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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?jī)H次于聚酰胺。PC耐沖擊強(qiáng)度高、抗蠕變性好,熱變形溫度高、尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)異,被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電器、機(jī)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(dòng)性差。用純PC樹(shù)脂注塑制品時(shí),材料的內(nèi)應(yīng)力無(wú)法得到充分的釋放,制品容易開(kāi)裂,且PC材料對(duì)應(yīng)力敏感,成型過(guò)程中的助劑、色粉等雜質(zhì)都會(huì)顯著降低PC材料的沖擊強(qiáng)度,所以一般將PC與其它材料共混制成合金來(lái)解決上述問(wèn)題。聚對(duì)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(duì)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(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)較低,所以PET和PC樹(shù)脂制備成的合金不僅力學(xué)性能、耐溶性,加工性?xún)?yōu)異而且成本方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。PC是無(wú)定形塑料,而PET是結(jié)晶性塑料,一般來(lái)說(shuō)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(guò)程中會(huì)發(fā)生一定的酯交換反應(yīng),生成無(wú)規(guī)共聚物,可提高兩者的相容性,此外還可以通過(guò)加入不同的增容劑來(lái)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(duì)材料性能的影響,而沒(méi)有考慮到基體樹(shù)脂黏度以及酯交換抑制劑對(duì)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(lèi)似用途插頭插座國(guó)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(shí)材料必須具有耐熱性能,可以順利通過(guò)125℃球壓測(cè)試。為了滿足國(guó)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(shù)脂黏度、酯交換抑制劑以及擴(kuò)鏈劑對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn),可以替代傳統(tǒng)的PC材料。
????????實(shí)驗(yàn)使用的主要原材料
????????中黏PC:PC02–10,熔體流動(dòng)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(guó)LG化學(xué)有限公司;
????????中黏PET:FG–60,特性黏度為0.6?dL/g,中國(guó)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(guó)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(guó)阿科瑪集團(tuán);
????????成核劑:P250,德國(guó)布呂格曼公司;
????????溴化環(huán)氧樹(shù)脂:KBE–2050K,開(kāi)美化學(xué)科技
????????(南通)有限公司;
????????無(wú)水磷酸二氫鈉:分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;
????????擴(kuò)鏈劑:CXP5045,阿根廷Diransa公司;
????????抗氧劑1010和TH-412S、潤(rùn)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(jī)中混合,再加入雙螺桿擠出機(jī)中擠出、冷卻、切粒。擠出機(jī)各段溫度分別為200,250,260,260,250,245,240,240,235℃,機(jī)頭溫度245℃,主機(jī)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(jī)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(huì)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(huì)對(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)又具有高剛性和耐熱性的材料,材料的缺口沖擊強(qiáng)度高達(dá)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(wú)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(qiáng)度、彎曲強(qiáng)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(qiáng)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(shí),材料的缺口沖擊強(qiáng)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(kuò)鏈劑可以提高材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量和韌性,對(duì)材料的阻燃性能沒(méi)有影響,但是會(huì)使得材料的流動(dòng)性降低。