[发明专利]无卤无磷阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无卤无磷高效阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯(PC)工程塑料以优异的透明性、冲击强度和耐蠕变性广泛应用于汽车行业、建筑行业，电子电器工业等，在五大通用工程塑料中使用增长速度最快，现用量超过尼龙，跃居首位。聚碳酸酯本身可燃，并且会滴下热熔体，引起附近的材料着火，随着电子、电器产品等对阻燃性能要求的提高，其阻燃改性越来越重要。目前较常采用的阻燃剂有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等，卤系阻燃剂由于环境污染问题，西欧、北美和日本等工业发达国家或地区都先后颁布并实施了非卤系阻燃剂的禁令。有机磷系阻燃剂本身分解温度比较低，添加量一般达5～15％，对PC的机械性能损害大。有机磺酸盐对PC具有很好的阻燃作用，如0.1％二苯基砜磺酸钾使PC的氧指数从26％提高到38％、并且不影响透明性，不足之处是对薄壁制件不能达到UL94 V-0级，使用一段时间由于与PC基体缺少物理缠结会从基体析出，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钾对PC阻燃作用较强，但分解温度较低，大于一定的用量严重影响PC的透明性，而且单独使用在可燃性试验中存在不一致/不可靠的现象，需与其它阻燃剂复合使用。有机硅化合物是一种环境友好性阻燃剂，具有提高阻燃体系热稳定性、膨胀炭层抗热氧化性等作用，还利于解决传统化学膨胀型阻燃体系易潮湿，组分易迁出的问题，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较好已用于PC阻燃，但自身的阻燃性能不够。文献和专利中有关聚二甲基硅氧烷、聚苯基倍半硅氧烷与有机磺酸盐、氟树脂复合阻燃PC的报道较多，但关于利用侧基含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷及与其它阻燃剂复合阻燃PC却无报道。本发明利用含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷阻燃PC，该新型阻燃剂集磺酸盐类与有机硅类阻燃剂的功能基团于一体，阻燃性强，并且热、化学稳定性好，分子量大，克服了小分子磺酸盐阻燃引起的表面迁移，其与聚四氟乙烯复合对PC阻燃作用十分明显，总用量低于2.5％使1.6mm厚样条达UL94V-0级，且几乎不影响力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种无卤无磷高效阻燃聚碳酸酯组合物，本发明的另一个目的在于，提供一种制备无卤无磷高效阻燃聚碳酸酯组合物的方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案中，以芳香族聚碳酸酯为基材，添加含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷和氟树脂，阻燃剂的添加量相对于整个组合物质量为：含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷为0.1～2.0％、氟树脂为0.05～0.5％。

上述含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷包括Si-O主链结构中的氧硅比为0.5～2的聚硅氧烷，分子结构式如下所示：

其中R₁、R₂、R₃分别为碱金属或碱土金属磺酸盐部分取代的甲基、苯基或乙烯基中的一种或几种，磺化度为5～40％，x在0.05～0.3，y为0.5～0.9，z为0～0.2，x+y+z＝1，分子量范围在1000～100000之间，最佳范围为2000～20000。该阻燃剂的外观为白色粉末或树脂状。

上述含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷为各种方法引入的含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷，其中最典型的方法为采用磺化剂氯磺酸、乙酰硫酸酯、浓硫酸、三氧化硫磺化聚硅氧烷的甲基、苯基、乙烯基，然后分别与氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙反应得到的含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷。

上述含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷为磺酸钾、磺酸钠、磺酸镁、磺酸钙部分取代甲基、苯基或乙烯基聚硅氧烷，磺化度为5～40％。

上述氟树脂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟乙烯、聚(四氟乙烯-六氟乙烯)。优选具有形成微纤能力，平均分子量为5×10⁵～1×10⁷的聚四氟乙烯。

上述氟树脂为聚碳酸酯或ABS包覆的聚四氟乙烯含量为40～60％的预混合物。

上述抗氧化剂为酚类、亚磷酸酯类及两者的混合物B215。

聚碳酸酯加工工艺中常规的添加剂可加入本发明的方法中，这些添加剂包括但不限于增塑剂、脱模剂、光稳定剂、热稳定剂、颜料、染料。

上述无卤无磷阻燃聚碳酸酯的制备方法为：聚碳酸酯、含碱金属或碱土金属磺酸盐的聚硅氧烷、氟树脂、抗氧剂等按比例分散混合后，通过双螺杆机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒和包装。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：