一种高硬度的透明阻燃pc材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体是涉及一种高硬度的透明阻燃PC材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯(PC)具有高的冲击强度及优异的机械、热、电综合性能，广泛用于汽车、 航空航天、医疗器械、电子电器、电器家电、显示器外壳、通信器材罩壳零组件等其他领域。
[0003] 然而现在的电器外壳产品，对材料的表面也有较严格的要求，其中比较难满足的 一个要求是材料表面要有一定硬度和抗划伤性，即在顾客擦拭产品时，不能轻易的划伤。为 表征材料的表面硬度，一般通过划破材料表面的铅笔硬度来测定其抗划伤表面硬度，其硬 度从低到高依次为：68、58、48、38、28、8、邢、!1、2!1、3!1、4!1、5!1、6!1、7!1、8!1、9!1。？(：材料表面铅笔 硬度只有2B等级，做为电子产品外壳材料易划伤，而产品要求的等级一般为2H等级。现有的 解决方法是在PC表面涂上一层纳米涂料来提高PC的硬度，可达到2H级，但这种方法工序复 杂，操作麻烦，会使产品产生较大的内应力，而PC对缺口敏感，产品很容易开裂，其应用受到 限制。
[0004] 随着全球安全规范的持续推出，要求电子电器通讯器材外壳在火险中燃烧缓慢或 者不起燃，也即要求达到UL94V0等级。
[0005] 针对PC的缺点，现有技术中通过聚碳酸酯与聚甲基丙烯酸甲酯共混来解决这一问 题，中国专利201210005100.4公开了一种在PC中添加 PMMA树脂和抗划伤改性剂来得到较 高硬度和较好抗划伤性能的PC材料，然而公开的内容是使用大量碳纤维、无机填料、金属粉 等来提高表面硬度，这一方面使得材料完全失去了透明性，另一方面大量无机填料的加入 严重影响材料的冲击强度，所制得的材料冲击强度只有50kj/m 2。再者此专利并未提高材料 的阻燃性能，使得在应用方面受到了一定的限制。中国专利201210442504.X公布了一种高 硬度高透明高流动性PC合金材料，通过加入透明的PS树脂以及透明增韧剂、透明无卤阻燃 剂等保持了较高的透明度和2H的表面铅笔硬度，同时流动性也有较大的提高，但由于PS本 身的冲击强度很低使得制得的PC合金材料的冲击强度只有5-10 kj/m2,此专利虽然使用了 无卤阻燃剂，但并未提及所得PC合金材料的阻燃性能。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述存在问题，本发明通过研究，制备了一种高硬度的透明阻燃PC材料， 该材料具有较高的表面硬度耐划伤，同时具有高透光性、高抗冲、阻燃性好、易成型等特点。 可用于手机、电视机液晶显示器等家用电器、汽车仪表显示器外壳等电子电器零部件。
[0007] 本发明的目的在于提供一种高硬度的透明阻燃PC材料。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种高硬度的透明阻燃PC材料的制备方法。
[0009] 本发明所采取的技术方案是： 一种高硬度的透明阻燃PC材料，该材料含有以下重量份数的原料:PC树脂67.5-84份、 PMMA树脂5-10份、有机硅添加剂1-3份、相容剂2-4份、阻燃剂4-8份、增韧剂3-5份。
[0010]进一步的，上述材料还含有以下重量份数的原料:抗氧剂0.3-1份、紫外线吸收剂 0.2-0.5份、润滑剂0.5-1份。
[0011]进一步的，上述PC树脂为其熔融指数为(20-50)g/10min。
[0012] 进一步的，上述PMMA树脂为折射率为1.49-1.50、透光率为90%-92%的聚甲基丙烯 酸甲酯。
[0013] 进一步的，上述有机硅添加剂为改性聚硅氧烷。
[0014] 进一步的，上述相容剂选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA、苯乙烯-马来酸酐共聚物 SMA、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中的至少一种。
[0015] 进一步的，上述的阻燃剂选自苯氧基四溴双酚A碳酸酯齐聚物、2，4，6-三溴苯氧基 封端四溴双酸A碳酸酯齐聚物中的至少一种。
[0016] 进一步的，上述增韧剂选自丙烯酸酯树脂ACR、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三 元接枝共聚物中的至少一种。
[0017] 进一步的，上述抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成，主抗氧剂选自抗氧剂1010、 抗氧剂1076和抗氧剂MD-697中的至少一种;辅助抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂412S中的至 少一种。
[0018] -种高硬度的透明阻燃PC材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将PC树脂在120-130°C条件下干燥至含水量低于0.02%; 2) 按上述所述配方称取各种原料，然后将所有原料混合均匀； 3) 将混匀后的原料加入至双螺杆挤出机中，挤出造粒后，得到高硬度的透明阻燃PC材 料;其中，双螺杆挤出机的各区加工温度为250-270°C，螺杆转数为250-300RPM。
[0019] 本发明的有益效果是： 1)本发明通过添加 PMMA树脂提高PC材料的表面铅笔硬度，改善耐划伤性能；同时PMMA 和PC树脂的混合加入不影响材料的透明性。
[0020] 2)本发明使用的有机硅添加剂(聚硅氧烷），可能一方面液态聚硅氧烷与PC相容性 良好，能均匀分散于基体树脂中，不影响材料透明性，且降低了材料表面摩擦系数，提高了 硬度和耐刮伤性能；另一方面，可能聚硅氧烷燃烧时呈熔融态，易于向树脂表面迀移和富 集，并形成均质的阻燃炭化层，且提高了炭层的抗氧化性，促进了材料的阻燃功效。
[0021] 3)本发明所使用的阻燃剂(双酚A型碳酸酯齐聚物），完全不影响材料的透明性;此 阻燃剂与有机硅材料配合使用实现了溴-硅阻燃协效作用，最大程度提高阻燃效率，既可以 降低阻燃剂的添加量又避免由于大量阻燃剂的加入而影响透明性。
[0022] 4)本发明为了提高PC复合材料的使用寿命降低产品的加工难度，本发明还添加了 其他助剂，如抗氧剂、紫外线吸收剂及润滑剂。
[0023] 5)本发明制备方法简单，工艺操作易于实现;本发明所得PC材料具有表面硬度高、 耐划伤，同时具有透明性好、高抗冲、阻燃性好及易成型等优点，所得制品的透光率可达到 87%，表面铅笔硬度可达到3H，能够满足人们对材料的高硬度耐划伤、高透明性，高阻燃性的 要求，可广泛用于手机、电视机液晶显示器等家用电器、汽车仪表显示器外壳等通讯电子电 器零部件的生产。
【具体实施方式】
[0024] 一种高硬度的透明阻燃PC材料，该材料含有以下重量份数的原料:PC树脂67.5-84 份、PMMA树脂5-10份、有机硅添加剂1-3份、相容剂2-4份、阻燃剂4-8份、增韧剂3-5份。
[0025]优选的，上述PC材料还含有以下重量份数的原料:PC树脂67.5-84份、PMMA树脂5-10份、有机硅添加剂1-3份、相容剂2-4份、阻燃剂4-8份、增韧剂3-5份、主抗氧剂0.1-0.5份、 辅助抗氧剂〇. 2-0.5份、紫外线吸收剂0.2-0.5份、润滑剂0.5-1份。
[0026]优选的，上述PC树脂为其熔融指数为20-50g/10min。
[0027] 更优选的，上述PC树脂选自韩国三星SC-1200R、日本帝人L-1225L和日本三菱H-3000R中的至少一种。
[0028] 优选的，上述PMMA树脂为折射率为1.49-1.50、透光率为90%-92%的聚甲基丙烯酸 甲醋。
[0029] 更优选的，上述PMMA树脂选自奇美CM-207、CM-211、韩国LG IG840、南通三菱丽阳 VH001中的至少一种。
[0030]优选的，上述有机硅添加剂为改性聚硅氧烷。
[0031 ] 更优选的，上述有机硅添加剂选自康宁的FCA117、DC-8808中的至少一种。
[0032]优选的，上述相容剂选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物EMA、苯乙烯-马来酸酐共聚物 SMA、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物中的至少一种。
[0033] 更优选的，上述相容剂选自海华雯的SMA-800、美国杜邦的EMA 1125AC、法国阿克 玛的AX8900中的至少一种。
[0034]优选的，上述的阻燃剂选自苯氧基四溴双酸A碳酸酯齐聚物、2,4,6_三溴苯氧基封 端四溴双酸A碳酸酯齐聚物中的至少一种。
[0035] 更优选的，上述的阻燃剂选自美国科聚亚的BC-52、BC_58中的至少一种。
[0036]优选的，上述增韧剂选自丙烯酸酯树脂ACR、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元 接枝共聚物中的至少一种。
[0037] 更优选的，上述增韧剂选自LG EM600、日本钟渊M511、日本钟渊M711中的至少一 种。
[0038] 优选的，上述主抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂MD-697中的至少一 种。
[0039]优选的，上述辅助抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂412S中的至少一种。
[0040] 优选的，上述紫外线吸收剂选自UV-329、UV-234和UV-531中的至少一种。
[00411 优选的，上述润滑剂为PETS润滑剂。
[0042] -种高硬度的透明阻燃PC材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将PC树脂在120-130°C条件下干燥至含水量低于0