一种无卤阻燃抗静电PC材料及其制品

【技术领域】

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃抗静电PC材料及其制品。

【背景技术】

现有的抗静电塑胶产品中，通常采用的抗静电介质为碳纤维、炭黑、碳纳米管。其中，由于碳纳米管的比表面积最大，而且有长径比，因此，在达到相同导电等级的前提下，碳纳米管添加的质量份数最少。也正因为此，碳纳米管作为抗静电介质有逐渐替代碳纤维、炭黑的趋势。

但是，由于碳纳米管的尺寸较小，构成产品的电流通路则需要加入较大质量分数的碳纳米管，尤其在纯PC材料中，需加到5％以上才能构成电流通路。然而，这会严重影响PC材料的基本性能。另外，这种PC材料制品的表面能较高，在燃烧时会产生灯芯效应，从而使得制品的阻燃等级较低。

因此，有必要研发一种无卤阻燃抗静电PC材料，以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种无卤阻燃抗静电PC材料及其制品，具有较好的抗静电性、阻燃性及抗冲击能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括以下质量份的组分：

聚碳酸酯，93.7～97.4份；

碳纳米管，1～2份；

碳纤维，1～3份；及

阻燃剂，0.6～1.3份。

作为本发明的优选，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯中的两种及以上的复配。

作为本发明的优选，在温度为300℃、负荷为1.2Kg的条件下，所述聚碳酸酯的溶体质量流动速率为3g/10min～50g/10min。

作为本发明的优选，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的至少一种。

作为本发明的优选，所述碳纳米管的直径为0.7nm～7nm，且50％以上的所述碳纳米管的直径为0.7nm～1nm；所述碳纳米管的长径比大于等于500、吸油值大于等于300ml/100g、氮吸附比表面积大于等于250m

作为本发明的优选，所述碳纤维的丝数为3K～60K、单丝直径为1μm～20μm、短切长度为1mm～15mm。

进一步地，每100质量份的PC材料成品中，所述碳纳米管的含量为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份；所述碳纤维的含量为1份、1.2份、1.4份、1.5份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份、2.5份、2.6份、2.8份或3份。

作为本发明的优选，所述阻燃剂为有机硅系阻燃剂及磺酸盐阻燃剂按照1：1～1：3的比例复配而成。

作为本发明的优选，所述有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、聚甲氧基苯基硅烷及其衍生物、羟甲基硅烷及其衍生物、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物阻燃剂中的至少一种。

作为本发明的优选，所述磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾和/或全氟丁基磺酸盐。

进一步地，每100质量份的PC材料成品中，所述有机硅系阻燃剂的含量为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份；所述磺酸盐阻燃剂的含量为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份或0.3份。

一种制品，所述制品采用上述的无卤阻燃抗静电PC材料制备而成。

本发明的有益效果是：本发明的无卤阻燃抗静电PC材料，通过在PC材料中加入一定比例的碳纳米管及碳纤维作为导电介质，并加入适量的阻燃剂，实现了通过加入较低添加量的导电介质获得较好的抗静电性能，阻燃等级高，且可保留50％以上的PC材料自身较好的物性。采用本发明的无卤阻燃抗静电PC材料制备而成的制品，同时具备较好的抗静电性能、阻燃性及抗冲击能力。

【具体实施方式】

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括93.7～97.4份的聚碳酸酯、1～2份的碳纳米管、1～3份的碳纤维及0.6～1.3份的阻燃剂。

具体的，该无卤阻燃抗静电PC材料中，聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯、聚酯型聚碳酸酯、环己烷双酚A型聚碳酸酯、双酚TMC合成的耐高温聚碳酸酯中的两种及以上的复配。在温度为300℃、负荷为1.2Kg的条件下，聚碳酸酯的溶体质量流动速率为3g/10min～50g/10min。

该无卤阻燃抗静电PC材料中，碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的至少一种。进一步的，碳纳米管的直径为0.7nm～7nm，且50％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm；碳纳米管的长径比大于等于500、吸油值大于等于300ml/100g、氮吸附比表面积大于等于250m

该无卤阻燃抗静电PC材料中，阻燃剂为有机硅系阻燃剂及磺酸盐阻燃剂按照1：1～1：3的比例复配而成。其中，有机硅系阻燃剂为聚硅硼烷及其衍生物阻燃剂、聚甲氧基苯基硅烷及其衍生物、羟甲基硅烷及其衍生物、交联的聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其衍生物阻燃剂中的至少一种。磺酸盐阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾和/或全氟丁基磺酸盐。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括95.8份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、1份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例2

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括96份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.8份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例3

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括96.3份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.5份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例4

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括95.9份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、1份的聚乙烯苯基硅烷及0.1苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例5

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括95.7份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、1份的聚乙烯苯基硅烷及0.3苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例6

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括96.4份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.5份的聚乙烯苯基硅烷及0.1苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例7

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括96.3份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.5份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

实施例8

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括96.2份的聚碳酸酯、2份的碳纳米管、1份的碳纤维、0.5份的聚乙烯苯基硅烷及0.3苯磺酰基苯磺酸钾。其中，聚碳酸酯为50份的双酚A型聚碳酸酯及45.8份的环己烷双酚A型聚碳酸酯的复配；碳纳米管为单壁碳纳米管，且70％以上的碳纳米管的直径为0.7nm～1nm、长径比为500、吸油值为300ml/100g、氮吸附比表面积为250m

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

比较例1

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括94.8份的聚碳酸酯、4份的碳纳米管、1份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。该比较例1与实施例1中，两种无卤阻燃抗静电PC材料的区别在于：比较例1中，碳纳米管的含量不同，且未添加碳纤维。

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

比较例2

一种无卤阻燃抗静电PC材料，每100质量份的PC材料成品，包括90.8份的聚碳酸酯、8份的碳纤维、1份的聚乙烯苯基硅烷及0.2苯磺酰基苯磺酸钾。该比较例2与实施例1中，两种无卤阻燃抗静电PC材料的区别在于：比较例2中，碳纤维的含量不同，且未添加碳纳米管。

称取上述相应重量的各组分，将各组分搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒。

对以上各实施例及对比例的无卤阻燃抗静电PC材料熔融挤出造粒后，将各实施例及对比例中的粒子在注塑机上注塑成型标准测试样条，按标准测试所得材料的机械性能，测试结果如表1所示：

表1测试结果

将上述实施例1-8与比较例1和比较例2作对比可知，在PC材料中添加一定比例的碳纳米管和碳纤维作为导电介质，并加入复配的阻燃剂，可使PC材料具有较好的抗静电性能、阻燃性能及较高的抗冲击能力，这主要是因为采用了碳纳米管及碳纤维的复配作为PC材料的导电介质，使得PC材料中导电介质的添加量较低，不仅使PC材料获得了较好的抗静电性及阻燃性，还同时保留了PC材料自身50％以上的物性。

本发明还提供一种制品，该制品采用上述的无卤阻燃抗静电PC材料制备而成。该制品抗静电性能好、阻燃等级高，抗冲击能力较强。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。