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插線板用高抗沖阻燃耐熱PET/PC合金的制備
????????聚碳酸酯(PC)是五大通用工程塑料之一,用量僅次于聚酰胺。PC耐沖擊強度高、抗蠕變性好,熱變形溫度高、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異,被廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、機械等領(lǐng)域。但是由于PC主鏈上含有苯環(huán),鏈剛性較大,造成其熔體黏度高、流動性差。用純PC樹脂注塑制品時,材料的內(nèi)應(yīng)力無法得到充分的釋放,制品容易開裂,且PC材料對應(yīng)力敏感,成型過程中的助劑、色粉等雜質(zhì)都會顯著降低PC材料的沖擊強度,所以一般將PC與其它材料共混制成合金來解決上述問題。聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種性能優(yōu)良的工程塑料,耐熱性好,具有一定的結(jié)晶能力,耐溶劑性好,但是PET分子鏈剛性較大,結(jié)晶溫度高,結(jié)晶速率慢,這對注塑成型造成困難。一般PET材料用作纖維紡絲以及包裝材料使用。但是PET的成本相比于PC以及聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)較低,所以PET和PC樹脂制備成的合金不僅力學(xué)性能、耐溶性,加工性優(yōu)異而且成本方面具有很大的優(yōu)勢。PC是無定形塑料,而PET是結(jié)晶性塑料,一般來說結(jié)晶–非晶體系的相容性較差,但是二者同屬于聚酯,在加工過程中會發(fā)生一定的酯交換反應(yīng),生成無規(guī)共聚物,可提高兩者的相容性,此外還可以通過加入不同的增容劑來改善二者的相容性。
????????目前關(guān)于PC/PET合金的研究多數(shù)集中于增容劑對材料性能的影響,而沒有考慮到基體樹脂黏度以及酯交換抑制劑對材料力學(xué)性能以及耐熱性能的影響。在插線板行業(yè),按照新的家用和類似用途插頭插座國家標(biāo)準(zhǔn)(GB?2099.3–2015),要求材料具有一定的阻燃性,灼熱絲起燃溫度(GWIT)高于770℃,同時材料必須具有耐熱性能,可以順利通過125℃球壓測試。為了滿足國家標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)階段大多數(shù)的插線板外殼都選擇使用PC材料。南京立漢化學(xué)有限公司探討了基體樹脂黏度、酯交換抑制劑以及擴鏈劑對阻燃PET/PC合金力學(xué)性能和耐熱性能的影響,并且制備出具有高韌性高耐熱阻燃PET/PC合金,滿足插線板行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn),可以替代傳統(tǒng)的PC材料。
????????實驗使用的主要原材料
????????中黏PC:PC02–10,熔體流動速率(MFR)為10?g/(10?min) (300℃,1.2?kg),寧波浙鐵大風(fēng)化工有限公司;
????????高黏PC:1203–05,MFR為5?g/(10?min) (300℃,1.2?kg),韓國LG化學(xué)有限公司;
????????中黏PET:FG–60,特性黏度為0.6?dL/g,中國石化儀征化纖股份有限公司;
????????高黏PET:BG–85,特性黏度為0.879?dL/g,中國石化儀征化纖股份有限公司;
????????乙烯–丙烯酸甲酯–甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA):AX8900,法國阿科瑪集團;
????????成核劑:P250,德國布呂格曼公司;
????????溴化環(huán)氧樹脂:KBE–2050K,開美化學(xué)科技
????????(南通)有限公司;
????????無水磷酸二氫鈉:分析純,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;
????????擴鏈劑:CXP5045,阿根廷Diransa公司;
????????抗氧劑1010和TH-412S、潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、三氧化二銻:市售。
????????樣品制備
????????將PC和PET在100℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥4?h,然后將材料和助劑以一定的比例在高速混合機中混合,再加入雙螺桿擠出機中擠出、冷卻、切粒。擠出機各段溫度分別為200,250,260,260,250,245,240,240,235℃,機頭溫度245℃,主機轉(zhuǎn)速300?r/min,喂料量72?kg/h,真空度–0.03?MPa。粒料經(jīng)注塑機注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣,注射溫度255~260℃。
????????性能匯總
????????(1)基體中PC黏度的變化不會影響PET的峰值結(jié)晶溫度和結(jié)晶度,PC黏度越大,PET/PC合金的力學(xué)性能和耐熱性能越優(yōu)異。
????????(2) PET的黏度會對PET/PC合金的性能產(chǎn)生較大影響,中黏PET結(jié)晶度高,有利于提高材料的剛性,降低球壓痕直徑,但是材料的懸臂梁缺口沖擊強度均低于10?kJ/m2。相同配方下選用高黏PET材料的缺口沖擊強度可以提高到50?kJ/m2以上。
????????(3)選擇高黏PET與高黏PC的基體組合,可以得到既具有較高韌性同時又具有高剛性和耐熱性的材料,材料的缺口沖擊強度高達56?kJ/m2,球壓痕直徑為1.9?mm,滿足插線板的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
????????(4)酯交換抑制劑無水磷酸二氫鈉可以抑制PC和PET之間的酯交換反應(yīng),提高材料的拉伸強度、彎曲強度和彎曲彈性模量,降低球壓痕直徑,但是材料的缺口沖擊強度隨酯交換抑制劑含量的增加而單調(diào)下降。當(dāng)酯交換抑制劑含量為0.4份時,材料的缺口沖擊強度高于50?kJ/m2,球壓痕直徑小于2?mm,材料綜合性能優(yōu)異。
????????(5)擴鏈劑可以提高材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲彈性模量和韌性,對材料的阻燃性能沒有影響,但是會使得材料的流動性降低。