专利名称：一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法，属于阻燃技术领域。
背景技术：
聚碳酸酯(PC)工程塑料是使用增长速度最快的通用工程塑料，它本身具有良好 的热稳定性和机械性能。聚碳酸酯本身可燃，并且会有带火焰的熔滴滴下，引燃下面的材 料。随着电子、电器产品等对阻燃性能要求的提高，其阻燃改性研究越来越受重视。目前常 用的阻燃剂有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等。但是由于卤系阻燃剂的环境污染问题，越来越多 的高效含卤阻燃剂被禁用，尤其是在西欧、日本、北美等发达国家或地区。有机磷酸酯是一类被广泛应用的无卤阻燃剂，但其本身分解温度较低，虽然添加 量为5% 10%时对PC有较好的阻燃作用，但是单独添加时会对机械性能损害很大。笼形低聚硅倍半氧烧(polyhedraloligomeric silsesquioxanes，P0SS，也称为 硅倍半氧烷)是一种具有纳米尺寸的三维笼形结构的有机_无机杂化材料，同时具有有机 材料和无机材料的优点。因此，P0SS在聚合物阻燃、催化剂、印刷、电化学等诸多领域有着 广泛的应用。例如，在聚合物阻燃领域，P0SS可以通过共混、接枝、交联和共聚等多种手段 添加到聚合物中，以提高聚合物的热稳定性、抗氧化性，降低化合物的燃烧性。本发明中含磷笼形低聚硅倍半氧烷其结构通式为Tn(0H)m，其中TzRlSiOuimW 制备方法见专利号为201010128415. 9的专利。
发明内容
本发明的目的是为了解决卤系阻燃剂的环境污染问题以及有机磷酸酯分解温度 低且单独添加时对机械性能损害大的问题，提出一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，利用含磷的笼形或者梯形或者无规交联 结构的低聚硅倍半氧烷作为阻燃剂阻燃PC，以无卤阻燃聚碳酸酯组合物的总质量计，其各 组分的质量百分含量为聚碳酸酯89% 98%含磷低聚硅倍半氧烷 10%抗熔滴剂0.1% 0.5%抗氧化剂0.4% 1.0%上述含磷低聚硅倍半氧烷的结构通式为Tn(0H)m，其结构有两类1)含磷笼形低聚硅倍半氧烷其结构通式为Tn (OH) m，其中T = RSiO, 5_ffl/2n, 4彡n彡12,0彡m彡4 ；2)含磷梯形或无规交联的低聚硅倍半氧烷其结构通式为Tn(0H)m，其中T = RSi0L5_m/2n, n 彡 4, m 彡 0 ；
其中T = RSiOL5_m/2n，R为R1、R2、R3或三者的任意组合，其中Rl，R2和R3基团的
结构式如下所示 上述抗熔滴剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙 烯)，优选具有形成纤维能力、平均分子量为IX 105 2X 107的聚四氟乙烯；上述的抗氧化剂为酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯类抗氧剂168或两者的混合物。本发明的一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其具体制备步骤为将聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴剂和抗氧化剂混合均勻后，将混合物通 过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料。上述熔融、混炼、挤出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240 265°C ；干燥温 度为120°C。将得到的无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料通过注塑机注塑成型，用于应用或测试， 注塑机成型时各区段温度应控制在250 275°C。有益效果本发明采用含磷笼形或者梯形或者无规交联结构的低聚硅倍半氧烷为阻燃剂，其 阻燃性强，热稳定性好，使所得的聚碳酸酯组合物在不含卤素同时具有较高的热变形温度、 良好的阻燃性能和良好的机械性能。
具体实施例方式以下结合具体的实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不 局限于实施例所涉及的范围。实施例1将97. 3份聚碳酸酯(牌号PC2805，拜耳材料科技贸易(上海)有限公司产品)、 2份含磷笼形低聚硅倍半氧烷、0. 4份抗氧剂1010、0. 3份聚四氟乙烯分散混合后，通过双螺 杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料；熔融、混炼、挤 出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240、250、260、265、255、2451;干燥温度为120°C ； 然后将无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料通过注塑机注塑成型，注塑机成型时各区段温度应控 制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量为3X105;含磷笼形低聚硅倍半氧烷 为A和B的混合物；其中A的结构式为T8，其中T = RlSiOL5,其结构式见式(1)，B的结构 式为TjOHh，其中T = RlSi013/9，其结构式见式(2) 实施例2将95. 1份聚碳酸酉 份含磷笼形低聚硅倍半氧烷、0. 2份抗氧剂168、0. 4份抗氧剂1010、0. 3份聚四氟乙烯分散 混合后，通过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒 料；熔融、混炼、挤出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240、250、260、265、255、245°C ； 干燥温度为120°C ；然后将无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料通过注塑机注塑成型，注塑机成型 时各区段温度应控制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量为3X105 ；含磷笼 形低聚硅倍半氧烷为A和B的混合物；其中A的结构式为T8，其中T = RlSiO,5，B的结构式 为！^⑴田丨，其中T = RlSi013/9。实施例3将93. 1份聚碳酸酯(牌号PC2805，拜耳材料科技贸易(上海)有限公司产品)、6 份含磷笼形低聚硅倍半氧烷、0. 2份抗氧剂168、0. 4份抗氧剂1010、0. 3份聚四氟乙烯分散 混合后，通过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒 料；熔融、混炼、挤出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240、250、260、265、255、245°C ； 干燥温度为120°C ；然后将无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料通过注塑机注塑成型，注塑机成型 时各区段温度应控制在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量为3X105 ；含磷笼 形低聚硅倍半氧烷为A和B的混合物；其中A的结构式为T8，其中T = RlSiO,5，B的结构式 为！^⑴田丨，其中T = RlSi013/9。实施例4将93. 3份聚碳酸酯(牌号PC2805，拜耳材料科技贸易(上海)有限公司产品)、6 份含梯形低聚硅倍半氧烷、0. 4份抗氧剂168、0. 3份聚四氟乙烯分散混合后，通过双螺杆机 熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料；熔融、混炼、挤出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240、250、260、265、255、245°C ；干燥温度为120°C ；然 后将无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料通过注塑机注塑成型，注塑机成型时各区段温度应控制 在250、265、275、265°C;其中聚四氟乙烯平均分子量为3X105;含磷梯形低聚硅倍半氧烷为 T8(0H)4，其中T = RlSiO,25，其结构式见式(3)
(3) 实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备的组合物按照标准尺寸注塑成测 试所需样条。按照GB 1634-2004的标准测试热变形温度；按照ASTM D638的标准测试拉伸性 能；按照ASTM D790的标准测试弯曲性能；按照ISBN 0762900822的标准对样条进行UL-94 可燃性实验。纯PC和各实施例组合物性能测试结果如表1所示表1.纯PC和各实施例组合物性能测试结果
权利要求
一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于利用含磷的笼形或者梯形或者无规交联结构的低聚硅倍半氧烷作为阻燃剂阻燃PC，以无卤阻燃聚碳酸酯组合物的总质量计，其各组分的质量百分含量为聚碳酸酯89％～98％含磷低聚硅倍半氧烷 1％～10％抗熔滴剂0.1％～0.5％抗氧化剂0.4％～1.0％上述含磷低聚硅倍半氧烷的结构通式为Tn(OH)m，其结构有两类1)含磷笼形低聚硅倍半氧烷其结构通式为Tn(OH)m，其中T＝RSiO1.5-m/2n，4≤n≤12，0≤m≤4；2)含磷梯形或交联的低聚硅倍半氧烷其结构通式为Tn(OH)m，其中T＝RSiO1.5-m/2n，n≥4，m≥0；其中T＝RSiO1.5-m/2n，R为R1、R2、R3或三者的任意组合，其中R1，R2和R3基团的结构式如下所示上述抗熔滴剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙烯)，优选具有形成纤维能力、平均分子量为1×105～2×107的聚四氟乙烯；上述的抗氧化剂为酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯类抗氧剂168或两者的混合物。FSA00000128244000011.tif
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于含磷笼形低聚 硅倍半氧烷，m = 0，η = 8时的结构式为
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于含磷笼形低聚 硅倍半氧烷，m = 1，η = 9时的结构式为
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于含磷梯形或交 联低聚硅倍半氧烷，m = 4，η = 8时的结构式为
5.一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于其具体制备步骤为 将聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴剂和抗氧化剂混合均勻后，将混合物通过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料；其中熔融、 混炼、挤出过程中，双螺杆挤出机各区段温度应为240 265°C ；干燥温度为120°C。
全文摘要
本发明涉及一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法，属于阻燃技术领域。利用含磷的笼形或者梯形或者无规交联结构的低聚硅倍半氧烷作为阻燃剂阻燃PC，将聚碳酸酯、含磷低聚硅倍半氧烷、抗熔滴剂和抗氧化剂混合后通过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、切粒、干燥，得到无卤阻燃聚碳酸酯组合物粒料。含磷笼形或梯形或无规交联低聚硅倍半氧烷的结构通式为Tn(OH)m，T＝RSiO1.5-m/2n，R为R1、R2、R3或三者的任意组合，本发明采用含磷笼形或者梯形或者无规交联结构的低聚硅倍半氧烷为阻燃剂，其阻燃性强，热稳定性好，使所得的聚碳酸酯组合物在不含卤素同时具有较高的热变形温度、良好的阻燃性能和良好的机械性能。
文档编号C08K5/549GK101851408SQ20101017549
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者张文超, 李向梅, 杨荣杰 申请人:北京理工大学