阻燃聚碳酸酯耐候性能研究

許華

摘?要：聚碳酸酯是一種高分子聚合物，其有良好的性能優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。聚碳酸酯在實(shí)際應(yīng)用中有較高的彈性系數(shù)、成型收縮率低，毒副作用小，深受工作人員喜愛(ài)。為了進(jìn)一步發(fā)揮其價(jià)值，需要在實(shí)驗(yàn)中充分了解聚碳酸酯的耐候性，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比選擇最佳材料。本文以阻燃聚碳酸酯材料為主，在不用試劑的實(shí)驗(yàn)中印證了其耐候性能，希望能為工作人員提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：阻燃聚碳酸酯;耐候性能;研究

聚碳酸酯是一種綜合性能良好的工程塑料，因其優(yōu)點(diǎn)顯著深受電子電氣行業(yè)的喜愛(ài)，隨著我國(guó)電子工程的發(fā)展，對(duì)原始材料的性能要求愈來(lái)愈嚴(yán)格，很多工程塑料必須長(zhǎng)時(shí)間在外間作業(yè)，在長(zhǎng)時(shí)間的日照、風(fēng)吹、雨淋中其自然損耗增高，使用壽命下降。為了使所選材料更具兼容性必須不斷對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行剖析。聚碳酸酯本身的耐候性較好，但長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外亦會(huì)產(chǎn)生發(fā)黃、失去光澤等問(wèn)題，因此只有不斷對(duì)耐候性進(jìn)行分析才能逐步提高材料品質(zhì)。[1]

一、實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)主要從四個(gè)大模塊進(jìn)行，分別是抗沖擊改性劑研究、阻燃劑研究、紫外線(xiàn)吸收劑研究、抗水解助劑研究，以此為基礎(chǔ)準(zhǔn)備材料設(shè)備，采用不同的材料分析其對(duì)聚碳酸酯的性能影響力。

（一）實(shí)驗(yàn)原料

按照四大模塊進(jìn)行選材，除第二組阻燃劑研究為兩種材料外，其他三組的材料均為三種，數(shù)量頗多，包括聚甲基丙烯酸甲酯-有機(jī)硅氧烷-丙烯酸酯核殼共聚物、單體碳化二亞胺抗水解劑等。

（二）儀器和設(shè)備

所用設(shè)備有混合機(jī)、擠出機(jī)、注塑機(jī)、試驗(yàn)機(jī)等。

（三）試樣制備

將所需的PC原料與實(shí)驗(yàn)原料在混合機(jī)中攪拌均勻，將拌勻物放入擠出機(jī)中經(jīng)機(jī)器運(yùn)作將拌勻物轉(zhuǎn)化為顆粒狀，由于擠出機(jī)在作業(yè)時(shí)溫度較高，制成的粒料溫度能達(dá)到120℃，將其在干燥箱中放置三個(gè)小時(shí)左右，取出粒料放入注塑機(jī)，在高溫下降粒料轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條，然后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行性能測(cè)試。

二、阻燃聚碳酸酯耐候性能研究

實(shí)驗(yàn)測(cè)試完畢后對(duì)比幾組數(shù)據(jù)，結(jié)果如下：

（一）不同種類(lèi)抗沖擊改性劑對(duì)阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影響

由于本實(shí)驗(yàn)選擇的磷腈類(lèi)阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，故選取了三種最滿(mǎn)足其特性的抗沖擊改性劑作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。第一，以丁二烯橡膠為主的阻燃聚碳酸酯材料耐光性數(shù)據(jù)最低，耐水性數(shù)據(jù)最高，其耐水性的品質(zhì)比較固定，因此耐水性佳可以預(yù)料，而丁二烯橡膠中的不飽和雙鍵性能較差，故而影響其耐光性;第二，以丙烯酸酯橡膠為主的ACR阻燃聚碳酸酯材料，這份材料的數(shù)據(jù)參數(shù)與第一種材料剛好相反，其耐光性尚好，但耐水性非常差，出現(xiàn)這種情況的原因大抵是由于丙烯酸酯橡膠的易水解性;第三，以硅橡膠為核的MSiA阻燃聚碳酸酯材料，這種材料在耐光與耐水性能上均尚可，具有前兩種材料共同的優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)而言極差較小。

（二）不同種類(lèi)阻燃劑對(duì)阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影響

根據(jù)現(xiàn)有的理論可知，聚碳酸酯常用的阻燃劑中磺酸鹽類(lèi)物質(zhì)與有機(jī)硅類(lèi)阻燃劑會(huì)影響固定抗沖擊改性劑的實(shí)驗(yàn)效果，畢竟兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有差異。因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)實(shí)條件只有溴化聚碳酸酯阻燃劑和磷腈類(lèi)阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相契合。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，磷腈類(lèi)阻燃劑比溴化聚碳酸酯阻燃劑的實(shí)用性更佳，其耐水性與耐光性均處于中上層級(jí)，經(jīng)分析認(rèn)為，磷腈類(lèi)阻燃劑不容易受紫外線(xiàn)、水的分解，而溴化聚碳酸酯中的溴系因子更容易受到光和水的影響產(chǎn)生酸性物質(zhì)。

（三）不同種類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑對(duì)阻燃聚碳酸酯材料耐光性能的影響

選擇了三種常見(jiàn)的紫外線(xiàn)吸收劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：第一，以苯并三唑?yàn)橹鞯淖贤饩€(xiàn)吸收劑在耐光性檢測(cè)上最弱;第二，以三嗪類(lèi)為主的紫外線(xiàn)吸收劑在耐光性呈中上等級(jí)，比苯并三唑的質(zhì)量要好些，這是因?yàn)槿侯?lèi)的吸收劑不僅活躍與長(zhǎng)波紫外線(xiàn)中，在中波紫外線(xiàn)的優(yōu)勢(shì)也比較突出，尤其在紫外線(xiàn)波長(zhǎng)為280～320nm的時(shí)候;第三，以氰基丙烯酸酯類(lèi)紫外線(xiàn)為主的紫外線(xiàn)吸收劑，這種材料的耐光性是三種材料中最好的，究其原因，氰基丙烯酸酯在紫外線(xiàn)的吸收上能與聚碳酸酯更好的相容。[2]

（四）不同種類(lèi)抗水解助劑對(duì)阻燃聚碳酸酯材料耐水性能的影響

選擇了三種常見(jiàn)的抗水解助劑進(jìn)行了研究，第一，以環(huán)氧類(lèi)抗水解劑為主的材料在耐水性測(cè)試上呈現(xiàn)最差狀態(tài);第二，以單體碳化二亞胺抗水解劑為主的材料在耐水性測(cè)試上略?xún)?yōu)于第一類(lèi)材料;第三，以聚合碳化二亞胺抗水解劑為主的材料在耐水性測(cè)試中效果最佳，數(shù)據(jù)結(jié)果優(yōu)于其他兩種材料。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，這三種材料的性狀差異較大，尤其是環(huán)氧類(lèi)抗水劑，其抗水解性能相對(duì)單一，不具備多元化優(yōu)勢(shì)，二以碳化二亞胺類(lèi)為主的抗水解劑在擴(kuò)鏈作用的基礎(chǔ)上還可以與聚碳酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)化合作用生成穩(wěn)定性較高的化合物，在水實(shí)驗(yàn)中它的降解性明顯要低于環(huán)氧類(lèi)抗水劑，除此之外，由于PC加工溫度略高，聚合性的碳化二亞胺的質(zhì)量更優(yōu)于單體碳化二亞胺，其穩(wěn)定性更高且不會(huì)因?yàn)楦邷匕l(fā)生負(fù)反應(yīng)，故而在性能和質(zhì)量上聚合碳化二亞胺抗水解劑更優(yōu)質(zhì)。[3]

三、結(jié)論與分析

聚碳酸酯對(duì)工業(yè)發(fā)展有重要推動(dòng)作用，作為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的一環(huán)，必須不斷深化技術(shù)改革，提高聚碳酸酯的先進(jìn)性。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)論證才能更好的發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

首先，在抗沖擊改性劑中，以硅橡膠為核心材料在耐水、耐光性上更佳，以丁二烯橡膠為主的材料耐水性佳，以丙烯酸酯橡膠為主的耐光性佳。其次，在阻燃劑中，磷腈類(lèi)阻燃劑的耐光、耐水性明顯優(yōu)于溴化聚碳酸酯阻燃劑。再次，在紫外線(xiàn)吸收劑中，以氰基丙烯酸酯類(lèi)為主的紫外線(xiàn)吸收劑的耐水性、耐光性?xún)?yōu)于其他兩種，苯并三唑類(lèi)材料的耐光性最差。最后，在抗水解助劑中，以聚合碳化二亞胺抗水解劑為主的阻燃聚碳酸酯材料的耐水、耐光性最佳，而環(huán)氧類(lèi)抗水解劑的耐水性最差。綜上，選擇性能最佳的材料才能不斷推動(dòng)聚碳酸酯質(zhì)量，進(jìn)而服務(wù)于工業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪曉東，寧林堅(jiān).溴/銻復(fù)配阻燃ABS體系的耐候性能研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（03）：17-20.

[2]謝影，麻文效，孔祥曌.新型三嗪類(lèi)紫外線(xiàn)吸收劑的合成研究[J].合成纖維工業(yè)，2015（06）：49-52.

[3]郭寶華，丁慧鴿，周明波，等.聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）抗水解性能的研究[J].材料科學(xué)與工藝，2021（03）：312-315.