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，其有良好的性能優勢，被廣泛應用于工程建設中。聚碳酸酯在實際應用中有較高的彈性系數、成型收縮率低，毒副作用小，深受工作人員喜愛。為了進一步發揮其價值，需要在實驗中充分了解聚碳酸酯的耐候性，通過數據對比選擇最佳材料。本文以阻燃聚碳酸酯材料為主，在不用試劑的實驗中印證了其耐候性能，希望能為工作人員提供理論借鑒。

關鍵詞：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，因其優點顯著深受電子電氣行業的喜愛，隨著我國電子工程的發展，對原始材料的性能要求愈來愈嚴格，很多工程塑料必須長時間在外間作業，在長時間的日照、風吹、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現有材料進行剖析。聚碳酸酯本身的耐候性較好，但長時間暴露在室外亦會產生發黃、失去光澤等問題，因此只有不斷對耐候性進行分析才能逐步提高材料品質。[1]

一、實驗部分

實驗主要從四個大模塊進行，分別是抗沖擊改性劑研究、阻燃劑研究、紫外線吸收劑研究、抗水解助劑研究，以此為基礎準備材料設備，采用不同的材料分析其對聚碳酸酯的性能影響力。

（一）實驗原料

按照四大模塊進行選材，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，數量頗多，包括聚甲基丙烯酸甲酯-有機硅氧烷-丙烯酸酯核殼共聚物、單體碳化二亞胺抗水解劑等。

（二）儀器和設備

所用設備有混合機、擠出機、注塑機、試驗機等。

（三）試樣制備

將所需的PC原料與實驗原料在混合機中攪拌均勻，將拌勻物放入擠出機中經機器運作將拌勻物轉化為顆粒狀，由于擠出機在作業時溫度較高，制成的粒料溫度能達到120℃，將其在干燥箱中放置三個小時左右，取出粒料放入注塑機，在高溫下降粒料轉化為標準測試樣條，然后以此為基礎進行性能測試。

二、阻燃聚碳酸酯耐候性能研究

實驗測試完畢后對比幾組數據，結果如下：

（一）不同種類抗沖擊改性劑對阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影響

由于本實驗選擇的磷腈類阻燃劑質量分數為6%，故選取了三種最滿足其特性的抗沖擊改性劑作為實驗對象。第一，以丁二烯橡膠為主的阻燃聚碳酸酯材料耐光性數據最低，耐水性數據最高，其耐水性的品質比較固定，因此耐水性佳可以預料，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，這份材料的數據參數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點，相對而言極差較小。

（二）不同種類阻燃劑對阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影響

根據現有的理論可知，聚碳酸酯常用的阻燃劑中磺酸鹽類物質與有機硅類阻燃劑會影響固定抗沖擊改性劑的實驗效果，畢竟兩者的質量分數有差異。因此根據實驗現實條件只有溴化聚碳酸酯阻燃劑和磷腈類阻燃劑的質量分數相契合。經實驗對比發現，磷腈類阻燃劑比溴化聚碳酸酯阻燃劑的實用性更佳，其耐水性與耐光性均處于中上層級，經分析認為，磷腈類阻燃劑不容易受紫外線、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生酸性物質。

（三）不同種類紫外線吸收劑對阻燃聚碳酸酯材料耐光性能的影響

選擇了三種常見的紫外線吸收劑進行實驗：第一，以苯并三唑為主的紫外線吸收劑在耐光性檢測上最弱;第二，以三嗪類為主的紫外線吸收劑在耐光性呈中上等級，比苯并三唑的質量要好些，這是因為三嗪類的吸收劑不僅活躍與長波紫外線中，在中波紫外線的優勢也比較突出，尤其在紫外線波長為280～320nm的時候;第三，以氰基丙烯酸酯類紫外線為主的紫外線吸收劑，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的吸收上能與聚碳酸酯更好的相容。[2]

（四）不同種類抗水解助劑對阻燃聚碳酸酯材料耐水性能的影響

選擇了三種常見的抗水解助劑進行了研究，第一，以環氧類抗水解劑為主的材料在耐水性測試上呈現最差狀態;第二，以單體碳化二亞胺抗水解劑為主的材料在耐水性測試上略優于第一類材料;第三，以聚合碳化二亞胺抗水解劑為主的材料在耐水性測試中效果最佳，數據結果優于其他兩種材料。經分析發現，這三種材料的性狀差異較大，尤其是環氧類抗水劑，其抗水解性能相對單一，不具備多元化優勢，二以碳化二亞胺類為主的抗水解劑在擴鏈作用的基礎上還可以與聚碳酸酯發生化學反應，通過化合作用生成穩定性較高的化合物，在水實驗中它的降解性明顯要低于環氧類抗水劑，除此之外，由于PC加工溫度略高，聚合性的碳化二亞胺的質量更優于單體碳化二亞胺，其穩定性更高且不會因為高溫發生負反應，故而在性能和質量上聚合碳化二亞胺抗水解劑更優質。[3]

三、結論與分析

聚碳酸酯對工業發展有重要推動作用，作為五大工程塑料中增長速度最快的一環，必須不斷深化技術改革，提高聚碳酸酯的先進性。經過實驗論證才能更好的發現優質材料，實驗結果如下：

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，磷腈類阻燃劑的耐光、耐水性明顯優于溴化聚碳酸酯阻燃劑。再次，在紫外線吸收劑中，以氰基丙烯酸酯類為主的紫外線吸收劑的耐水性、耐光性優于其他兩種，苯并三唑類材料的耐光性最差。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，而環氧類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聚碳酸酯質量，進而服務于工業。

參考文獻：

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

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

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