一种阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于阻燃碳酸酯领域，具体涉及一种阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚碳酸酯(pc)是性能优异的工程塑料，具有良好的综合性能，如其机械强度高、耐冲击韧性好、尺寸稳定、耐热较好、电绝缘性好，基于pc的这些优异的性能，其被广泛应用于家电、数码产品、it产品等领域，随着pc产品在各行业中的应用发展，也对其阻燃性能提出了一定的要求。

2、磺酸盐阻燃剂是一款高效的聚碳酸酯阻燃剂，其作用机理是磺酸盐在燃烧初期受热分解产物促进聚碳酸酯的fris重排，诱导制件表面快速生成致密的碳层，隔绝氧气和热量，阻断燃烧的发生。磺酸盐阻燃剂的添加量越高其阻燃效果越好，但是目前该阻燃剂已被reach环保管控，要求材料添加量控制在1000ppm以内，因此，该阻燃体系的聚碳酸酯的阻燃水平受到一定的局限，目前市场上成熟的阻燃体系技术水平可满足1.5mmv-0和3.0mm 5va类型的阻燃性能。随着电子电器产品制件的薄壁化趋势发展，材料阻燃需求提升至薄壁2.0mm 5va阻燃性能要求，而现有阻燃体系很难实现这类薄壁2.0mm 5va阻燃的要求，主要失效表现为样条垂直燃烧时样条发生滴落引燃，方板燃烧时会发生穿孔。此外，其他阻燃体系虽然有能够实现2.0mm5va的报道，但是会导致材料不满足reach环保或无卤环保要求，或出现材料的力学性能或耐热性能较差的缺陷，无法满足电子电器行业材料的使用需求。

3、总之，要得到具有高强度、2.0mm 5va阻燃且满足reach的环保管控，需要对材料进行进一步优化改性。

技术实现思路

1、针对上述现有技术涉及的聚碳酸酯阻燃材料不符合环保要求、阻燃性及力学性能较差等问题，本发明将提供一种阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，具体包括以下技术方案：

3、一种阻燃聚碳酸酯组合物，包括如下重量份的组分：

4、聚碳酸酯100份，磺酸盐阻燃剂0.01～0.1份，抗滴落剂0.03～0.1份，滑石粉2～8份；所述聚碳酸酯的熔融指数为5.5-25g/10min其中的熔融指数是按照iso 1133-12011标准进行测试的，测试条件为300℃、1.2kg；所述滑石粉的平均粒径为4-8微米，所述滑石粉的ph值为7.5-8.8。

5、所述滑石粉的ph测试方法包括如下步骤：称取30g滑石粉放入聚四氟乙烯烧杯中，倒入100ml去离子水，在80℃下磁力搅拌60min，停止搅拌，冷却至25℃后抽滤过滤，对过滤液使用ph计测试过滤液ph值，即为滑石粉的ph值。

6、聚碳酸酯阻燃成碳作用的fris重排动作的第一步就是要先发生降解，碱性能够促进聚碳酸酯的降解，滑石粉的碱性可以将降解这一步提前，让阻燃测试时重排的速度更快形成更多更坚固的碳层进行阻燃。但是，滑石粉碱性过高会导致pc发生严重降解，材料的缺口冲击强度显著降低，且因为降解程度过大导致材料熔体强度太低导致5va燃烧时样条测试出现滴落引燃的失效效果；滑石粉碱性过低，催化聚碳酸酯的降解的程度不够，阻燃效果不理想。

7、本发明的特定粒径及碱性范围的滑石粉存在两个作用，一方面，利用滑石粉适当的碱性催化pc的fris重排催化碳层的形成，另一方面，利用滑石粉的片状结构在碳层形成过程中起到类似“钢筋混凝土”的效果，增强碳层的强度有助于阻燃5va的达成，避免方板燃烧烧穿失效，此处滑石粉粒径越大增强效果越强则越容易通过5va测试，所以在一定程度内，通过增加滑石粉的粒径，增强阻燃性能，但是滑石粉的粒径过大，会导致滑石粉与树脂结合处的缺陷较多，材料的缺口冲击强度明显降低；若滑石粉粒径过小，滑石粉在参与炭层结构时的补强作用不够，不足以形成坚固的炭层，导致阻燃效果不佳，所以滑石粉的粒径也需要选择合适的范围。

8、滑石粉的平均粒径可以为4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8微米等，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

9、作为本发明优选的实施方式，所述滑石粉呈片状结构。

10、作为本发明优选的实施方式，所述滑石粉在所述聚碳酸酯组合物中的质量百分含量为4％-7％。

11、作为本发明优选的实施方式，所述滑石粉的ph值为8.4～8.7。

12、滑石粉的平均粒径常使用常规的方法测量得到，具体可以通过激光衍射法、网格筛分法等等测量滑石粉粉体颗粒的平均粒径d50，常用设备如马尔文干/湿法激光粒度分析仪。

13、作为本发明优选的实施方式，所述聚碳酸酯的熔融指数为6～19g/10min，其中的熔融指数是按照iso 1133-1 2011标准进行测试的，测试条件为300℃、1.2kg。

14、磺酸盐阻燃剂可以包括各种有机磺酸盐阻燃剂，其包括具有至少一个碳原子的有机磺酸盐。有机磺酸盐可以是碱金属盐，诸如钠盐、钾盐、锂盐或铯盐，或碱土金属盐，诸如镁盐、钙盐、锶盐或钡盐，也可以是诸如铁、锡或锌等金属单质的盐，氨盐或有机烷基胺盐。

15、有机磺酸盐的有机基团可以被卤原子(诸如氟、氯或溴)取代。在卤原子中，氟是最优选的，由通式(cnf2n+1so3)mm代表的全氟烷基磺酸的碱金属盐或碱土金属盐是常见的，其中n表示1至10的自然数，m表示锂、钠、钾和铯，或镁、钙、锶和钡，m等于m的化合价1或2。更具体地，可以使用全氟甲烷磺酸盐、全氟乙烷磺酸盐、全氟丙烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐、全氟己烷磺酸盐、全氟庚烷磺酸盐、全氟辛烷磺酸盐等等。其中，全氟丁烷磺酸钾是特别适宜的。

16、此外，具体可以使用烷基磺酸盐、苯磺酸盐、烷基苯磺酸盐、二苯基磺酸盐、萘磺酸盐、2,5-二氯苯磺酸盐、2,4,5-三氯苯磺酸盐、二苯基砜-3-磺酸盐、二苯基砜-3,3’-二磺酸盐、萘三磺酸盐和它们的氟取代物中的至少一种。

17、作为本发明进一步优选的实施方式，所述磺酸盐阻燃剂的重量份为0.05-0.1份。

18、作为本发明优选的实施方式，所述磺酸盐阻燃剂在所述聚碳酸酯组合物中的重量含量不高于1000ppm。

19、作为本发明优选的实施方式，所述抗滴落剂为聚四氟乙烯(ptfe)。

20、一种阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：

21、包括如下步骤：将聚碳酸酯、磺酸盐阻燃剂、滑石粉、抗滴落剂混合均匀，再经过熔融、挤出造粒，得到所述阻燃聚碳酸酯组合物。

22、作为本发明优选的实施方式，所述挤出的温度为230-280℃。

23、作为本发明优选的实施方式，所述挤出的温度为230-260℃。

24、一种阻燃聚碳酸酯组合物在电子电器制品中的应用，能够符合电子电器制品对于力学、阻燃性能的需求，具体可以应用于音响、电视机、电脑、相机等等的阻燃塑料部件。

25、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明可在低含量的磺酸盐阻燃剂体系下(10-1000ppm)，通过控制滑石粉的粒径及ph值范围，能使得阻燃聚碳酸酯组合物具有优异的2.0mm 5va阻燃性能，同时兼具高的力学强度、环保的优势，特别适用于电子电器制品。