阻燃聚碳酸酯耐候性能研究

许华

摘 要：聚碳酸酯是一种高分子聚合物，其有良好的性能优势，被广泛应用于工程建设中。聚碳酸酯在实际应用中有较高的弹性系数、成型收缩率低，毒副作用小，深受工作人员喜爱。为了进一步发挥其价值，需要在实验中充分了解聚碳酸酯的耐候性，通过数据对比选择最佳材料。本文以阻燃聚碳酸酯材料为主，在不用试剂的实验中印证了其耐候性能，希望能为工作人员提供理论借鉴。

关键词：阻燃聚碳酸酯;耐候性能;研究

聚碳酸酯是一種综合性能良好的工程塑料，因其优点显著深受电子电气行业的喜爱，随着我国电子工程的发展，对原始材料的性能要求愈来愈严格，很多工程塑料必须长时间在外间作业，在长时间的日照、风吹、雨淋中其自然损耗增高，使用寿命下降。为了使所选材料更具兼容性必须不断对现有材料进行剖析。聚碳酸酯本身的耐候性较好，但长时间暴露在室外亦会产生发黄、失去光泽等问题，因此只有不断对耐候性进行分析才能逐步提高材料品质。[1]

一、实验部分

实验主要从四个大模块进行，分别是抗冲击改性剂研究、阻燃剂研究、紫外线吸收剂研究、抗水解助剂研究，以此为基础准备材料设备，采用不同的材料分析其对聚碳酸酯的性能影响力。

（一）实验原料

按照四大模块进行选材，除第二组阻燃剂研究为两种材料外，其他三组的材料均为三种，数量颇多，包括聚甲基丙烯酸甲酯-有机硅氧烷-丙烯酸酯核壳共聚物、单体碳化二亚胺抗水解剂等。

（二）仪器和设备

所用设备有混合机、挤出机、注塑机、试验机等。

（三）试样制备

将所需的PC原料与实验原料在混合机中搅拌均匀，将拌匀物放入挤出机中经机器运作将拌匀物转化为颗粒状，由于挤出机在作业时温度较高，制成的粒料温度能达到120℃，将其在干燥箱中放置三个小时左右，取出粒料放入注塑机，在高温下降粒料转化为标准测试样条，然后以此为基础进行性能测试。

二、阻燃聚碳酸酯耐候性能研究

实验测试完毕后对比几组数据，结果如下：

（一）不同种类抗冲击改性剂对阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影响

由于本实验选择的磷腈类阻燃剂质量分数为6%，故选取了三种最满足其特性的抗冲击改性剂作为实验对象。第一，以丁二烯橡胶为主的阻燃聚碳酸酯材料耐光性数据最低，耐水性数据最高，其耐水性的品质比较固定，因此耐水性佳可以预料，而丁二烯橡胶中的不饱和双键性能较差，故而影响其耐光性;第二，以丙烯酸酯橡胶为主的ACR阻燃聚碳酸酯材料，这份材料的数据参数与第一种材料刚好相反，其耐光性尚好，但耐水性非常差，出现这种情况的原因大抵是由于丙烯酸酯橡胶的易水解性;第三，以硅橡胶为核的MSiA阻燃聚碳酸酯材料，这种材料在耐光与耐水性能上均尚可，具有前两种材料共同的优点，相对而言极差较小。

（二）不同种类阻燃剂对阻燃聚碳酸酯材料耐候性能的影响

根据现有的理论可知，聚碳酸酯常用的阻燃剂中磺酸盐类物质与有机硅类阻燃剂会影响固定抗冲击改性剂的实验效果，毕竟两者的质量分数有差异。因此根据实验现实条件只有溴化聚碳酸酯阻燃剂和磷腈类阻燃剂的质量分数相契合。经实验对比发现，磷腈类阻燃剂比溴化聚碳酸酯阻燃剂的实用性更佳，其耐水性与耐光性均处于中上层级，经分析认为，磷腈类阻燃剂不容易受紫外线、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响产生酸性物质。

（三）不同种类紫外线吸收剂对阻燃聚碳酸酯材料耐光性能的影响

选择了三种常见的紫外线吸收剂进行实验：第一，以苯并三唑为主的紫外线吸收剂在耐光性检测上最弱;第二，以三嗪类为主的紫外线吸收剂在耐光性呈中上等级，比苯并三唑的质量要好些，这是因为三嗪类的吸收剂不仅活跃与长波紫外线中，在中波紫外线的优势也比较突出，尤其在紫外线波长为280～320nm的时候;第三，以氰基丙烯酸酯类紫外线为主的紫外线吸收剂，这种材料的耐光性是三种材料中最好的，究其原因，氰基丙烯酸酯在紫外线的吸收上能与聚碳酸酯更好的相容。[2]

（四）不同种类抗水解助剂对阻燃聚碳酸酯材料耐水性能的影响

选择了三种常见的抗水解助剂进行了研究，第一，以环氧类抗水解剂为主的材料在耐水性测试上呈现最差状态;第二，以单体碳化二亚胺抗水解剂为主的材料在耐水性测试上略优于第一类材料;第三，以聚合碳化二亚胺抗水解剂为主的材料在耐水性测试中效果最佳，数据结果优于其他两种材料。经分析发现，这三种材料的性状差异较大，尤其是环氧类抗水剂，其抗水解性能相对单一，不具备多元化优势，二以碳化二亚胺类为主的抗水解剂在扩链作用的基础上还可以与聚碳酸酯发生化学反应，通过化合作用生成稳定性较高的化合物，在水实验中它的降解性明显要低于环氧类抗水剂，除此之外，由于PC加工温度略高，聚合性的碳化二亚胺的质量更优于单体碳化二亚胺，其稳定性更高且不会因为高温发生负反应，故而在性能和质量上聚合碳化二亚胺抗水解剂更优质。[3]

三、结论与分析

聚碳酸酯对工业发展有重要推动作用，作为五大工程塑料中增长速度最快的一环，必须不断深化技术改革，提高聚碳酸酯的先进性。经过实验论证才能更好的发现优质材料，实验结果如下：

首先，在抗冲击改性剂中，以硅橡胶为核心材料在耐水、耐光性上更佳，以丁二烯橡胶为主的材料耐水性佳，以丙烯酸酯橡胶为主的耐光性佳。其次，在阻燃剂中，磷腈类阻燃剂的耐光、耐水性明显优于溴化聚碳酸酯阻燃剂。再次，在紫外线吸收剂中，以氰基丙烯酸酯类为主的紫外线吸收剂的耐水性、耐光性优于其他两种，苯并三唑类材料的耐光性最差。最后，在抗水解助剂中，以聚合碳化二亚胺抗水解剂为主的阻燃聚碳酸酯材料的耐水、耐光性最佳，而环氧类抗水解剂的耐水性最差。综上，选择性能最佳的材料才能不断推动聚碳酸酯质量，进而服务于工业。

参考文献：

[1]汪晓东，宁林坚.溴/锑复配阻燃ABS体系的耐候性能研究[J].北京化工大学学报，2018（03）：17-20.

[2]谢影，麻文效，孔祥曌.新型三嗪类紫外线吸收剂的合成研究[J].合成纤维工业，2015（06）：49-52.

[3]郭宝华，丁慧鸽，周明波，等.聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）抗水解性能的研究[J].材料科学与工艺，2021（03）：312-315.