CN114316235B - 一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法及其应用，将碳酸酯、聚有机硅氧烷通过接枝反应，得到接枝有机硅氧烷的碳酸酯，将接枝有机硅氧烷的碳酸酯与双酚类物质，在催化剂的作用下，进行反应，制备聚碳酸酯。本发明制备得到聚碳酸酯，拥有良好的阻燃性、机械强度和透明性，可以应用于纺织、医疗、光学、电子电器等多个领域。

Description

一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于C08G64/24领域，具体涉及一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法及其应用。

背景技术

聚碳酸酯是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，在各个行业领域内都有一定的应用前景。通用聚碳酸酯在阻燃性能不佳，对聚碳酸酯的应用有一定的限制。中国专利CN103755942A中公开了一种阻燃聚碳酸酯材料，以双酚A、双酚S、三光气等制备得到，虽然该专利明显提高了聚碳酸酯材料的阻燃性能，但是也存在着聚碳酸酯材料***变脆的问题。

中国专利CN109535410A中将双酚A先制备成低聚碳酸酯，在将双酚S和含磷芳香有机物制备成聚苯基膦酸二苯砜酯，最后将低聚碳酸酯和聚苯基膦酸二苯砜酯共聚得到最终产物，提高了阻燃性，但是也存在着产物力学加工性能不佳的问题。

基于此，本申请提出了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法及其应用，制备得到的聚碳酸酯拥有良好的阻燃能力和力学性能。

发明内容

本发明第一个方面提出了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸酯、聚有机硅氧烷加入反应容器中，反应，得到接枝碳酸酯A；

(2)将双酚类物质加入反应容器中，加入催化剂，反应，制备的到所述聚碳酸酯。

优选的，所述步骤(1)中的碳酸酯为芳香碳酸酯，所述芳香碳酸酯选自碳酸二苯酯、碳酸甲基苯基酯、烯丙基苯基碳酸酯中的至少一种。

优选的，所述芳香碳酸酯为碳酸甲基苯基酯。

优选的，所述步骤(1)中的聚有机硅烷含有的活性基团选自羟基、羧基、环氧基、烷氧基、苯基、烯基、炔基、氨基、异氰酸酯基中的至少一种。

优选的，所述聚有机硅氧烷含有的活性基团选自羟基、羧基、烷氧基、烯基、氨基、苯基中的至少一种。

优选的，所述聚有机硅氧烷选自聚甲基乙烯基硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、聚甲氧基乙烯基硅氧烷、3-氨基丙基-五甲基二硅氧烷中的至少一种。

优选的，所述聚有机硅氧烷为聚甲基乙烯基硅氧烷。

优选的，所述聚甲基乙烯基硅氧烷为羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷。

优选的，所述步骤(2)中的双酚类物质选自双酚A、双酚F、双酚S、双酚B中的至少一种。

优选的，所述双酚类物质为双酚A和双酚S的复配物。

优选的，所述双酚A和双酚S的质量比为(5-15)：1。

优选的，所述碳酸酯和双酚类物质的质量比为(1.1-1.2)：1。

优选的，所述有机硅氧烷和双酚S的质量比为1：(1.2-1.6)。

优选的，所述步骤(2)中的催化剂选自有机胺类物质、金属无机化合物、金属有机物、有机磷类物质中的至少一种。

优选的，所述金属无机化合物为金属氢氧化物；优选的，所述金属氢氧化物为氢氧化钾。

优选的，所述聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸酯、聚有机硅氧烷加入反应容器中，反应，得到接枝碳酸酯A；

(2)将双酚类物质加入反应容器中，加入催化剂，反应；

(3)将步骤(2)制备得到的产物用有机溶剂洗涤，得到所述聚碳酸酯。

优选的，所述步骤(1)的反应温度为120-150℃。

优选的，所述步骤(2)中还包括惰性气体，优选的，所述惰性气体为氮气。

优选的，所述步骤(2)的反应温度为200-240℃。

优选的，所述聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸酯、聚有机硅氧烷加入反应容器中，在120-150℃下反应，得到接枝碳酸酯A；

(2)将双酚类物质加入反应容器中，加入催化剂，充入氮气，调节反应器内压力，反应30-60min，温度升高至200-240℃，继续反应60-180min，反应完成后，降至室温，得到聚碳酸酯粗产物；

(3)将步骤(2)制备得到的产物用有机溶剂洗涤，得到所述聚碳酸酯。

优选的，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯、甲酸乙酯中的任一种。

优选的，所述有机溶剂为甲醇。

本发明第二个方面提出了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，可以应用于纺织、医疗、光学、电子电器等领域。

申请人在试验过程中发现，以双酚A和双酚S复配物质作为制备聚碳酸酯的原料，可以提高制备得到的聚碳酸酯的阻燃性，但是当增加复配物质中双酚S的含量，会影响聚碳酸酯的力学强度，导致聚碳酸酯变脆。然而，申请人通过试验创造性的发现，当加入聚有机硅氧烷，可以改善聚碳酸酯的力学性能和耐高温性能。申请人推测可能的原因是，聚有机硅氧烷的加入，在聚碳酸酯中引入乙烯基等活性基团，由于双键等基团的加入，影响了聚碳酸酯分子的键能，增加了韧性，并且聚有机硅氧烷的加入，增加了分子间的结合和交联能力，提高了聚碳酸酯的耐高温性能和阻燃性能。

与现有技术相比，本发明具有的优异效果：

1.本发明制备的聚碳酸酯，以双酚A和双酚S为原料，通过双酚A和双酚S的协同作用，提高了聚碳酸酯的阻燃性，在制备过程中加入有机硅氧烷，通过多种原料的协同作用，在聚碳酸酯分子中引入活性基团，提高了聚碳酸酯的机械强度，同时还保持了聚碳酸酯的透明性。

2.本发明公开的聚碳酸酯的制备工艺，工艺流程简单，操作安全，可以应用于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，所有原料按重量份计，包括以下步骤：

(1)将85份碳酸甲基苯基酯、5份羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷加入反应容器中，在150℃下反应，得到有机硅氧烷接枝的碳酸酯A；

(2)再加入64份双酚A、8份双酚S加入反应容器中，加入1份氢氧化钾，抽出反应容器中的空气，充入氮气，调节反应器内的压力为10kPa，搅拌反应60min，升温至200℃，反应100min，继续升温至240℃，反应60min，抽出反应容器中的气体，保证反应容器为真空环境，继续反应20min，降至室温，得到聚碳酸酯粗产物；

(3)将制备得到的聚碳酸酯粗产物用甲醇洗涤，得到所述聚碳酸酯。

其中，羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷购买于华翔科洁生物技术有限公司，乙烯基含量：6±0.5％。

碳酸甲基苯基酯购买于诺纳科技有限公司，CAS号：13509-27-8。

还提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，可以应用于纺织、医疗、光学、电子电器等领域。

实施例2

提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，所有原料按重量份计，包括以下步骤：

(1)将78份碳酸甲基苯基酯、4份羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷加入反应容器中，在150℃下反应，得到有机硅氧烷接枝的碳酸酯A；

(2)再加入60份双酚A、5份双酚S加入反应容器中，加入1份氢氧化钾，抽出反应容器中的空气，充入氮气，调节反应器内的压力为10kPa，搅拌反应60min，升温至200℃，反应100min，继续升温至240℃，反应60min，抽出反应容器中的气体，保证反应容器为真空环境，继续反应20min，降至室温，得到聚碳酸酯粗产物；

(3)将制备得到的聚碳酸酯粗产物用甲醇洗涤，得到所述聚碳酸酯。

其中，羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷购买于华翔科洁生物技术有限公司，乙烯基含量：6±0.5％。

碳酸甲基苯基酯购买于诺纳科技有限公司，CAS号：13509-27-8。

还提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，可以应用于纺织、医疗、光学、电子电器等领域。

实施例3

提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，还提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，具体实施方式同实施例1。不同之处在于，加入69份双酚A，不加入双酚S。

实施例4

提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，还提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，具体实施方式同实施例1。不同之处在于，加入52份双酚A，加入20份双酚S。

实施例5

提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，还提供了一种阻燃环保聚碳酸酯的应用，具体实施方式同实施例1。不同之处在于，不加入羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷。

性能测试

将实施例制得的碳酸酯组合物通过挤出机和压片机，得到厚度为1mm的片状碳酸酯组合物，进行片状碳酸酯组合物的阻燃性能、机械强度测试。数据记录在表1中。

1.阻燃性能测试。

参考GB/T 2406.2-2009的测试方法，对片状碳酸酯组合物进行氧指数测试。

2.拉伸性能测试。

参考GB/T 8323.2-2008的测试方法，对片状碳酸酯组合物进行烟密度测试。

3.缺口冲击强度测试。

参考GB/T 1843-2008的测试方法，对片状碳酸酯组合物进行缺口冲击强度测试。

表1

Claims (4)

1.一种阻燃环保聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将碳酸酯、聚有机硅氧烷加入反应容器中，反应，得到接枝碳酸酯A；

(2)将双酚类物质加入反应容器中，加入催化剂，反应，制备的到所述聚碳酸酯；

所述聚有机硅氧烷为羟基封端的聚甲基乙烯基硅氧烷；

所述双酚类物质为双酚A和双酚S的复配物；所述双酚A和双酚S的质量比为(5-15)：1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳酸酯为芳香碳酸酯，所述芳香碳酸酯选自碳酸二苯酯、碳酸甲基苯基酯、烯丙基苯基碳酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的催化剂选自有机胺类物质、金属无机化合物、金属有机物、有机磷类物质中的至少一种。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的聚碳酸酯的应用，其特征在于，可以应用于纺织、医疗、光学、电子电器领域。