本發(fā)明屬于高分子功能復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：電動(dòng)汽車具有零排放、能源利用率高、低噪音等特點(diǎn)，得到國家政策的大力扶持，發(fā)展迅速。但是，目前電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施并不完善，限制了充電汽車的普及。充電槍作為電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要的一環(huán)，由于其使用環(huán)境的特殊性、差異性對(duì)其使用材料提出近乎苛刻的要求：良好的機(jī)械性使其耐摔和耐碾壓；優(yōu)異的耐低溫性以滿足不同氣候條件下的使用要求；優(yōu)異的阻燃性和電氣性能以滿足用電安全要求；良好的耐候和耐老化保證長期穩(wěn)定性；易著色性滿足外觀需求。聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物本身具有良好的機(jī)械性能和電氣性能，同時(shí)由于在聚碳酸酯中引入聚二甲基硅氧烷鏈段，低溫沖擊強(qiáng)度高。此外，聚二甲基硅氧烷燃燒時(shí)能促進(jìn)PC成炭，與添加型阻燃劑有良好的協(xié)同阻燃效果，能有效減少阻燃劑的用量。但是聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物單獨(dú)使用時(shí)，阻燃及耐寒性均達(dá)不到充電樁充電槍的使用要求，仍需進(jìn)行阻燃和增韌改性。目前聚碳酸酯常用的阻燃劑主要分為溴系、有機(jī)磷系、硅系等。溴系阻燃劑因其對(duì)環(huán)境造成污染而逐漸被限制使用；磷系阻燃劑添加量大，多數(shù)分解溫度比較低，易腐蝕模具；有機(jī)硅類阻燃劑被認(rèn)為是一類高效、無毒、低煙、環(huán)境友好性阻燃劑，但成本較高。聚碳酸酯常用的增韌劑有：馬來酸酐接技聚烯烴類、丙烯酸酯類、甲基丙烯酸甲酯-丁二稀-苯乙烯類和乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯類。這幾類增韌劑雖能顯著提高PC材料常溫沖擊性能，但普遍存在添加量大，低溫沖擊不足等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料，該材料不僅具有良好的機(jī)械性能和電氣性能，滿足充電樁充電槍PC各種加工要求和物理性能要求，還具有優(yōu)異的耐低溫性、阻燃性、耐候性、耐老化及著色性能。本發(fā)明的另一目的在于提供上述適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料的制備方法。該方法選用聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷為主體，同時(shí)添加無鹵阻燃劑、增韌劑、抗滴落劑、抗氧劑、潤滑劑和耐候劑，可使聚碳酸酯材料加工成高性能充電樁充電槍外殼。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料，其組成按重量配比(％)計(jì)為：優(yōu)選的，所述聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷是指聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，相對(duì)分子量17000～30000g/mol，其熔融指數(shù)為10～20g/10min，玻璃化溫度為140℃～150℃。優(yōu)選的，所述無鹵阻燃劑為：2,4,5-三氯苯磺酸鈉、苯磺酞基苯磺酸鉀、全氟丁基磺酸鉀中至少一種。優(yōu)選的，所述增韌劑為有機(jī)硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。優(yōu)選的，所述抗滴落劑為聚四氟乙烯。優(yōu)選的，所述主抗氧劑和輔抗氧劑均為：三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯、季戊四醇類十二硫代丙酯和雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯中的至少一種；所述輔抗氧劑最優(yōu)選為三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯，所述主抗氧劑最優(yōu)選為3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯。優(yōu)選的，所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸脂、乙撐雙脂肪酸酰胺和二硬脂酸乙烯胺中的至少一種。優(yōu)選的，所述耐候劑為2-(2'-羥基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑、2-(2-羥基-5-辛苯基)-苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2,2'-(1,4-亞苯基)雙(4H-3,1-苯并噁嗪-4-酮)、3,5-二叔丁基-4-羥基-苯甲酸十六烷基酯和2-[4,6-雙(2,4-二甲苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)酚中的至少一種。所述耐候劑最優(yōu)選為2-(2'-羥基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑。上述適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料的制備方法，包括如下步驟：按比例稱取原材料，混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)加料斗中，經(jīng)熔融擠出、水冷、風(fēng)刀冷卻干燥、造粒和均化，即得到所述適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料；加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度215～225℃，二區(qū)溫度255～265℃，三區(qū)溫度255～265℃，四區(qū)溫度255～265℃，五區(qū)溫度245～255℃，六區(qū)溫度235～245℃，七區(qū)溫度225～235℃，八區(qū)溫度225～235℃，機(jī)頭溫度255～265℃；螺桿轉(zhuǎn)速400～450r/min，真空度：≥600mmHg，冷卻水溫：40～60℃，烘干時(shí)間2～4h，烘干溫度：70～120℃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：(1)以聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物為基體樹脂，由于引入聚二甲基硅氧烷鏈段，耐寒性好，同時(shí)燃燒時(shí)能促進(jìn)PC成炭，協(xié)同阻燃效果好，只需添加少量阻燃劑；(2)采用新型磺酸鹽類阻燃劑，其添加量少，阻燃效率高，對(duì)材料機(jī)械性能尤其是低溫沖擊性能影響小。磺酸鹽類阻燃劑為反應(yīng)型阻燃劑，與傳統(tǒng)的氣相及凝聚相阻燃機(jī)理不同，磺酸鹽能使PC分子鏈重排，促進(jìn)PC分子鏈交聯(lián)，加快PC的成炭速率，從而實(shí)現(xiàn)阻燃性能的改善。(3)采用具有核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯為增韌劑，該增韌劑以有機(jī)硅/丙烯酸酯為核，甲基丙烯酸甲酯為殼。當(dāng)受到外界沖擊時(shí)，有機(jī)硅/丙烯酸酯橡膠相能吸收大量沖擊能，而含有大量的酯基的甲基丙烯酸甲酯殼則保證了其在PC基體材料中有良好的分散性和相容性，起應(yīng)力傳遞的橋梁作用。此外，與傳統(tǒng)增韌劑相比，引入有機(jī)硅組分，在低溫環(huán)境下能保持優(yōu)異的沖擊性能，同時(shí)具有良好的耐候性。本發(fā)明針對(duì)市場需求，在原材料和助劑的選擇、加工工藝等方面進(jìn)行改革創(chuàng)新，制備的適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料具良好的機(jī)械性能和電氣性能、阻燃、耐低溫、耐候、耐老化及易著色等特點(diǎn)，能滿足充電樁充電槍使用環(huán)境的特殊性、差異性，保證電氣使用安全。同時(shí)，材料的制備方法簡單易行，實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛用于工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。本發(fā)明提供適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料及其制備方法，其組成按重量配比(％)計(jì)由如下組分構(gòu)成：聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷92～94％，阻燃劑0.1～0.12％，增韌劑4～6％，抗滴落劑0.5～0.6％，主抗氧劑0.1～0.2％，輔抗氧劑0.3～0.4％，潤滑劑0.4～0.5％，耐候劑0.3～0.5％。本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例中用到的原料如下：聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷：3020PJ，韓國三養(yǎng)(Samyang)公司；聚碳酸酯：SC-1100R，韓國三星(Samsung)公司；阻燃劑：F531(2,4,5-三氯苯磺酸鈉)，美國Arichem公司；KSS-FR(磺酞基苯磺酸鉀)，美國Arichem公司；FR2025(全氟丁基磺酸鉀)，美國3M公司；增韌劑：S-2001(有機(jī)硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯)，日本三菱(Mitsubishi)公司；EXL2620(丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物)，美國羅門哈斯(Rohm&Haas)公司；抗滴落劑：SN3306(聚四氟乙烯)，廣州熵能創(chuàng)新材料股份有限公司；主抗氧劑：1076(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯)，瑞士汽巴(Ciba)公司；輔抗氧劑：168(三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)，瑞士汽巴(Ciba)公司；潤滑劑：PETS(季戊四醇硬脂酸脂)，美國龍沙(Lonza)公司；耐候劑：234(2-(2'-羥基-3',5'-二枯基苯基)-苯并三唑)，德國巴斯夫(BASF)公司。在本發(fā)明中，按比例稱取原材料，混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)加料斗中，經(jīng)熔融擠出、水冷、風(fēng)刀冷卻干燥、造粒和均化，即得到權(quán)力要求書所述材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度215～225℃，二區(qū)溫度255～265℃，三區(qū)溫度255～265℃，四區(qū)溫度255～265℃，五區(qū)溫度245～255℃，六區(qū)溫度235～245℃，七區(qū)溫度225～235℃，八區(qū)溫度225～235℃，機(jī)頭溫度255～265℃。螺桿轉(zhuǎn)速400～450r/min，真空度：≥600mmHg，冷卻水溫：40～60℃，烘干時(shí)間2～4h，烘干溫度：70～120℃。實(shí)施例1按表1稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。實(shí)施例2按表1稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。實(shí)施例3按表1稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。實(shí)施例4表1稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。對(duì)比例1按表3稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。對(duì)比例2按表3稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。對(duì)比例3按表3稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。對(duì)比例4按表4稱取原材料投入高速混合機(jī)中，在室溫狀態(tài)下高低速混合4min。將混合好的物料加入雙螺桿擠出機(jī)料斗，經(jīng)熔融共混，擠出造粒得到復(fù)合材料。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度220℃，二區(qū)溫度260℃，三區(qū)溫度260℃，四區(qū)溫度260℃，五區(qū)溫度250℃，六區(qū)溫度240℃，七區(qū)溫度230℃，八區(qū)溫度230℃，機(jī)頭溫度260℃。螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，真空度：600mmHg，冷卻水溫：50℃，烘干時(shí)間2h，烘干溫度：100℃。性能測試：屈服強(qiáng)度和斷裂伸長率按GB/T1040.2-2006中的規(guī)定進(jìn)行測試，試驗(yàn)速度為50mm/min；缺口沖擊強(qiáng)度和-40℃低溫缺口沖擊按GB/T1843-2008中的規(guī)定進(jìn)行測試，缺口類型為A型；HDT按GB/T1634.2-2004中的規(guī)定進(jìn)行測試，負(fù)荷0.45MPa；阻燃性按GB/T2408-2008的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)方法為B，試樣厚度1.6mm；老化試驗(yàn)性能保持率按GB/T16422.3-2014中的規(guī)定進(jìn)行測試，測試方法為A，測試條件如標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)序號(hào)1所示，試驗(yàn)時(shí)間500h后測拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度保持率；表1適用于充表1電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料的組成組分實(shí)施例1(wt％)實(shí)施例2(wt％)實(shí)施例3(wt％)實(shí)施例4(wt％)3020PJ94949492F5310.1000KSS-FR00.1200FR2025000.10.1S-20014446SN33060.60.60.60.510760.20.10.10.11680.30.380.30.4PETS0.50.50.50.42340.30.30.40.5表2適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料測試性能表3對(duì)比例PC材料的組成組分對(duì)比例1(wt％)對(duì)比例2(wt％)對(duì)比例3(wt％)對(duì)比例4(wt％)3020PJ0959892SC-1100R94000F5310.14000KSS-FR0000FR2025000.10.1S-20014400EXL26200006SN33060.600.60.510760.160.20.10.11680.30.30.30.4PETS0.50.50.50.42340.300.40.5表4對(duì)比例PC材料測試性能項(xiàng)目單位對(duì)比例1對(duì)比例2對(duì)比例3對(duì)比例3屈服強(qiáng)度MPa60616658斷裂伸長率％180225188200缺口沖擊KJ/m255744864-40℃低溫缺口沖擊KJ/m232613740阻燃性/1.6mmV01.6mmV21.6mmV01.6mmV0老化試驗(yàn)性能保持率％≥70≤70≥70≤70對(duì)比例1與實(shí)施1例比較可見，由于聚二甲基硅氧烷的引入，增加了PC分子鏈的柔順性，常溫沖擊及低溫沖擊均優(yōu)于普通聚碳酸酯。此外，聚二甲基硅氧烷能促進(jìn)PC成碳，起協(xié)同阻燃效果，因此阻燃劑的添加量也更少。對(duì)比例2與實(shí)施例2比較可見，聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷阻燃性較差，添加少量磺酸鹽類阻燃劑可明顯改善其阻燃性能，通過1.6mmV0的阻燃測試，同時(shí)其它性能特別是低溫沖擊性能基本不受影響。對(duì)比例3與實(shí)施例3比較可見，聚碳酸酯聚二甲基硅氧烷本身具有優(yōu)異的抗沖擊性能，添加有機(jī)硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯改性后，沖擊性能特別是低溫沖擊性能得到進(jìn)一步提升。對(duì)比例4與實(shí)施例4比較可見，有機(jī)硅-丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯增韌改性效果優(yōu)于PC常用的MBS類(EXL2620丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物)增韌劑，耐寒性能優(yōu)異。同時(shí)，由于EXL2620中的丁二烯橡膠相含有不飽和雙鍵，導(dǎo)致材料的耐候性變差。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種適用于充電樁充電槍的無鹵阻燃耐寒PC材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3