專利名稱：無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鹵無磷高效阻燃聚碳酸酯組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚碳酸酯(PC)工程塑料以優(yōu)異的透明性、沖擊強度和耐蠕變性廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)、建筑行業(yè)，電子電器工業(yè)等，在五大通用工程塑料中使用增長速度最快，現(xiàn)用量超過尼龍，躍居首位。聚碳酸酯本身可燃，并且會滴下熱熔體，引起附近的材料著火，隨著電子、電器產(chǎn)品等對阻燃性能要求的提高，其阻燃改性越來越重要。目前較常采用的阻燃劑有鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑等，鹵系阻燃劑由于環(huán)境污染問題，西歐、北美和日本等工業(yè)發(fā)達國家或地區(qū)都先后頒布并實施了非鹵系阻燃劑的禁令。有機磷系阻燃劑本身分解溫度比較低，添加量一般達5～15％，對PC的機械性能損害大。有機磺酸鹽對PC具有很好的阻燃作用，如0.1％二苯基砜磺酸鉀使PC的氧指數(shù)從26％提高到38％、并且不影響透明性，不足之處是對薄壁制件不能達到UL94 V-0級，使用一段時間由于與PC基體缺少物理纏結(jié)會從基體析出，以至阻燃作用下降甚至消失；另外如3M公司推出的全氟丁基磺酸鉀對PC阻燃作用較強，但分解溫度較低，大于一定的用量嚴重影響PC的透明性，而且單獨使用在可燃性試驗中存在不一致/不可靠的現(xiàn)象，需與其它阻燃劑復(fù)合使用。有機硅化合物是一種環(huán)境友好性阻燃劑，具有提高阻燃體系熱穩(wěn)定性、膨脹炭層抗熱氧化性等作用，還利于解決傳統(tǒng)化學膨脹型阻燃體系易潮濕，組分易遷出的問題，如日本NEC公司推出的含有高苯基含量的聚倍半硅氧烷效果較好已用于PC阻燃，但自身的阻燃性能不夠。文獻和專利中有關(guān)聚二甲基硅氧烷、聚苯基倍半硅氧烷與有機磺酸鹽、氟樹脂復(fù)合阻燃PC的報道較多，但關(guān)于利用側(cè)基含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷及與其它阻燃劑復(fù)合阻燃PC卻無報道。本發(fā)明利用含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷阻燃PC，該新型阻燃劑集磺酸鹽類與有機硅類阻燃劑的功能基團于一體，阻燃性強，并且熱、化學穩(wěn)定性好，分子量大，克服了小分子磺酸鹽阻燃引起的表面遷移，其與聚四氟乙烯復(fù)合對PC阻燃作用十分明顯，總用量低于2.5％使1.6mm厚樣條達UL94V-0級，且?guī)缀醪挥绊懥W性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無鹵無磷高效阻燃聚碳酸酯組合物，本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種制備無鹵無磷高效阻燃聚碳酸酯組合物的方法。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，以芳香族聚碳酸酯為基材，添加含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷和氟樹脂，阻燃劑的添加量相對于整個組合物質(zhì)量為含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為0.1～2.0％、氟樹脂為0.05～0.5％。
上述含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷包括Si-O主鏈結(jié)構(gòu)中的氧硅比為0.5～2的聚硅氧烷，分子結(jié)構(gòu)式如下所示 其中R1、R2、R3分別為堿金屬或堿土金屬磺酸鹽部分取代的甲基、苯基或乙烯基中的一種或幾種，磺化度為5～40％，x在0.05～0.3，y為0.5～0.9，z為0～0.2，x+y+z＝1，分子量范圍在1000～100000之間，最佳范圍為2000～20000。該阻燃劑的外觀為白色粉末或樹脂狀。
上述含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為各種方法引入的含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷，其中最典型的方法為采用磺化劑氯磺酸、乙酰硫酸酯、濃硫酸、三氧化硫磺化聚硅氧烷的甲基、苯基、乙烯基，然后分別與氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣反應(yīng)得到的含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷。
上述含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為磺酸鉀、磺酸鈉、磺酸鎂、磺酸鈣部分取代甲基、苯基或乙烯基聚硅氧烷，磺化度為5～40％。
上述氟樹脂為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙烯)。優(yōu)選具有形成微纖能力，平均分子量為5×105～1×107的聚四氟乙烯。
上述氟樹脂為聚碳酸酯或ABS包覆的聚四氟乙烯含量為40～60％的預(yù)混合物。
上述抗氧化劑為酚類、亞磷酸酯類及兩者的混合物B215。
聚碳酸酯加工工藝中常規(guī)的添加劑可加入本發(fā)明的方法中，這些添加劑包括但不限于增塑劑、脫模劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、顏料、染料。
上述無鹵無磷阻燃聚碳酸酯的制備方法為聚碳酸酯、含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷、氟樹脂、抗氧劑等按比例分散混合后，通過雙螺桿機熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用的含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷，其阻燃性強，熱、化學穩(wěn)定性好，不存在小分子有機磺酸鹽阻燃引起的表面遷移問題，且所得聚碳酸酯組合物具有良好的熱穩(wěn)定性和物理機械性能。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明所要求保護的范圍并不局限于實施例所涉及的范圍。
實施例1將99.2份聚碳酸酯、0.1份磺化度40％的含磺酸鉀聚硅氧烷、0.5份聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。所用的雙螺桿擠出機螺筒各分區(qū)溫度應(yīng)保持在270～310℃，以下均同。
實施例2將97.6份聚碳酸酯、2份磺化度5％的含磺酸鈉聚硅氧烷、0.4份聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
實施例3將99份聚碳酸酯、0.5份磺化度30％的含磺酸鈣聚硅氧烷、0.3份聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
實施例4將98.6份聚碳酸酯、1.0份磺化度20％的含磺酸鎂聚硅氧烷、0.2份聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
實施例5將98.2份聚碳酸酯、1.0份磺化度20％含磺酸鉀聚硅氧烷、0.6份11ABS包覆聚四氟乙烯、0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
實施例6將98.2份聚碳酸酯、1.0份磺化度20％含磺酸鈉聚硅氧烷，0.6份11PC包覆聚四氟乙烯，0.2份抗氧劑分散混合后，通過雙螺桿機熔融、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
各實施例所制備的組合物按標準尺寸注塑成測試用的標準樣條，物理性能分別按國際標準進行測試，各性能檢測結(jié)果如表1。
表1、實施例各性能檢測結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種無鹵無磷高效阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，其中阻燃劑的添加量相對于整個組合物質(zhì)量為含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為0.1～2.0％、氟樹脂為0.05～0.5％，另根據(jù)需要加入少量的抗氧劑、增塑劑、脫模劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、顏料、染料助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷Si-O主鏈結(jié)構(gòu)中的氧硅比為0.5～2，分子結(jié)構(gòu)式如下所示 其中R1、R2、R3分別為堿金屬或堿土金屬磺酸鹽部分取代的甲基、苯基或乙烯基中的一種或幾種，磺化度為5～40％，x為0.05～0.3，y為0.5～0.9，z為0～0.2，x+y+z＝1，分子量范圍在1000～100000之間，最佳范圍為2000～20000。該阻燃劑的外觀為白色粉末或樹脂狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為磺酸鉀、磺酸鈉、磺酸鎂或磺酸鈣部分取代甲基、苯基或乙烯基聚硅氧烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為各種方法引入的堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷，其中最典型的方法為采用磺化劑氯磺酸、乙酰硫酸酯、濃硫酸、三氧化硫磺化聚硅氧烷的甲基、苯基、乙烯基，然后分別與氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣反應(yīng)得到的含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，氟樹脂為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙烯)，優(yōu)選具有形成微纖能力，平均分子量為5×105～1×107的聚四氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，氟樹脂為聚碳酸酯或ABS包覆的聚四氟乙烯含量為40～60％的預(yù)混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，抗氧化劑為酚類、亞磷酸酯類及兩者的混合物B215。
8.一種制備無鹵無磷阻燃聚碳酸酯組合物的方法，其特征在于將聚碳酸酯、含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷、氟樹脂、抗氧劑等按比例分散混合后，通過雙螺桿機熔融、混煉、擠出、冷卻、干燥、切粒和包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鹵無磷高效阻燃聚碳酸酯組合物，其特征在于，其中阻燃劑的添加量相對于整個組合物質(zhì)量為含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷為0.1～2.0％、氟樹脂為0.05～0.5％，另根據(jù)需要加入少量的抗氧劑、增塑劑、脫模劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、顏料、染料助劑。本發(fā)明采用的含堿金屬或堿土金屬磺酸鹽的聚硅氧烷，其阻燃性強，熱、化學穩(wěn)定性好，不存在小分子有機磺酸鹽阻燃引起的表面遷移問題，且所得聚碳酸酯組合物具有良好的熱穩(wěn)定性和物理機械性能。
文檔編號C08K5/524GK101067036SQ20061012282
公開日2007年11月7日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者劉述梅 申請人:東莞銀禧塑膠有限公司