CN107641308A

CN107641308A - 一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN107641308A
Application number: CN201710931319.XA
Authority: CN
Inventors: 王标兵; 蒋季成
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2018-01-30

Abstract

本发明公开了一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法，属于高分子改性技术领域。具有如下原料配方：聚碳酸树脂100份、无卤膨胀型阻燃剂0.01‑30份、抗滴落剂0.1‑1份、抗氧剂：0.2‑2份、其它助剂0.01～10份。本发明克服了聚碳酸酯中添加卤素阻燃剂对环境和人体的危害，磷腈类衍生物中磷‑氮‑硅协同阻燃效应提高了聚碳酸酯的阻燃性能，可以达到VL‑94V‑0，且只需少量加入磷腈衍生物阻燃剂，便可达到良好的阻燃效果，大大降低生产成本。

Description

一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子改性技术领域，更具体地说涉及一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)具有优良的透光性、较高的冲击强度和玻璃化转变温度、较好的电绝缘性、耐候性等，广泛应用于建筑、电子电气设备、交通、光学器件等等。由于聚碳酸酯易燃，大大限制其应用领域，因此，必须对其进行阻燃改性。

曾广泛运用的卤系阻燃剂虽然价格便宜，但在燃烧过程中会生成有毒气体、致癌物质等，导致二次污染，并危害人类身体健康，因此，卤系阻燃剂在世界范围内已被逐步静止使用。为此，新型无卤阻燃剂的研发备受青睐。

无机与有机阻燃剂各有优缺点。无机阻燃剂廉价、环保，但与有机聚合物的亲和性较差、界面结合力小、分散性差等缺点，从而影响其阻燃效果。而有机阻燃剂存在耐热性差、燃烧有滴落等缺点。因此将两者相结合，所得的新型阻燃剂的优缺点相互弥补，从而制得达到阻燃效果更好的新型阻燃剂。

环磷腈衍生物阻燃剂是一类典型的有机——无机杂化阻燃剂，具有两者的优点，其阻燃性能也不可估量，因此对于环三磷腈衍生物阻燃剂的研究是很有必要的。我国已经公开了很多研究这类阻燃剂的专利，如进入商业邻域的六苯氧基环三磷腈的制备。磷腈衍生物作为阻燃助剂协效成分添加到环氧树脂中的研究已有报道，但是将其作为阻燃剂主体成分应用到聚碳酸酯中的研究仍是不多见的。

发明内容

一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，按重量份数计，具有如下原料配方：

聚碳酸树脂：100份；

无卤膨胀型阻燃剂：0.01-10份；

抗滴落剂：0.1-1份；

抗氧剂：0.2-2份；

其它助剂：0.01～10份。

所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯(主链只含芳基的聚碳酸酯，如双酚A聚碳酸酯)或芳香族聚碳酸酯与脂肪族聚碳酸酯(主链只含有脂肪基的聚碳酸酯)、芳香族-脂肪族聚碳酸酯(主链中既含有芳基又含有脂肪基的聚碳酸酯)、支化聚碳酸酯(主链中含有不同链长的支链的聚碳酸酯)中的至少一种的混合物。

所述无卤膨胀型阻燃剂为具有如下结构式的含磷氮硅阻燃剂：

其中x＝1-5，y＝1-5，x+y＝6，n＝3～11。

所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。

所述抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[(2,4-二叔丁基酚)-4,4’联苯基]二亚磷酸酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。

所述其它助剂为热稳定剂(如钡锌复合物)、光稳定剂(如炭黑)、增塑剂(如邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)、着色剂(如二氧化钛)、填料(如滑石粉)中的至少一种。

上述一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，按照以下步骤进行：

将聚碳酸酯、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂和其它助剂在高速混合机中充分混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒后得到无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物。

本发明的有益效果是：含氮磷硅环三磷腈衍生物结合了无机、有机阻燃剂的优点，作为阻燃剂使用时，克服了聚碳酸酯中添加卤素阻燃剂对环境和人体的危害，且在凝聚相中形成致密的膨胀炭层，有效隔绝氧气和热量传播，从而提高聚合物材料的阻燃性。此外，含氮磷硅磷腈衍生物中磷-氮-硅协同阻燃效应提高了聚碳酸酯的阻燃性能，并加入少量自制的阻燃剂便可以达到UL-94V-0，从而大大降低生产成本。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法，经本申请制备方法制得的聚碳酸酯组合物具有优异的耐热性、阻燃等级等特点；其实现原因在于，本发明对该聚碳酸酯组合物的原料配方进行优化组合，并配以对其制备方法进行优化创新，具体说明如下：

(1)聚碳酸酯组合物母粒的制备

实施例1～6均根据表1中所述的原料所占重量百分含量，并按照以下步骤来制备聚碳酸酯组合物母粒：称取配方量的聚碳酸酯、无卤膨胀型阻燃剂、抗滴落剂和抗氧剂，投入到高速混合机中充分混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚碳酸酯组合物母粒。

此外，在本发明中，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯与脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的至少一种的混合物。

所述无卤膨胀型阻燃剂为具有如下结构式的含磷氮阻燃剂：

其中x＝1-5，y＝1-5，x+y＝6，n＝3～11。

所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。

所述其它助剂为热稳定剂、光稳定剂、增塑剂、填料、着色剂中的至少一种。

表1：单位：质量份数

(2)产品阻燃性能的测试

按照行业标准，分别对上述实施例1～6所制得的聚碳酸酯组合物进行UL-94阻燃性测试。其中，UL-94阻燃性测试的标准为：

按照“塑料材料的可燃性测试，UL-94”的规程进行可燃性测试。基于燃烧速率、熄灭时间、抵抗滴落的能力、以及滴落是否正燃烧，来得出阻燃等级。用于测试的样品：尺寸为125mm长度×13mm宽度×不大于13mm厚度的棒，本发明在进行测试时棒的厚度选为1.5mm。根据该UL-94规程，并基于针对五个样品获得的测试结果，可以将材料阻燃等级分类为：V-0、V-1、V-2、5VA、5VB；但在本发明中，仅将材料的阻燃等级分类为：V-0、V-1、V-2，且各阻燃等级的分类标准为：

V-0:在放置使得其长轴相对于火焰是180度的试样中，除去点燃火焰以后，燃烧或熏烧时间不超过10秒，并且垂直放置的试样没有产生引燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落。第一点燃的消焰时间(t₁)和第二点燃的消焰时间(t₂)的总和(即为最大消焰时间(t₁+t₂))小于或等于50秒。

V-1:在放置使得其长轴相对于火焰是180度的试样中，除去点燃火焰以后，燃烧或熏烧时间不超过30秒，并且垂直放置的试样没有产生引燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落。第一点燃的消焰时间(t₁)和第二点燃的消焰时间(t₂)的总和(即为最大消焰时间(t₁+t₂))小于或等于250秒。

V-2:在放置使得其长轴相对于火焰是180度的试样中，除去点燃火焰以后，燃烧或熏烧时间不超过30秒，并且垂直放置的试样产生引燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落。第一点燃的消焰时间(t₁)和第二点燃的消焰时间(t₂)的总和(即为最大消焰时间(t₁+t₂))小于或等于250秒。

表2：本发明实施例1～6所制得聚碳酸酯组合物的阻燃性的测试结果

Claims

1.一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，按重量份数计，具有如下原料配方：

聚碳酸树脂：100份；

无卤膨胀型阻燃剂：0.01-10份；

抗滴落剂：0.1-1份；

抗氧剂：0.2-2份；

其它助剂：0.01～10份。

2.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯或芳香族聚碳酸酯与脂肪族聚碳酸酯、芳香族-脂肪族聚碳酸酯、支化聚碳酸酯中的至少一种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述无卤膨胀型阻燃剂为具有如下结构式的含磷氮阻燃剂：

其中x＝1-5，y＝1-5，x+y＝6，n＝3～11。

4.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[(2,4-二叔丁基酚)-4,4’联苯基]二亚磷酸酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述其它助剂为热稳定剂、光稳定剂、增塑剂、填料、着色剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚碳酸酯、阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂和其它助剂在高速混合机中充分混合后，经双螺杆挤出机挤出造粒后得到无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯组合物。