本發(fā)明涉及高分子材料，具體涉及一種無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、pc樹(shù)脂阻燃性?xún)?yōu)異，本身可以達(dá)到ul?v-2等級(jí)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)，其極限氧指數(shù)高達(dá)21％-24％，但是pc樹(shù)脂在燃燒過(guò)程中易熔滴，在阻燃改性中通常需要添加高分子量的聚四氟乙烯(ptfe)作為抗滴落劑，才能達(dá)到v-0等級(jí)的阻燃要求。然而，作為核心阻燃體系成分的ptfe在聚合過(guò)程中不可避免的含有全氟和多氟烷基化合物(pfas)。其化學(xué)結(jié)構(gòu)(c-f鍵)極其穩(wěn)定，能夠經(jīng)受高溫、光照、化學(xué)作用、微生物作用以及高等脊椎動(dòng)物的代謝作用，被稱(chēng)為“永久性的化學(xué)品”，會(huì)在人類(lèi)身體中產(chǎn)生永久性積累，對(duì)健康構(gòu)成直接威脅。同時(shí)研究表明，pfas的污染正在加劇全球生物多樣性危機(jī)。

2、隨著對(duì)pfas潛在影響認(rèn)識(shí)的深入，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，全球范圍內(nèi)對(duì)pfas的管控將越來(lái)越嚴(yán)格。這將推動(dòng)相關(guān)行業(yè)尋求和開(kāi)發(fā)pfas的替代材料，以確保產(chǎn)品的環(huán)境可持續(xù)性?？茖W(xué)家們正在進(jìn)行pc/abs新阻燃體系的研究，期望pc/abs新阻燃體系能夠替代ptfe帶來(lái)的空缺。目前比較成功的案例為硅共聚pc，有機(jī)硅阻燃劑等有機(jī)硅阻燃體系，但是該類(lèi)體系將增加天量的改性成本。也有使用帶有阻燃協(xié)效作用的填料，如玻璃纖維、滑石粉、納米蒙脫土、硅灰石等，但是這類(lèi)體系雖然也能達(dá)到穩(wěn)定的阻燃效果，但是沖擊強(qiáng)度低，影響終端的使用。

3、中國(guó)專(zhuān)利cn107663366a公開(kāi)了一種碳納米管增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃pc/abs復(fù)合材料及其成型品，該復(fù)合材料按重量份數(shù)表示包括pc樹(shù)脂、abs樹(shù)脂、阻燃劑、表面處理后的碳鈉米管以及增強(qiáng)材料，其中增強(qiáng)材料包括有二氧化硅，該無(wú)鹵阻燃pc/abs復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，彎曲強(qiáng)度及彎曲模量能夠提升約30％，缺口沖擊強(qiáng)度能夠提升20％以上且同時(shí)具有v-0等級(jí)的阻燃性能，但是該復(fù)合材料并未能有效應(yīng)對(duì)無(wú)pfas(全氟烷基化合物)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了提供一種無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物及其制備方法與應(yīng)用，克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)氟阻燃pc體系的改性成本高、沖擊強(qiáng)度低、熔體強(qiáng)度低、阻燃等級(jí)不高的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一方面，本發(fā)明提供一種無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物，包括以下重量份的組分：

4、

5、優(yōu)選地，所述pc樹(shù)脂為水桶級(jí)pc，所述pc樹(shù)脂在300℃，1.2kg載荷下的熔融指數(shù)為2-5g/10min。

6、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水桶級(jí)pc樹(shù)脂指的是可以用于制造飲用水桶的聚碳酸酯pc材料，這種材料需要滿(mǎn)足食品接觸安全標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)異的透明性、耐熱性、耐沖擊性，以及尺寸穩(wěn)定性。

7、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述pc樹(shù)脂的熔融指數(shù)為2-3g/10min，提高熔體強(qiáng)度，減少燃燒過(guò)程中熔滴。

8、優(yōu)選地，所述磷腈阻燃劑的磷含量大于13wt％。

9、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述磷腈阻燃劑包括六苯氧基環(huán)磷腈。

10、優(yōu)選地，所述氣相二氧化硅的粒徑在150nm-350nm之間。

11、優(yōu)選地，所述氣相二氧化硅的比表面積在150-400m2/g之間。

12、優(yōu)選地，所述多壁碳納米管的直徑為10nm-20nm。

13、優(yōu)選地，所述多壁碳納米管的比表面積為200-400m2/g。

14、優(yōu)選地，所述有機(jī)硅化合物選自八苯基環(huán)四硅氧烷，籠形聚倍半硅氧烷中的一種或多種。

15、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述有機(jī)硅阻燃劑的苯基取代甲基率為80％以上。

16、優(yōu)選地，所述增韌劑為含硅丙烯酸酯類(lèi)核殼增韌劑。

17、進(jìn)一步優(yōu)選地，有機(jī)硅丙烯酸酯橡膠作為內(nèi)核，其含量為50wt％-65wt％。

18、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述含硅丙烯酸酯類(lèi)核殼增韌劑的外殼為甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。

19、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述有機(jī)硅丙烯酸酯橡膠粒徑為150nm-300nm。

20、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述有機(jī)硅丙烯酸酯橡膠的硅含量為30wt％-70wt％。

21、優(yōu)選地，所述助劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、受阻酚類(lèi)抗氧劑、亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑、乙撐雙硬脂酸酰胺、聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、苯并三唑類(lèi)uv吸收劑中的一種或多種的混合物。

22、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑包括環(huán)氧基硅烷，乙烯基硅烷，氨基硅烷，甲基丙烯酰氧基硅烷。

23、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑包括單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑、單烷氧基焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑、整合型鈦酸酯偶聯(lián)劑、配位體型鈦酸酯偶聯(lián)劑。

24、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述受阻酚類(lèi)抗氧劑包括irganox?1076，irganox?1010，irganox1098，irganox?300，irganox?1790，irganox?b900。

25、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑包括irgafos?168，irgafos?626，irgafos619，irgafos?p-epq，irgafos?9228。

26、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述苯并三唑類(lèi)uv吸收劑包括uv-p，uv-329，uv234，uv-326，uv-360，uv-327。

27、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述的無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物的制備方法，包括以下步驟：

28、s1、按重量份稱(chēng)取各組分，并將其混合均勻得到混合原料；

29、s2、將步驟s1得到的混合原料通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)剪切和混煉，混合原料經(jīng)過(guò)熔化、復(fù)合再經(jīng)擠出、拉條、冷卻后切粒得到所述的無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物；所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為(35-50):1，螺桿轉(zhuǎn)速為300～500轉(zhuǎn)/分鐘，擠出溫度為260-280℃。

30、優(yōu)選地，所述混合在高速混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行。

31、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min～500轉(zhuǎn)/min。

32、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長(zhǎng)徑比為40:1.

33、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述螺桿轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘。

34、第三方面，本發(fā)明還提供一種上述的無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物在新能源電池、汽車(chē)、電子產(chǎn)品、家具裝飾、辦公設(shè)備中的應(yīng)用。

35、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可用于新能源電池、汽車(chē)、電子產(chǎn)品、家具裝飾、辦公設(shè)備中黑色特定部件的制造。

36、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)電池充電器的制造中。

37、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可用于制造汽車(chē)內(nèi)黑色飾件如儀表板、門(mén)板等，汽車(chē)外部黑色部件如保險(xiǎn)杠、輪轂蓋等，汽車(chē)電子設(shè)備外殼如車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通信設(shè)備等。

38、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等的外殼、底座和鍵盤(pán)等黑色部件中。

39、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可用于桌子、椅子、沙發(fā)的框架和支撐部件的制造中。

40、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)氟阻燃pc樹(shù)脂組合物可用于打印機(jī)和復(fù)印機(jī)的黑色部件的制造中，如外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，提供耐熱和阻燃保護(hù)。

41、本發(fā)明的目的在于通過(guò)氣相二氧化硅和碳納米管與少量有機(jī)硅阻燃協(xié)效，能夠有效防止燃燒過(guò)程中的熔滴，而且氣相二氧化硅和碳納米管組成的雙納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)提高熔體強(qiáng)度尤為顯著，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)低成本的黑色特定應(yīng)用的無(wú)鹵無(wú)氟阻燃pc解決方案，同時(shí)還具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

43、(1)本發(fā)明主要通過(guò)氣相二氧化硅和多壁碳納米管組成的雙納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，防止pc在燃燒過(guò)程中的熔滴現(xiàn)象，結(jié)合少量有機(jī)硅阻燃劑，大大提升了整體阻燃的等級(jí)，降低了無(wú)氟阻燃pc體系的改性成本，同時(shí)具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

44、(2)本發(fā)明通過(guò)氣相二氧化硅和碳納米管組成的雙納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠大大提高阻燃體系的熔體強(qiáng)度從而有效防止在燃燒過(guò)程中的熔滴現(xiàn)象。

45、(3)本發(fā)明通過(guò)氣相二氧化硅和碳納米管與少量有機(jī)硅阻燃劑之間的協(xié)同作用，能夠?qū)崿F(xiàn)v-0阻燃等級(jí)，同時(shí)保持優(yōu)異的力學(xué)性能，具有較好的沖擊強(qiáng)度。

46、(4)本發(fā)明提供一種相對(duì)低成本的黑色特定應(yīng)用(碳納米管自帶黑色屬性)的無(wú)鹵無(wú)氟阻燃pc解決方案，適合應(yīng)用于新能源電池、辦公設(shè)備、電子電氣、家電、汽車(chē)等領(lǐng)域。