本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地說，是一種抗靜電抗劃傷阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯是一種具有良好透明性的塑料，其綜合性能優(yōu)異，用途極為廣泛，其產(chǎn)品廣泛用于電子電器、汽車、機(jī)械制造、計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域。然而，聚碳酸酯具有靜電吸塵缺點(diǎn)，對(duì)于表觀要求的制件，必須要進(jìn)行物理防護(hù)。但是，聚碳酸酯材料的表面抗劃傷性能較差，物理防護(hù)很大程度上帶來制品外觀的損傷，降低了產(chǎn)品的美觀程度，且在制品表面產(chǎn)生的劃痕也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，所以平時(shí)用的pc材料制品，為了保護(hù)外觀，只能做噴漆或者涂覆處理，大大提高了加工成本，并且加工過程影響環(huán)境和人體健康。另外，未經(jīng)改性的聚碳酸酯阻燃性不夠，不能滿足對(duì)阻燃級(jí)別要求較高或很高的場合。
中國專利文獻(xiàn)cn106589880a公開了一種透明耐低溫抗劃傷聚碳酸酯復(fù)合材料，包含按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：雙酚a聚碳酸酯樹脂300-800份，硅氧烷共聚pc樹脂100-500份，有機(jī)硅類增韌劑10-50份，表面硬度改善劑50-200份，納米防劃傷母粒10-100份，助劑5-15份，復(fù)配100份的表面硬度改善劑h881與50份納米防劃傷母?？墒筽c的表面硬度等級(jí)達(dá)到2h，但未改進(jìn)聚碳酸酯樹脂靜電吸塵以及阻燃性。
中國專利文獻(xiàn)cn101855292b披露一種具有改善的耐刮擦性的熱塑性組合物，通過dmbpc、abs、pmma、pc-si改性聚碳酸酯樹脂，可獲得了耐刮檫性較好的改性樹脂，也未解決聚碳酸酯樹脂靜電吸塵的問題。
中國專利文獻(xiàn)cn103282434b公開了一種抗靜電聚碳酸酯模塑組合物，含有：a)至少一種化合物，選自聚碳酸酯、聚酯和聚酯碳酸酯，b)任選地一種或多種任選地橡膠改性的乙烯基(共)聚合物，c)至少一種化合物，選自聚醚酰胺、聚酯酰胺和聚醚酯酰胺，d)至少一種布朗斯泰德酸性化合物，選自有機(jī)果酸、無機(jī)酸性磷化合物和通式iv的化合物和e)任選地其它的添加劑。這種組合物具有持久性的抗靜電行為和具有提高的耐熱變形性、低溫強(qiáng)度、加工穩(wěn)定性、耐應(yīng)力開裂性和特別是水解穩(wěn)定的特點(diǎn)，但不能保持聚碳酸酯的透明度，也并沒有解決表面不耐劃傷缺點(diǎn)。
中國專利文獻(xiàn)cn103242635a公開了一種永久抗靜電聚碳酸酯組合物及其制備方法，通過氟取代聚烯烴、離子液體抗靜電劑改性聚碳酸酯，獲得了透明度好、抗靜電性能優(yōu)異的組合物，但是未能解決表面不耐劃傷的缺點(diǎn)，也沒有改進(jìn)阻燃性。
因此，迫切需要開發(fā)一種抗靜電、抗劃傷、透明、阻燃、綜合性能優(yōu)異的聚碳酸酯復(fù)合材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種抗靜電、抗劃傷、阻燃、透明的聚碳酸酯復(fù)合材料及制備方法。
本發(fā)明的第一方面，提供一種抗靜電抗劃傷阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，包含按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：硅氧烷共聚pc樹脂200-400份，dmbpc-pc共聚物335-760份，有機(jī)硅類增韌劑5-50份，納米防劃傷復(fù)合材料10-100份，阻燃劑10-50份，抗靜電劑10-50份，助劑5-15份。
其中所述的硅氧烷共聚pc樹脂為雙酚a和硅氧烷共聚的聚碳酸酯樹脂，粉末狀，其相對(duì)分子量為25000～32000，硅氧烷含量為5-20％?？蛇x來自日本出光公司，型號(hào)為fg1700。
所述的dmbpc-pc共聚物包括50％mol的dmbpc和50％mol的雙酚apc；dmbpc為二烷基雙酚聚碳酸酯，包括dmbpc重復(fù)單元(也稱為二甲基雙酚環(huán)己烷或1，1-二(4-羥基-3-甲基苯基)環(huán)己烷)共聚物。由二甲基雙酚環(huán)己烷(dmbpc)聚碳酸酯制造的制品與傳統(tǒng)的聚碳酸酯相比，顯示出明顯改善的抗劃傷性。并且隨著硅氧烷共聚pc的加入，抗刮傷性有一定的協(xié)同作用。可選來自sabic公司，型號(hào)為dmx-2415。
所述的有機(jī)硅類增韌劑是硅橡膠-丙烯酸酯為核，聚甲基丙烯酸甲酯為殼的核-殼結(jié)構(gòu)的接枝共聚物；可選來自日本三菱麗陽公司，型號(hào)為s2030。
所述的納米防劃傷復(fù)合材料為粒徑在20～60nm的sio2/pc納米復(fù)合材料。
所述的納米防劃傷復(fù)合材料的制備方法：以聚碳酸酯(pc)為基體，正硅酸乙酯(teos)為無機(jī)分散相，通過溶膠-凝膠法制備出sio2/pc納米復(fù)合材料。稱取5g的pc，在加熱回流下磁力攪拌至完全溶解于30ml的四氫呋喃中，將0.8gteos加入溶解液中，磁力攪拌10min，再量取加入一定配比ph值為2.0的丙酮去離子水混合溶液，回流攪拌2小時(shí)，凝膠熟化后，脫除溶劑，120℃烘干2小時(shí)，即得到sio2/pc納米復(fù)合材料。其中所采用pc為雙酚a型芳香族聚碳酸樹脂2805，四氫呋喃、正硅酸乙酯、丙酮市售(具體參考文獻(xiàn)：陳春華.聚碳酸酯納米復(fù)合材料的制備與性能研究,《太原理工大學(xué)》,2008,18-25.)。
與專利文獻(xiàn)cn106589880a相比，本發(fā)明中采用納米防劃傷復(fù)合材料，未采用表面硬度改善劑(pc具有高相容性的丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物)，原因是：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，表面硬度改善劑的加入，影響了聚碳酸酯樹脂的耐溫，無法滿足125℃熱球壓測試。另外，考慮到應(yīng)用于各種電器零件，改進(jìn)了材料的阻燃性。
所述的抗靜電劑為季銨鹽類離子液體抗靜電劑；優(yōu)選為三正丁基甲胺雙(三氟甲磺酰)亞胺鹽。與傳統(tǒng)抗靜電劑相比，很少用量就能使塑料獲得較好的抗靜電性能，且不影響聚碳酸酯的透明度。可選來自浙江佳華精化股份有限公司，型號(hào)為sa-2。
所述阻燃劑為溴代聚碳酸酯，可選來自科聚亞公司，型號(hào)為bc-58。
所述的助劑包括按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：3份的抗氧劑、4份的防紫外線添加劑、4份的加工助劑和1份的色粉。
所述的抗氧劑為亞磷酸酯抗氧劑168、受阻酚抗氧劑1010、受阻酚抗氧劑1098、受阻酚抗氧劑1076中的一種或兩種。更優(yōu)選為抗氧劑168和抗氧劑1076的混合。
所述的防紫外線添加劑為光穩(wěn)定劑和紫外線吸收劑的復(fù)合物。更優(yōu)選的，所述光穩(wěn)定劑和所述紫外線吸收劑的重量份之比為1:1。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述光穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定770、光穩(wěn)定622中的一種；所述紫外線吸收劑為uv234、uv-328、uv-320中的一種。更優(yōu)選為光穩(wěn)定770和uv-234的復(fù)配物。
所述的加工助劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯、長鏈脂肪酸多官能團(tuán)酯中的一種或兩種以上混合。更優(yōu)選為季戊四醇硬脂酸酯。
所述的色粉主要由顏料和擴(kuò)散粉組成。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的抗靜電抗劃傷阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，包含按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：硅氧烷共聚pc樹脂300份，dmbpc-pc共聚物553份，有機(jī)硅類增韌劑30份，納米防劃傷復(fù)合材料50份，阻燃劑25份，抗靜電劑30份，助劑12份。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的抗靜電抗劃傷阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，包含按重量份數(shù)計(jì)的以下組分：硅氧烷共聚pc樹脂300份，dmbpc-pc共聚物533份，有機(jī)硅類增韌劑50份，納米防劃傷復(fù)合材料50份，阻燃劑25份，抗靜電劑30份，助劑12份。
在上述優(yōu)選實(shí)施方式中，選用的：
硅氧烷共聚pc：來自日本出光公司，型號(hào)fg1700；
dmbpc-pc：來自sabic公司，型號(hào)dmx-2415；
有機(jī)硅類增韌劑：來自日本三菱麗陽公司，型號(hào)s2030；
納米防劃傷復(fù)合材料：粒徑在20～60nm的sio2/pc納米復(fù)合材料(制備方法如上所述)；
抗靜電劑：季銨鹽類離子液體抗靜電劑，來自浙江佳華精化股份有限公司，型號(hào)是sa-2；
阻燃劑：溴代聚碳酸酯，來自科聚亞公司，型號(hào)是bc-58；
抗氧劑168和抗氧劑1076：來自basf公司；
光穩(wěn)定770和紫外線吸收劑uv-234：來自basf公司；
加工流動(dòng)助劑：季戊四醇硬脂酸酯，來自美國龍沙公司。
本發(fā)明的第二方面，提供一種上述的抗靜電抗劃傷阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
先將硅氧烷共聚pc粉末樹脂加入混合機(jī)中，在低速攪拌條件下，緩慢加入抗靜電劑，待抗靜電劑全部加完，低速混合3分鐘均勻后；再加入其他原料，在混合機(jī)中高速混合3分鐘，然后在260～280℃下經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，所得粒料經(jīng)120℃干燥4小時(shí)后在260～280℃下注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，即得。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：
1、硅氧烷共聚pc、dmbpc-pc共聚物、納米防劃傷復(fù)合材料配合使用，顯著改善制品表面的耐劃傷性能，表面硬度可提高至2h；硅氧烷共聚pc、有機(jī)硅類增韌劑保證了材料良好的力學(xué)性能，尤其是常溫和低溫沖擊性能。
2、復(fù)合樹脂表面電阻達(dá)到1010歐，抗靜電效果明顯，且保證一定的透明度，透光率可以達(dá)到76％，阻燃性可以達(dá)到v-0級(jí)別。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
在以下各個(gè)實(shí)施例和對(duì)比例中，各原料采用下述成分：
硅氧烷共聚pc：來自日本出光公司，型號(hào)fg1700；
雙酚a型芳香族聚碳酸樹脂：來自科思創(chuàng)公司，型號(hào)2805；
dmbpc-pc：來自sabic公司，型號(hào)dmx-2415；
有機(jī)硅類增韌劑：來自日本三菱麗陽公司，型號(hào)s2030；
表面硬度改善劑：來自日本三菱麗陽公司，型號(hào)h881；
納米防劃傷復(fù)合材料：粒徑在20～60nm的sio2/pc納米復(fù)合材料，制備方法：以聚碳酸酯(pc)為基體，正硅酸乙酯(teos)為無機(jī)分散相，通過溶膠-凝膠法制備出sio2/pc納米復(fù)合材料。稱取5g的pc，在加熱回流下磁力攪拌至完全溶解于30ml的四氫呋喃中，將0.8gteos加入溶解液中，磁力攪拌10min，再量取加入一定配比ph值為2.0的丙酮去離子水混合溶液，回流攪拌2小時(shí)，凝膠熟化后，脫除溶劑，120℃烘干2小時(shí)，即得到sio2/pc納米復(fù)合材料。其中所采用pc為雙酚a型芳香族聚碳酸樹脂2805，四氫呋喃、正硅酸乙酯、丙酮市售(具體參考文獻(xiàn)：陳春華.聚碳酸酯納米復(fù)合材料的制備與性能研究,《太原理工大學(xué)》,2008,18-25.)。
抗靜電劑：季銨鹽類離子液體抗靜電劑，來自浙江佳華精化股份有限公司，型號(hào)是sa-2；
阻燃劑：溴代聚碳酸酯，來自科聚亞公司，型號(hào)是bc-58；
抗氧劑168和抗氧劑1076來自basf公司；
光穩(wěn)定770和紫外線吸收劑uv-234來自basf公司；
加工流動(dòng)助劑：季戊四醇硬脂酸酯來自美國龍沙公司。
實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-3
制備方法：按照表1的配比稱取原料后，先將硅氧烷共聚pc粉末樹脂加入混合機(jī)中，在低速攪拌條件下，緩慢加入離子液體抗靜電劑，待抗靜電劑全部加完，低速混合3分鐘均勻后；再加入其他原料，在混合機(jī)中高速混合3分鐘，然后在260～280℃下經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、冷卻、造粒，所得粒料經(jīng)120℃干燥4小時(shí)后在260～280℃下注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，即得。
表1實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-3的組分和配比
實(shí)施例6：實(shí)施效果的評(píng)價(jià)
將上述實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-3獲得的樣品，力學(xué)性能根據(jù)美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(astm)標(biāo)準(zhǔn)測試，阻燃性能根據(jù)ul94標(biāo)準(zhǔn)測試，125℃熱球壓根據(jù)gb/t5169標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如下表2所示：
表2實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-3的測試結(jié)果
表2的性能測試結(jié)果表明：
(1)通過對(duì)比例1-3，可以看到：由二甲基雙酚環(huán)己烷(dmbpc)聚碳酸酯與傳統(tǒng)的聚碳酸酯相比，顯示出明顯改善的抗劃傷性。另外，溴代聚碳酸酯阻燃劑、離子液體抗靜電劑的加入，對(duì)pc透光率的影響較小，但表面改性劑h881的加入，對(duì)pc的耐溫和阻燃都有一定影響。
(2)通過實(shí)施例1-5可以看到，通過添加合適比例的納米防劃傷復(fù)合材料和有機(jī)硅類增韌劑，不僅提高了表面抗劃傷性，還改進(jìn)了常溫和低溫沖擊性能，并且不影響耐溫和阻燃性。但是，隨著納米防劃傷復(fù)合材料比例的提高，抗靜電性能有所下降，添加比例以5％為佳。
(3)通過實(shí)施例1-5可以看到，所得到的復(fù)合樹脂表面電阻達(dá)到1010歐，抗靜電效果明顯，且保證一定的透明度，透光率可以達(dá)到76％，表面硬度可以達(dá)到2h，阻燃性可以達(dá)到v-0級(jí)別。
以上已對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可做出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。