[发明专利]无规聚苯基硅倍半氧烷在阻燃聚碳酸酯中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及无规聚苯基硅倍半氧烷在阻燃聚碳酸酯中的应用，属于阻燃技术领域。

背景技术

聚碳酸酯(PC)是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，以优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性在五大工程塑料中，无论是就全球，还是就中国而言，PC都位居前列。被广泛用于电子电气行业、交通运输、建筑、航空航天、精密机械等高新行业，虽然PC本身阻燃级别可达UL94V-2级，但燃烧过程会产生大量热熔滴，易引起附近材料着火，随着这些行业元器件对阻燃要求的提高，PC的阻燃改性变得越来越重要。对于PC的阻燃，目前较常采用的有以下几种体系：(一)卤系阻燃PC，其工业化产品多以溴系阻燃，以色列死海溴集团生产的商品名为FR-1808的含溴阻燃剂用以阻燃PC(USP6,632,870)，添加量为15～40wt％时不影响PC的透明性，但由于此类阻燃剂与环保不相容，正受到严重的挑战和人们的审慎对待，许多国家和地区先后颁布并实施了禁用卤系阻燃剂的禁令。(二)磷系阻燃PC，主要途径是采用添加磷系及磷-氮系化合物，如芳香族磷酸酯齐聚物(USP 6,417,257，USP 6,593,404，EP0,909,790，WO 04/013229，WO 04/01150001，USP 6,717,005，EP 1,373,408，USP2006/0270768，USP 6,613,822，WO 03/020827，USP 6,528,559，WO 04/007611，USP 6,632891)及环三膦腈衍生物(USP 6,630,524)等。但现用的磷酸酯水解稳定性低，易挥发(多为液态)，使被阻燃材料的热性能下降，另外，磷酸酯阻燃PC易应力开裂，透明度降低，热稳定性恶化，高温尺寸稳定性欠佳。膦腈类阻燃及同时含磷和氮，且他们为高熔点固体，热稳定性也好，如分子中含反应性官能团，还能与PC上的基团反应，所以近几年备受人们的注目，近三年有不少关于膦腈作为PC阻燃剂的专利发表，但此类阻燃系统尚处于研制阶段，一些问题尚待解决，也许有工业化的可能。(三)含硫阻燃剂阻燃PC，如芳香族磺酸盐(碱金属或碱土金属)及全氟烷基磺酸盐(与聚四氟乙烯并用)，此技术早已见于上世纪70年代早期的美国专利(USP 3,775,367)，近年来更得到重视(USP6,605,659，EP 1,278,798，EP 1,385,909，USP 6,346,574，USP 6,342,550，WO04/035672，EP 1,348,005)不足之处是对薄壁器件不能达到UL94V-0级，易从PC基体中析出；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，大于一定用量严重影响PC的透明性，而且单独使用存在阻燃级别不一致或不可靠的现象，需与其它阻燃剂(比如卤系)协同使用；同时磺酸盐阻燃PC的机理尚未完全明了。(四)硅化合物阻燃PC，包括支化的及未支化的聚硅氧烷，5％的用量可使PC的氧指数达33％～40％，UL94阻燃等级达V-0级，许多专利EP 1,278,798，EP 1,385,909，USP 6,451,906，EP 1,293,551，USP 3,971,756，USP 6,630,525，USP 20030191245，USP 20040220302，EP 1,739,130，EP 1,272,565，USP 6,649,680，USP 6,518,357，WO 03/0977459均已报道了硅化合物在提高阻燃体系热稳定性、增加炭层抗热氧化性等方面具有重要作用。USP 6,518,357描述了一种硅倍半氧烷阻燃PC的制备方法，包括聚苯基甲基硅氧烷、苯基硅倍半氧烷与二甲基硅氧烷共聚物、聚苯基乙烯基硅倍半氧烷三种不同的硅化合物，添加量在1％～5％之间，与磺酸盐类协同使PC达到了UL94V-0级，其中尤其以后两种硅倍半氧烷与磺酸盐类协同阻燃PC效果最好，硅化合物添加量1％，二苯基磺酸钾磺酸盐添加量为0.3％，1.6mm厚度的PC可达UL94V-0级。文献中(Polymer Degradation and Stability 93(2008)627～639)也报道了添加2％的苯基三硅醇低聚硅倍半氧烷也可将PC的最大热释放速率从492kW/m²降低到267kW/m²。

发明内容

本发明的目的是为了进一步提高聚碳酸酯的阻燃效果，提出无规聚苯基硅倍半氧烷在阻燃聚碳酸酯中的应用。