一種阻燃pc塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輕工、化工材料的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種阻燃PC塑料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高分子材料(包括塑料、橡膠和合成纖維等)與水泥、金屬、木材被稱為國民經(jīng)濟(jì)四 大材料。高分子材料具有良好的成型性、絕緣性和耐酸堿性等性能，在四大材料中發(fā)展最 快。高分子材料被廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。但是，普通的高分子材料都有一個致 命的缺點(diǎn)：即在高溫下易分解、燃燒，同時在燃燒過程中還會生成大量的濃煙和有毒有害氣 體，嚴(yán)重危害人們的生命財產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。因此，預(yù)防火災(zāi)，是現(xiàn)代社會安全的一個重要主 題，提高高分子材料的阻燃性能成為了其應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)之一。
[0003] 聚碳酸酯(PC)塑料因具有良好的阻燃性、低密度、低成本、良好的綜合性能等優(yōu)越 的特性適用于墻壁開關(guān)、插座、管材、塑殼斷路器、電機(jī)部件、板材等領(lǐng)域。近年來，國內(nèi)外也 有不少生產(chǎn)企業(yè)開始研究開發(fā)出阻燃PC塑料，但目前用于制備阻燃PC塑料而添加的阻燃劑 以鹵系阻燃劑較多，使得所制備的阻燃PC塑料在長期使用過程中尤其是燃燒過程中會產(chǎn)生 鹵化氫的有毒物質(zhì)，對人們的健康和人類環(huán)境都會造成極大的傷害。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的阻 燃PC塑料的阻燃性能還有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種環(huán)保型的、且阻燃 性能得到較大提高的阻燃PC塑料。
[0005] 本發(fā)明的目的之二在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種環(huán)保型的阻燃PC 塑料的制備方法，該制備方法所制得的阻燃PC塑料相較于現(xiàn)有技術(shù)的PC塑料的阻燃性能得 到了較大的提高。
[0006] 為達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0007] 提供一種阻燃PC塑料，包括以下重量百分比的組份： 聚碳酸酯 80~95% 自制的阻燃劑 5%~20%; 所述自制的阻燃劑是由含硼有機(jī)硅樹脂和水滑石復(fù)合而成，并為層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合物。
[0008] 所述含硼有機(jī)硅樹脂具有式I表示的結(jié)構(gòu)： 式I;
所述含硼有機(jī)硅樹脂的重均分子量為1500~2000,平均聚合度為5~10。
[0009] 為達(dá)到上述目的之二，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0010] 提供一種阻燃PC塑料的制備方法，它包括以下步驟： 第一步，自制的阻燃劑的制備： 步驟一，含硼有機(jī)硅樹脂和水滑石的制備： 含硼有機(jī)硅樹脂的制備：由硅氧烷單體、硼酸、有機(jī)溶劑、水和催化劑反應(yīng)制備含硼有 機(jī)硅樹脂； 水滑石的制備：由鋁鹽、鎂鹽和十二烷基苯磺酸鈉制備而成； 步驟二，將步驟一制得的水滑石過濾洗滌為中性;將含硼有機(jī)硅樹脂用有機(jī)溶劑溶解， 得到溶解混合物，然后將洗滌為中性的水滑石加入到溶解混合物中，通過脫水縮合將水滑 石和含硼有機(jī)硅樹脂進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)，即制得所述阻燃劑； 第二步，將第一步制得的自制的阻燃劑與配方量的聚碳酸酯混合后，進(jìn)行熔融造粒，然 后擠壓成型，即制得阻燃PC塑料。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟一含硼有機(jī)硅樹脂的制備步驟如下： 步驟A，水解反應(yīng):將苯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、硼酸和有機(jī)溶劑混合 后，再加入催化劑和水，在一定溫度下水解反應(yīng)一定時間，得到水解液； 步驟B，縮聚反應(yīng):將步驟A制得的水解液通過減壓蒸餾進(jìn)行縮聚反應(yīng)，制得所述含硼有 機(jī)硅樹脂。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述步驟A的水解反應(yīng)步驟中，所述苯基三乙氧基硅烷和所述二 甲基二乙氧基硅烷的摩爾比為1:1; 所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的總物質(zhì)的量與所述硼酸之間的 摩爾比為1~4:1; 所述有機(jī)溶劑為無水乙醇;所述無水乙醇與所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙 氧基硅烷的總體積的體積比為1~3:2~4; 所述水的用量占所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷完全水解所需的 水用量的摩爾百分比為45%~55%; 所述催化劑為摩爾濃度是2mol/L~3mol/L的鹽酸;所述鹽酸的體積用量占所述苯基三 乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的總體積的4%~6%; 所述水解反應(yīng)的溫度為70°C~80°C，所述水解反應(yīng)的時間為lh~2h。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述步驟B的縮聚反應(yīng)步驟中，所述縮聚反應(yīng)分為第一反應(yīng)階段 和第二反應(yīng)階段;所述第一反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度為70°C~80°C，所述第一反應(yīng)階段的反應(yīng)時 間為lh~2h;所述第二反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度為110°C~120°C，所述第二反應(yīng)階段的反應(yīng)時間 為0.5h~lh; 所述減壓蒸餾的壓強(qiáng)為〇. 〇3MPa~0. lOMPa。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟一水滑石的制備步驟中，所述水滑石是由硝 酸鋁、硝酸鎂、十二烷基苯磺酸鈉和水混合后，先在40°060°C下反應(yīng)0.3h~0.8h，再升溫至 60°C~80°C反應(yīng)22h~26h，制得水滑石； 所述水滑石中，鎂離子和鋁離子的摩爾比為1~3:1，鎂離子、鋁離子和鈉離子三者總的 摩爾濃度為〇.2M~0.5M; 所述水滑石的pH值為10.5~10.7。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟二中，將含硼有機(jī)硅樹脂用無水乙醇溶解后， 得到溶解混合物，然后將洗滌為中性的水滑石加入到溶解混合物中，在攪拌的條件下，于60 °C~80°C下通過脫水縮合將水滑石和含硼有機(jī)硅樹脂進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)22h~26h，得到反應(yīng)混合 物，然后對反應(yīng)混合物進(jìn)行離心過濾，并洗滌至中性，然后于-50°C~-70°C下進(jìn)行冷凍干燥， 即制得所述阻燃劑； 所述第一步的步驟二中，所述含硼有機(jī)硅樹脂和所述水滑石的質(zhì)量比為3~5:5~7。
[0016] 上述技術(shù)方案中，所述第二步中，將步驟一制得的自制的阻燃劑與配方量的聚碳 酸酯在轉(zhuǎn)矩流變儀中混合并熔融造粒，然后在平板硫化機(jī)中擠壓成型，即制得阻燃PC塑料。
[0017] 上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)矩流變儀設(shè)置有六個加溫區(qū)，各加溫區(qū)的溫度分別設(shè)置 為:一區(qū)溫度170°C~185°C，二區(qū)溫度175°C~180°C，三區(qū)溫度175°C~180°C，四區(qū)溫度175°0 180°C，五區(qū)溫度 175°C~180°C，六區(qū)溫度 180°C~185°C; 所述平板硫化機(jī)設(shè)置有三個加溫區(qū)，各加溫區(qū)溫度分別設(shè)置為：一區(qū)溫度210°0220 °C，二區(qū)溫度 210°C~220°C，三區(qū)溫度 210°C~220°C。
[0018] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃劑是由含硼有機(jī)硅樹脂 和水滑石復(fù)合而成，不含有鹵系元素，能夠使得本發(fā)明所制備的阻燃PC塑料在長期使用過 程中尤以及燃燒過程中均不會產(chǎn)生鹵化氫的有毒物質(zhì)，從而能夠避免對人們的健康和人類 環(huán)境造成傷害，因此，本發(fā)明制得的一種阻燃PC塑料是一種環(huán)保型的阻燃PC塑料。
[0019] (2)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃劑是由含硼有機(jī)硅 樹脂和水滑石復(fù)合而成，是由含硼有機(jī)硅樹脂和水滑石復(fù)合而成，其中，含硼有機(jī)硅樹脂因 同時含有硼和硅兩種阻燃元素而具有良好的阻燃性能，而水滑石本身屬于無機(jī)阻燃劑，本 申請通過含硼有機(jī)硅樹脂中羥基與水滑石層板上的羥基進(jìn)行脫水縮合，使得含硼有機(jī)硅樹 脂接枝水滑石，進(jìn)而合成一種由有機(jī)材料與無機(jī)材料復(fù)合的協(xié)效型的自制的阻燃劑。該自 制的阻燃劑，與水滑石或含硼有機(jī)硅樹脂相比，均具有更加優(yōu)異的阻燃性能;并且，該自制 的阻燃劑，與水滑石相比，由于是由含硼有機(jī)硅樹脂和水滑石復(fù)合而成，因此，該自制的阻 燃劑與聚碳酸酯的相容性非常好，并且具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。即，本發(fā)明的一種阻燃PC塑 料，組份中的聚碳酸酯與自制的阻燃劑之間既具有很好的相容性，又能夠使得該阻燃PC塑 料的阻燃性能與現(xiàn)有技術(shù)中的同類產(chǎn)品相比，得到了較大的提高。
[0020] (3)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料的制備方法，具有制備方法簡單，生產(chǎn)成本低， 且能夠適用于大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的一種阻燃PC塑料的斷層面的掃描電子顯微鏡分析圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的一種阻燃PC