤至无硝酸根离子检出，然后用无水乙醇洗涤2～3次，将洗涤后所得的固体粉末于70～100℃的温度下真空干燥至恒重，最终所得即为无机基材。

20、一种高强度阻燃pc材料的生产工艺，包括以下步骤：准确称取生产高强度阻燃pc材料所需各原料，然后分别将其于80～100℃的温度下干燥8～12h；待干燥完毕，将各原料于50～65℃的温度下混合搅拌均匀，所得混合物料转入双螺杆挤出机中共混，熔融挤出造粒，最终所得即为高强度阻燃pc材料；

21、其中，所述双螺杆螺旋机的各区温度分别为：一区225℃，二区230℃，三区245℃，四区260℃，五区270℃，六区255℃，七区265℃，八区270℃，九区275℃，机头280℃，转速设置为320～450r/min。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明中以硝酸镁、乙二醇及氢氧化钾等为原料，采用水热法制备出类球型花状结构的多孔纳米氢氧化镁—无机基材。然后用3-氨基丙基三甲氧基硅烷对无机基材进行预处理，所得预处理无机基材超声分散于氯仿中，然后在三乙基胺的作用下与改性剂发生化学反应，最终改性剂在三乙基胺的作用下接枝在预处理无机基材的表面。由于接枝了改性剂使得无机基材的抗紫外老化性能得到了明显的提升。

24、所得改性无机基材与2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚依次投入乙醇中，混合搅拌均匀后向其中加入反应中间体，经保温反应使得滞留在无机基材孔隙结构中的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚与反应中间体发生化学反应，在反应过程中2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的羟基与反应中间体发生化学反应而成键，两者反应所得到的含氮、磷的生成物具有很好的阻燃性，其密集的交错包覆在改性无机基材的表面形成三维网络的包络结构，最终制备出复合阻燃剂成品。所得复合阻燃剂以无机基材为核，改性剂作为第一壳层，反应中间体与2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚化学反应所生成的产物为第二壳层，具有明显的核-壳结构。最终，在无机基材及所生成的化学产物的协同配合下显著地改善了所制备pc材料的阻燃性能。同时，改性剂与2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚之间相互协效，有效地提高了pc材料的抗老化性能。而玻璃纤维及增韧剂的使用也有效地保证了pc材料的力学性能。

25、综上可知，本发明所生产的pc材料不仅具有较好的力学性能，还具有优良的抗老化性能及阻燃性能，有效地延长了其使用寿命的同时也保证了其品质。