插线板用高抗冲阻燃耐热PET/PC合金的制备

  • 发布:2019/6/20 10:02:53
  • 来源:工程塑料应用

聚碳酸酯(PC)是五大通用工程塑料之一,用量仅次于聚酰胺。PC耐冲击强度高、抗蠕变性好,热变形温度高、尺寸稳定性优异,被广泛应用于汽车、电子电器、机械等领域。但是由于PC主链上含有苯环,链刚性较大,造成其熔体黏度高、流动性差。用纯PC树脂注塑制品时,材料的内应力无法得到充分的释放,制品容易开裂,且PC材料对应力敏感,成型过程中的助剂、色粉等杂质都会显著降低PC材料的冲击强度,所以一般将PC与其它材料共混制成合金来解决上述问题。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种性能优良的工程塑料,耐热性好,具有一定的结晶能力,耐溶剂性好,但是PET分子链刚性较大,结晶温度高,结晶速率慢,这对注塑成型造成困难。一般PET材料用作纤维纺丝以及包装材料使用。但是PET的成本相比于PC以及聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)较低,所以PET和PC树脂制备成的合金不仅力学性能、耐溶性,加工性优异而且成本方面具有很大的优势。PC是无定形塑料,而PET是结晶性塑料,一般来说结晶–非晶体系的相容性较差,但是二者同属于聚酯,在加工过程中会发生一定的酯交换反应,生成无规共聚物,可提高两者的相容性,此外还可以通过加入不同的增容剂来改善二者的相容性。

目前关于PC/PET合金的研究多数集中于增容剂对材料性能的影响,而没有考虑到基体树脂黏度以及酯交换抑制剂对材料力学性能以及耐热性能的影响。在插线板行业,按照新的家用和类似用途插头插座国家标准(GB 2099.3–2015),要求材料具有一定的阻燃性,灼热丝起燃温度(GWIT)高于770℃,同时材料必须具有耐热性能,可以顺利通过125℃球压测试。为了满足国家标准,现阶段大多数的插线板外壳都选择使用PC材料。南京立汉化学有限公司探讨了基体树脂黏度、酯交换抑制剂以及扩链剂对阻燃PET/PC合金力学性能和耐热性能的影响,并且制备出具有高韧性高耐热阻燃PET/PC合金,满足插线板行业的国家标准,可以替代传统的PC材料。

实验使用的主要原材料

中黏PC:PC02–10,熔体流动速率(MFR)为10 g/(10 min) (300℃,1.2 kg),宁波浙铁大风化工有限公司;

高黏PC:1203–05,MFR为5 g/(10 min) (300℃,1.2 kg),韩国LG化学有限公司;

中黏PET:FG–60,特性黏度为0.6 dL/g,中国石化仪征化纤股份有限公司;

高黏PET:BG–85,特性黏度为0.879 dL/g,中国石化仪征化纤股份有限公司;

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):AX8900,法国阿科玛集团;

成核剂:P250,德国布吕格曼公司;

溴化环氧树脂:KBE–2050K,开美化学科技

(南通)有限公司;

无水磷酸二氢钠:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;

扩链剂:CXP5045,阿根廷Diransa公司;

抗氧剂1010和TH-412S、润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、三氧化二锑:市售。

样品制备

将PC和PET在100℃鼓风干燥箱中干燥4 h,然后将材料和助剂以一定的比例在高速混合机中混合,再加入双螺杆挤出机中挤出、冷却、切粒。挤出机各段温度分别为200,250,260,260,250,245,240,240,235℃,机头温度245℃,主机转速300 r/min,喂料量72 kg/h,真空度–0.03 MPa。粒料经注塑机注塑成标准试样,注射温度255~260℃。

性能汇总

(1)基体中PC黏度的变化不会影响PET的峰值结晶温度和结晶度,PC黏度越大,PET/PC合金的力学性能和耐热性能越优异。

(2) PET的黏度会对PET/PC合金的性能产生较大影响,中黏PET结晶度高,有利于提高材料的刚性,降低球压痕直径,但是材料的悬臂梁缺口冲击强度均低于10 kJ/m2。相同配方下选用高黏PET材料的缺口冲击强度可以提高到50 kJ/m2以上。

(3)选择高黏PET与高黏PC的基体组合,可以得到既具有较高韧性同时又具有高刚性和耐热性的材料,材料的缺口冲击强度高达56 kJ/m2,球压痕直径为1.9 mm,满足插线板的行业标准要求。

(4)酯交换抑制剂无水磷酸二氢钠可以抑制PC和PET之间的酯交换反应,提高材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量,降低球压痕直径,但是材料的缺口冲击强度随酯交换抑制剂含量的增加而单调下降。当酯交换抑制剂含量为0.4份时,材料的缺口冲击强度高于50 kJ/m2,球压痕直径小于2 mm,材料综合性能优异。

(5)扩链剂可以提高材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量和韧性,对材料的阻燃性能没有影响,但是会使得材料的流动性降低。

关键词:

PETPC合金,插线板

[责任编辑:张赞丽]

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