一種低熱釋放聚碳酸酯材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚碳酸酯材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低熱釋放聚碳酸酯材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通應(yīng)用領(lǐng)域一般用UL(美國保險商實驗室）體系來評估材料的防火效果，該體 系著重考查材料的初始可燃性。對人員高度集中、空間相對狹小封閉的飛機機艙而言，材料 一旦著火燃燒，就會大量消耗氧氣、釋放熱量并產(chǎn)生有毒可燃的氣體，可燃氣體會進一步助 燃產(chǎn)生更多熱量，熱量集中釋放就會營造一個局部的高溫環(huán)境，導致材料加速降解并產(chǎn)生 更多有毒可燃氣體。用UL體系評估艙內(nèi)材料阻燃性能僅適合于火災初期，一旦局部高溫環(huán) 境形成，將會由艙內(nèi)材料可燃氣體釋放量的速率（或者說耗氧速率）來決定乘員逃生時間。
[0003] 1917年，Thornton發(fā)現(xiàn)大多數(shù)高聚物燃燒時，產(chǎn)生的可燃氣體每消耗1kg氧，將放 出（13. 1±0. 7)MJ熱量。1980年，Huggett建立了通過測定高聚物燃燒耗氧量來估算其熱 釋放速率的方法。依據(jù)此原理，Babrauskas于1982年發(fā)明了錐形量熱儀，俄亥俄州立大學 也改進并制造出了高精度的0SU量熱儀。1984年，F(xiàn)AA頒布了聯(lián)邦航空條例（FAR)，確立了 機艙內(nèi)材料阻燃性能的適航標準FAR25. 853,相應(yīng)熱釋放控制條款為FAR25. 853 (d)，推薦 使用0SU量熱儀作為的標準測試方法。FAR25. 853(d)的控制性指標逐步提高，推動著新型 低熱釋放材料的持續(xù)發(fā)展。1996年，F(xiàn)AA和FTT公司又合作開發(fā)了FAA微型量熱儀，使得熱 釋放測試變得更加方便快捷。
[0004] 自從1984年FAA發(fā)布FAR以來，其他國家和地區(qū)紛紛以此為藍本制定了自己的航 空條例，其內(nèi)容也基本相同。以2001年修訂后的運輸類飛機適航標準FAR25部為例，其中 客艙內(nèi)部設(shè)施熱釋放控制性條款為FAR25. 853 (d)，其接受準則規(guī)定的熱輻射下客艙材料2 分鐘總放熱量的平均值不得超過65kW?min/m2, 5分鐘內(nèi)峰值熱釋放速率的平均值不得超 過65kW*min/m2。相應(yīng)地，歐洲航空安全局（EASA)和中國民用航空局（CAAC)適航標準的 相關(guān)條款為EASA25. 853 (d)和CCAR25. 853 (d)，規(guī)章的序號和內(nèi)容都相同。各國航空器制造 單位如波音和空客，雖然也有各自的材料使用標準，但都統(tǒng)一遵循這一條款。
[0005] 聚碳酸酯（PC)綜合性能優(yōu)異，較容易通過改性實現(xiàn)阻燃性能的提高和熱釋放的 降低，是一種理想的航空材料開發(fā)對象，在機艙內(nèi)部有廣泛的應(yīng)用前景，比如行李架部件、 座椅部件、手推車部件、空調(diào)部件、箱柜部件、天花板、舷窗、壁板、餐板、地板、貨艙地墊、航 空托盤等，由于具有低比重特性，可以有效降低飛機負荷，節(jié)省燃油，減少二氧化碳排放。
[0006] 迄今為止，已經(jīng)有多種方法來降低聚碳酸酯材料的熱釋放，以使其達到艙內(nèi)材料 使用標準。
[0007]USP4629759公開了一種聚碳酸酯和聚醚酰亞胺共混物的阻燃方法，通過添加溴化 聚苯乙烯阻燃劑得到了熱釋放峰值小于100KW/m2的材料。
[0008]USP4923933將含雙酚A、間苯二甲酸和對苯二甲酸的聚碳酸酯、含四溴雙酚A的聚 碳酸酯和聚酰亞胺-硅氧烷共聚物共混，制得了熱釋放峰值小于50KW/m2的低熱釋放聚碳 酸酯。
[0009]CN94115303. 7選用含間苯二甲酸和對苯二甲酸的聚碳酸酯與聚醚酰亞胺和聚酰 亞胺-硅氧烷共聚物共混，制得了低熱釋放的艙板材料。
[0010] CN200680049993. 5和USP7652107將含間苯二酚的聚芳基酯或聚芳基碳酸酯和聚 酰亞胺-硅氧烷共聚物共混，得到了低熱釋放的熱塑性材料。
[0011] USP7790262公開了 一種聚硅氧烷、間苯二酚和雙酚A的碳酸酯共聚物及其制備方 法，該共聚物具有低熱釋放特性。
[0012] 這些方法有的將聚醚酰亞胺和普通聚碳酸酯共混，有的將對、間苯結(jié)構(gòu)引入聚碳 酸酯再與聚酰亞胺-硅氧烷共聚物共混，有的將對、間苯結(jié)構(gòu)和聚硅氧烷直接引入聚碳酸 酯。聚醚酰亞胺和聚碳酸酯的共混需要超過300攝氏度的溫度，這會導致聚碳酸酯降解，而 且，通常不易得到淺色效果。具有間苯結(jié)構(gòu)的聚碳酸酯或聚芳酯需要特殊合成，并不是一種 簡單可行的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 為解決現(xiàn)有的聚碳酸酯材料的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種低熱釋放聚碳酸酯 材料及其制備方法，本發(fā)明將溴系阻燃劑、半芳香族聚酯和硅氧烷聚碳酸酯組合物通過機 械熔融共混，得到2分鐘熱釋放總量小于65kW?min/m2,5分鐘峰值熱釋放速率小于65kW/ m2的低熱釋放聚碳酸酯，滿足了FAR25. 853對艙內(nèi)材料熱釋放水平的要求。
[0014] 本發(fā)明的低熱釋放聚碳酸酯材料的配方包括以下重量百分比的原料：溴系阻燃 劑以溴的質(zhì)量計算為組合物總量的5% -40%、半芳香族聚酯2% -50%、硅氧烷聚碳酸酯 30% -90%。
[0015] 所述的溴系阻燃劑為十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、三（三溴苯基）氰尿酸酯、含四 溴雙酚A的聚碳酸酯或三溴苯酚封端的四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物，所述的溴系阻燃劑中 溴的質(zhì)量百分含量在30% -90%。
[0016] 優(yōu)選所述的溴系阻燃劑以溴的質(zhì)量計算為聚碳酸酯材料總量的10% -25%。
[0017] 所述的半芳香族聚酯為普通PET聚酯切片或含溴或磷成份的阻燃共聚酯。
[0018] 優(yōu)選所述的半芳香族聚酯在聚碳酸酯材料中添加質(zhì)量為5% -30%。
[0019] 所述的硅氧烷聚碳酸酯優(yōu)選但不僅限于市售產(chǎn)品。
[0020] 優(yōu)選所述的硅氧烷聚碳酸酯在聚碳酸酯材料中添加質(zhì)量為40% -80%。
[0021] 所述的硅氧烷聚碳酸酯中，硅氧烷是以共聚形式存在于聚碳酸酯中，硅氧烷質(zhì)量 百分含量為1% -10%。
[0022] 所述的低熱釋放聚碳酸酯材料中還含有添加劑，所述添加劑為顏料、填充劑、增強 劑、抗氧劑、抗紫外劑、潤滑劑、脫模劑或抗滴落劑中的一種或幾種，添加劑在聚碳酸酯材料 中添加量為〇. 1% -30%。
[0023] 本發(fā)明的低熱釋放聚碳酸酯材料的制備方法的具體步驟如下：
[0024] (1)按配比稱取原料；
[0025] (2)將步驟⑴稱取的原料進行干燥；
[0026] (3)將干燥后的原料通過密煉機或螺桿擠出機在250°C_330°C范圍內(nèi)熔融混合， 擠出冷卻后得到本發(fā)明的低熱釋放聚碳酸酯材料。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下：
[0028] 本發(fā)明通過熔融共混的方法，將溴系阻燃劑加入硅氧烷聚碳酸酯，雖然可以顯著 降低其熱釋放數(shù)值，但在合適的添加量下，尚不能達到FAR25. 853(d)要求的2分鐘總放熱 量的平均值不得超過65kW^化/!!!2』分鐘內(nèi)峰值熱釋放速率的平均值不得超過65kW m2。驚奇的是，在上述兩種組合物中添加聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)，進一步顯著降低了 熱釋放數(shù)值，得到了滿足FAR25. 853 (d)要求的阻燃共混物。
[0029] 本發(fā)明全部采用市售原料，沒有采用特殊合成原料，其中聚對苯二甲酸乙二醇酯 還可以是再生料，不但成本低廉，而且具有特殊環(huán)保意義。
[0030] 如此，本發(fā)明提供了一種原料來源廣泛，加工方法簡單易行的配方及工藝，得到了 2分鐘熱釋放總量小于65kW?min/m2、5分鐘峰值熱釋放速率小于65kW/m2的低熱釋放聚碳 酸酯，滿足FAR25. 853對艙內(nèi)材