專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法，屬于阻燃技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)工程塑料是使用增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料，它本身具有良好 的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。聚碳酸酯本身可燃，并且會(huì)有帶火焰的熔滴滴下，引燃下面的材 料。隨著電子、電器產(chǎn)品等對(duì)阻燃性能要求的提高，其阻燃改性研究越來(lái)越受重視。目前常 用的阻燃劑有鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑等。但是由于鹵系阻燃劑的環(huán)境污染問(wèn)題，越來(lái)越多 的高效含鹵阻燃劑被禁用，尤其是在西歐、日本、北美等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)。有機(jī)磷酸酯是一類(lèi)被廣泛應(yīng)用的無(wú)鹵阻燃劑，但其本身分解溫度較低，雖然添加 量為5% 10%時(shí)對(duì)PC有較好的阻燃作用，但是單獨(dú)添加時(shí)會(huì)對(duì)機(jī)械性能損害很大?；\形低聚硅倍半氧燒(polyhedraloligomeric silsesquioxanes，P0SS，也稱(chēng)為 硅倍半氧烷)是一種具有納米尺寸的三維籠形結(jié)構(gòu)的有機(jī)_無(wú)機(jī)雜化材料，同時(shí)具有有機(jī) 材料和無(wú)機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)。因此，P0SS在聚合物阻燃、催化劑、印刷、電化學(xué)等諸多領(lǐng)域有著 廣泛的應(yīng)用。例如，在聚合物阻燃領(lǐng)域，P0SS可以通過(guò)共混、接枝、交聯(lián)和共聚等多種手段 添加到聚合物中，以提高聚合物的熱穩(wěn)定性、抗氧化性，降低化合物的燃燒性。本發(fā)明中含磷籠形低聚硅倍半氧烷其結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(0H)m，其中TzRlSiOuimW 制備方法見(jiàn)專(zhuān)利號(hào)為201010128415. 9的專(zhuān)利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決鹵系阻燃劑的環(huán)境污染問(wèn)題以及有機(jī)磷酸酯分解溫度 低且單獨(dú)添加時(shí)對(duì)機(jī)械性能損害大的問(wèn)題，提出一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物，利用含磷的籠形或者梯形或者無(wú)規(guī)交聯(lián) 結(jié)構(gòu)的低聚硅倍半氧烷作為阻燃劑阻燃PC，以無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物的總質(zhì)量計(jì)，其各 組分的質(zhì)量百分含量為聚碳酸酯89% 98%含磷低聚硅倍半氧烷 10%抗熔滴劑0.1% 0.5%抗氧化劑0.4% 1.0%上述含磷低聚硅倍半氧烷的結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(0H)m，其結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)1)含磷籠形低聚硅倍半氧烷其結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n (OH) m，其中T = RSiO, 5_ffl/2n, 4彡n彡12,0彡m彡4 ；2)含磷梯形或無(wú)規(guī)交聯(lián)的低聚硅倍半氧烷其結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(0H)m，其中T = RSi0L5_m/2n, n 彡 4, m 彡 0 ；
其中T = RSiOL5_m/2n，R為R1、R2、R3或三者的任意組合，其中Rl，R2和R3基團(tuán)的
結(jié)構(gòu)式如下所示 上述抗熔滴劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙 烯)，優(yōu)選具有形成纖維能力、平均分子量為IX 105 2X 107的聚四氟乙烯；上述的抗氧化劑為酚類(lèi)抗氧劑1010、亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168或兩者的混合物。本發(fā)明的一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物的制備方法，其具體制備步驟為將聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴劑和抗氧化劑混合均勻后，將混合物通 過(guò)雙螺桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料。上述熔融、混煉、擠出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240 265°C ；干燥溫 度為120°C。將得到的無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料通過(guò)注塑機(jī)注塑成型，用于應(yīng)用或測(cè)試， 注塑機(jī)成型時(shí)各區(qū)段溫度應(yīng)控制在250 275°C。有益效果本發(fā)明采用含磷籠形或者梯形或者無(wú)規(guī)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的低聚硅倍半氧烷為阻燃劑，其 阻燃性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，使所得的聚碳酸酯組合物在不含鹵素同時(shí)具有較高的熱變形溫度、 良好的阻燃性能和良好的機(jī)械性能。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍并不 局限于實(shí)施例所涉及的范圍。實(shí)施例1將97. 3份聚碳酸酯(牌號(hào)PC2805，拜耳材料科技貿(mào)易(上海)有限公司產(chǎn)品)、 2份含磷籠形低聚硅倍半氧烷、0. 4份抗氧劑1010、0. 3份聚四氟乙烯分散混合后，通過(guò)雙螺 桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料；熔融、混煉、擠 出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240、250、260、265、255、2451;干燥溫度為120°C ； 然后將無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料通過(guò)注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)成型時(shí)各區(qū)段溫度應(yīng)控 制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量為3X105;含磷籠形低聚硅倍半氧烷 為A和B的混合物；其中A的結(jié)構(gòu)式為T(mén)8，其中T = RlSiOL5,其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式(1)，B的結(jié)構(gòu) 式為T(mén)jOHh，其中T = RlSi013/9，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式(2) 實(shí)施例2將95. 1份聚碳酸酉 份含磷籠形低聚硅倍半氧烷、0. 2份抗氧劑168、0. 4份抗氧劑1010、0. 3份聚四氟乙烯分散 混合后，通過(guò)雙螺桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒 料；熔融、混煉、擠出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240、250、260、265、255、245°C ； 干燥溫度為120°C ；然后將無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料通過(guò)注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)成型 時(shí)各區(qū)段溫度應(yīng)控制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量為3X105 ；含磷籠 形低聚硅倍半氧烷為A和B的混合物；其中A的結(jié)構(gòu)式為T(mén)8，其中T = RlSiO,5，B的結(jié)構(gòu)式 為！^⑴田丨，其中T = RlSi013/9。實(shí)施例3將93. 1份聚碳酸酯(牌號(hào)PC2805，拜耳材料科技貿(mào)易(上海)有限公司產(chǎn)品)、6 份含磷籠形低聚硅倍半氧烷、0. 2份抗氧劑168、0. 4份抗氧劑1010、0. 3份聚四氟乙烯分散 混合后，通過(guò)雙螺桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒 料；熔融、混煉、擠出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240、250、260、265、255、245°C ； 干燥溫度為120°C ；然后將無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料通過(guò)注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)成型 時(shí)各區(qū)段溫度應(yīng)控制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量為3X105 ；含磷籠 形低聚硅倍半氧烷為A和B的混合物；其中A的結(jié)構(gòu)式為T(mén)8，其中T = RlSiO,5，B的結(jié)構(gòu)式 為！^⑴田丨，其中T = RlSi013/9。實(shí)施例4將93. 3份聚碳酸酯(牌號(hào)PC2805，拜耳材料科技貿(mào)易(上海)有限公司產(chǎn)品)、6 份含梯形低聚硅倍半氧烷、0. 4份抗氧劑168、0. 3份聚四氟乙烯分散混合后，通過(guò)雙螺桿機(jī) 熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料；熔融、混煉、擠出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240、250、260、265、255、245°C ；干燥溫度為120°C ；然 后將無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料通過(guò)注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)成型時(shí)各區(qū)段溫度應(yīng)控制 在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量為3X105;含磷梯形低聚硅倍半氧烷為 T8(0H)4，其中T = RlSiO,25，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式(3)
(3) 實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所制備的組合物按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸注塑成測(cè) 試所需樣條。按照GB 1634-2004的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試熱變形溫度；按照ASTM D638的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)煨?能；按照ASTM D790的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試彎曲性能；按照ISBN 0762900822的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣條進(jìn)行UL-94 可燃性實(shí)驗(yàn)。純PC和各實(shí)施例組合物性能測(cè)試結(jié)果如表1所示表1.純PC和各實(shí)施例組合物性能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于利用含磷的籠形或者梯形或者無(wú)規(guī)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的低聚硅倍半氧烷作為阻燃劑阻燃PC，以無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物的總質(zhì)量計(jì)，其各組分的質(zhì)量百分含量為聚碳酸酯89％～98％含磷低聚硅倍半氧烷 1％～10％抗熔滴劑0.1％～0.5％抗氧化劑0.4％～1.0％上述含磷低聚硅倍半氧烷的結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(OH)m，其結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)1)含磷籠形低聚硅倍半氧烷其結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(OH)m，其中T＝RSiO1.5-m/2n，4≤n≤12，0≤m≤4；2)含磷梯形或交聯(lián)的低聚硅倍半氧烷其結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(OH)m，其中T＝RSiO1.5-m/2n，n≥4，m≥0；其中T＝RSiO1.5-m/2n，R為R1、R2、R3或三者的任意組合，其中R1，R2和R3基團(tuán)的結(jié)構(gòu)式如下所示上述抗熔滴劑為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙烯)，優(yōu)選具有形成纖維能力、平均分子量為1×105～2×107的聚四氟乙烯；上述的抗氧化劑為酚類(lèi)抗氧劑1010、亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑168或兩者的混合物。FSA00000128244000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于含磷籠形低聚 硅倍半氧烷，m = 0，η = 8時(shí)的結(jié)構(gòu)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于含磷籠形低聚 硅倍半氧烷，m = 1，η = 9時(shí)的結(jié)構(gòu)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于含磷梯形或交 聯(lián)低聚硅倍半氧烷，m = 4，η = 8時(shí)的結(jié)構(gòu)式為
5.一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物的制備方法，其特征在于其具體制備步驟為 將聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴劑和抗氧化劑混合均勻后，將混合物通過(guò)雙螺桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料；其中熔融、 混煉、擠出過(guò)程中，雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)段溫度應(yīng)為240 265°C ；干燥溫度為120°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法，屬于阻燃技術(shù)領(lǐng)域。利用含磷的籠形或者梯形或者無(wú)規(guī)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的低聚硅倍半氧烷作為阻燃劑阻燃PC，將聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴劑和抗氧化劑混合后通過(guò)雙螺桿機(jī)熔融、混煉、擠出、冷卻、切粒、干燥，得到無(wú)鹵阻燃聚碳酸酯組合物粒料。含磷籠形或梯形或無(wú)規(guī)交聯(lián)低聚硅倍半氧烷的結(jié)構(gòu)通式為T(mén)n(OH)m，T＝RSiO1.5-m/2n，R為R1、R2、R3或三者的任意組合，本發(fā)明采用含磷籠形或者梯形或者無(wú)規(guī)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的低聚硅倍半氧烷為阻燃劑，其阻燃性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，使所得的聚碳酸酯組合物在不含鹵素同時(shí)具有較高的熱變形溫度、良好的阻燃性能和良好的機(jī)械性能。
文檔編號(hào)C08K5/549GK101851408SQ20101017549
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者張文超, 李向梅, 楊榮杰 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)