一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材

摘要

本发明涉及一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材，属于聚碳酸酯材料技术领域，包括如下重量份原料：聚碳酸酯95‑100份、阻燃剂2‑4份、抗氧化剂1‑2份；该车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材通过如下步骤制备：将聚碳酸酯在115‑125℃条件下，干燥7‑8h后，加入阻燃剂、抗氧化剂，在高速混合机中充分混合均匀，熔融混炼挤出，冷切机造粒，注塑成型，干燥，冷却至室温。本发明在制备一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材的过程中加入一种阻燃剂，将阻燃组分和纳米二氧化硅结合起来，阻燃成分中含有苯并三氮唑结构，具有紫外线吸收剂的作用，与抗氧剂配合，提高耐黄变效果，纳米二氧化硅的加入也可以提高板材的力学性能。

说明书

技术领域

本发明属于聚碳酸酯材料技术领域，具体地，涉及一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材。

背景技术

聚碳酸酯树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，吸水率低，无毒，介电性能优良，具有良好透明性，常用作车辆屏蔽门材料，虽然聚碳酸酯板材光学、力学性能优异，但易受到紫外辐照、摩擦磨损等影响，引起使用性能降低，聚碳酸酯板材长时间暴露于紫外光中，会因光氧化反应而发黄，甚至降解、变脆，制约了聚碳酸酯制品的使用安全与使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材，包括如下重量份原料：聚碳酸酯95-100份、阻燃剂2-4份、抗氧化剂1-2份；

阻燃剂通过如下步骤制备：

步骤S11、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和辛烯基琥珀酸酐加入N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌反应3h，然后加入纳米二氧化硅分散液，继续搅拌反应5h，反应结束后，减压抽滤，滤饼依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤，洗涤结束后，得到固体a；在纳米二氧化硅的表面引入羧基；然后和阻燃组分中的羟基发生酯化反应，将阻燃组分和纳米二氧化硅结合起来，提高阻燃组分的稳定性。

步骤S12、将固体a、N,N'-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二氯甲烷中，在0℃条件下加入阻燃组分，搅拌反应2h，然后将温度升为25℃，搅拌反应20h，反应结束后减压抽滤，滤饼依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤，洗涤结束后，得到阻燃剂。

进一步地，步骤S11中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和辛烯基琥珀酸酐的用量摩尔比为1：1；纳米二氧化硅分散液为纳米二氧化硅和N，N-二甲基甲酰胺按照1g：5mL混合，混合后超声分散制得；γ-氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化硅的用量质量比为1：6；步骤S12中固体a、阻燃组分、N,N'-二环己基碳酰亚胺、4-二甲氨基吡啶和二氯甲烷的用量比为5g：1g：0.4g：0.1g：50mL。

进一步地，阻燃组分通过如下步骤制备：

步骤S21、将浓硫酸、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑和N-羟甲基氯乙酰胺混合，在20℃条件下，搅拌反应3h，反应结束后，将得到的反应液和冰水混合，经过滤、水洗干燥，得到中间体1；

反应过程如下所示：

步骤S22、将中间体1和硫酸溶液混合，升温至80℃搅拌反应6h，反应结束后，进行后处理：和等体积冰水混合，加入活性炭升温至40℃，搅拌40min，静置过滤，滤液回流4h，然后冷却过滤，滤液减压浓缩除去溶剂，得到中间体2；

反应过程如下所示：

步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2、对氨基苯酚和丙酮混合，然后加入三聚氯氰，然后加入碳酸钾，维持反应液的pH值为7，反应过程中用TLC监测反应进程，反应结束后，减压蒸除丙酮，得到中间体3；中间体2和对氨基苯酚与三聚氯氰上的氯反应；

步骤S24、将2，2'-联苯二酚和三氯氧磷混合，升温至110℃，回流反应2h，反应结束后，旋蒸除去三氯氧磷，得到中间体4；

反应过程如下所示：

步骤S25、将1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和碳酸钾加入无水乙醇中，在温度为80℃条件下，加入中间体3，搅拌反应8h，然后加入中间体4，搅拌反应10h，得到阻燃组分。中间体3和中间体4与1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷上的氨基发生反应。

进一步地，步骤S21中浓硫酸的质量分数为98％，浓硫酸、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑和N-羟甲基氯乙酰胺的用量比为100g：0.1mol：0.1mol；

步骤S22中硫酸溶液的质量分数为98％，中间体1和硫酸溶液的用量比为1g：10mL；

步骤S23中三聚氯氰、中间体2、对氨基苯酚和丙酮的用量比为1.9g：2.5g：1.1g：20mL；

步骤S24中2，2'-联苯二酚和三氯氧磷的用量摩尔比为1：2；

步骤S25中1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、中间体3、中间体4、碳酸钾和无水乙醇的用量比为2.7g：4.7g：2.6g：28g：50mL。

进一步地，该车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材通过如下步骤制备：

将聚碳酸酯在115-125℃条件下，干燥7-8h后，加入阻燃剂、抗氧化剂，在高速混合机中充分混合均匀，通过255-265℃双螺杆挤出机熔融混炼挤出，螺杆转速为200rpm，然后通过冷切机造粒，注塑成型，将板材在120-123℃鼓风烘箱中干燥3-4h，冷却至室温。

进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种。

进一步地，聚碳酸酯的熔融指数为8～10g/10min。

本发明的有益效果：

本发明在制备一种车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材的过程中加入一种阻燃剂，该阻燃剂为氮磷硅协效阻燃剂，在制备过程中，将阻燃组分和纳米二氧化硅结合起来，提高了阻燃剂的稳定性，此外，阻燃成分中含有苯并三氮唑结构，具有紫外线吸收剂的作用，与抗氧剂配合，提高耐黄变效果，纳米二氧化硅的加入也可以提高板材的力学性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

制备阻燃组分：

步骤S21、将浓硫酸、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑和N-羟甲基氯乙酰胺混合，在20℃条件下，搅拌反应3h，反应结束后，将得到的反应液和冰水混合，经过滤、水洗干燥，得到中间体1；其中，步骤S21中浓硫酸的质量分数为98％，浓硫酸、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑和N-羟甲基氯乙酰胺的用量比为100g：0.1mol：0.1mol；

步骤S22、将中间体1和硫酸溶液混合，升温至80℃搅拌反应6h，反应结束后，进行后处理：和等体积冰水混合，加入活性炭升温至40℃，搅拌40min，静置过滤，滤液回流4h，然后冷却过滤，滤液减压浓缩除去溶剂，得到中间体2；其中，硫酸溶液的质量分数为98％，中间体1和硫酸溶液的用量比为1g：10mL；

步骤S23、在氮气保护条件下，将中间体2、对氨基苯酚和丙酮混合，然后加入三聚氯氰，然后加入碳酸钾，维持反应液的pH值为7，反应过程中用TLC监测反应进程，反应结束后，减压蒸除丙酮，得到中间体3；其中，三聚氯氰、中间体2、对氨基苯酚和丙酮的用量比为1.9g：2.5g：1.1g：20mL；

步骤S24、将2，2'-联苯二酚和三氯氧磷混合，升温至110℃，回流反应2h，反应结束后，旋蒸除去三氯氧磷，得到中间体4；其中，2，2'-联苯二酚和三氯氧磷的用量摩尔比为1：2；

步骤S25、将1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷和碳酸钾加入无水乙醇中，在温度为80℃条件下，加入中间体3，搅拌反应8h，然后加入中间体4，搅拌反应10h，得到阻燃组分；其中，1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、中间体3、中间体4、碳酸钾和无水乙醇的用量比为2.7g：4.7g：2.6g：28g：50mL。

实施例2

制备阻燃剂：

步骤S11、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和辛烯基琥珀酸酐加入N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌反应3h，然后加入纳米二氧化硅分散液，继续搅拌反应5h，反应结束后，减压抽滤，滤饼依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤，洗涤结束后，得到固体a；

步骤S12、将固体a、N,N'-二环己基碳酰亚胺和4-二甲氨基吡啶加入二氯甲烷中，在0℃条件下加入阻燃组分，搅拌反应2h，然后将温度升为25℃，搅拌反应20h，反应结束后减压抽滤，滤饼依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤，洗涤结束后，得到阻燃剂。

其中，步骤S11中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和辛烯基琥珀酸酐的用量摩尔比为1：1；纳米二氧化硅分散液为纳米二氧化硅和N，N-二甲基甲酰胺按照1g：5mL混合，混合后超声分散制得；γ-氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化硅的用量质量比为1：6；步骤S12中固体a、阻燃组分、N,N'-二环己基碳酰亚胺、4-二甲氨基吡啶和二氯甲烷的用量比为5g：1g：0.4g：0.1g：50mL；阻燃成分为实施例1制得的。

实施例3

制备车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材：

将聚碳酸酯在115℃条件下，干燥7h后，加入阻燃剂、抗氧化剂，在高速混合机中充分混合均匀，通过255℃双螺杆挤出机熔融混炼挤出，螺杆转速为200rpm，然后通过冷切机造粒，注塑成型，将板材在120℃鼓风烘箱中干燥3h，冷却至室温。

其中，抗氧剂为抗氧剂1010；聚碳酸酯的熔融指数为8g/10min；聚碳酸酯95份、阻燃剂2份、抗氧化剂1份；阻燃组分为实施例2制得的。

实施例4

制备车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材：

将聚碳酸酯在120℃条件下，干燥7h后，加入阻燃剂、抗氧化剂，在高速混合机中充分混合均匀，通过260℃双螺杆挤出机熔融混炼挤出，螺杆转速为200rpm，然后通过冷切机造粒，注塑成型，将板材在120℃鼓风烘箱中干燥3h，冷却至室温。

其中，抗氧剂为抗氧剂168；聚碳酸酯的熔融指数为8g/10min；聚碳酸酯98份、阻燃剂3份、抗氧化剂1.5份；阻燃组分为实施例2制得的。

实施例5

制备车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材：

将聚碳酸酯在125℃条件下，干燥8h后，加入阻燃剂、抗氧化剂，在高速混合机中充分混合均匀，通过265℃双螺杆挤出机熔融混炼挤出，螺杆转速为200rpm，然后通过冷切机造粒，注塑成型，将板材在123℃鼓风烘箱中干燥4h，冷却至室温。

其中，抗氧剂为抗氧剂168；聚碳酸酯的熔融指数为10g/10min；聚碳酸酯100份、阻燃剂4份、抗氧化剂2份；阻燃组分为实施例2制得的。

对比例1

将实施例4中的阻燃剂换成纳米二氧化硅，其余原料及制备过程保持不变。

对比例2

将实施例4中的阻燃剂换成磷酸三苯酯，其余原料及制备过程保持不变。

对实施例3-5和对比例1-2制得的样品进行测试；测试内容如下所示：

阻燃性能测试方法：UL-94垂直燃烧测试；

简支梁缺口冲击强度测试方法：ISO179-1:2010；测试条件：试样ISO179-1/1eA(缺口制备：机械加工)、试样厚度3.9mm、摆锤能量25J、冲击速度3.46m/s、跨距62㎜；实验室环境条件：23±2℃，50±5％RH。

按GB/T16422.2-2014塑料实验室光源暴露试验方法，置于氙灯暴晒光黄变试验箱中照射，然后按HG/T3862-2006塑料黄色指数试验方法，测其黄色指数，得到其黄变指数△YI。

测试结果如下表1所示：

表1

从上表1可知，本发明制得的车辆屏蔽门用聚碳酸酯板材阻燃性能优异，且耐黄变性能好。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。