[发明专利]一种无卤阻燃薄膜级聚碳酸酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜级聚碳酸酯材料及其制备方法，特别是涉及一种一种阻燃等级达到UL94V-0的无卤阻燃薄膜级聚碳酸酯材料及其制备方法。

技术背景

PC是无定型高分子化合物，无味、透明；具有优良的机械、热及电性能，尤其是耐冲击韧性好，蠕变小，所得制品尺寸稳定性好。PC耐热性较好，可在一60℃～120℃温度范围内长期使用，PC热变形温度为138℃(1.82MPa)，其玻璃化温度为150℃，在220～230℃时呈熔融状态，热分解温度约310℃；PC吸水率低，为0.16％，PC耐燃性符合UL94V-2，属自熄级。正因为PC具有如此多的优点，因此它已广泛应用于电子电器、汽车、医药、食品包装、体育运动等领域，其中主要用作家电和电子产品的高级绝缘材料。目前，PＣ已成为用量仅次于尼龙的第二大工程塑料。尽管PＣ本身有一定的阻燃性，但随着人们对塑料制品的防火安全提出愈来愈高的要求，近年来对PC更高级别阻燃的研究日益活跃。PC常用的阻燃剂有卤系阻燃剂，磺酸盐系阻燃剂，磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂等。

    卤系阻燃剂如十溴二苯乙烷、溴代聚碳酸酯齐聚物等对PC具有较好的阻燃性，并能达到欧盟RoHs环保标准要求，但随着环保标准的进一步提高，在电子电器等产品上已要求所使用的材料达到无卤阻燃的环保要求，卤系阻燃剂的使用受到严格限制。PC无卤阻燃剂有磺酸盐系阻燃剂、磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂。磺酸盐系阻燃剂阻燃机理主要为：磺酸盐在受热或火焰作用下放出的三氧化硫使PC膨胀并迅速分解而形成炭层，从而阻止热量和氧气向材料内部扩散。磺酸盐系阻燃剂在PC中添加量一般不超过1%，超过1%后，由于已达饱和，阻燃性并不随磺酸盐的增加而升高。磷系阻燃剂阻燃机理为：燃烧时磷化合物分解生成磷酸液态膜，其沸点可达300℃。同时，磷酸又进一步脱水生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸。生成的聚偏磷酸是强酸，具有很强的脱水作用，促使高聚物脱水炭化，降低材料的质量损失速度和可燃物的生成量，而磷大部分残留于炭层中。有机硅系阻燃剂的阻燃机理为：硅树脂的闪点都在300℃以上，具有难燃性，在PC体系中加入硅树脂后，燃烧时硅树脂向PC表面迁移、富集而形成均质的绝热炭化(Si—C)层，抑制了内部材料的进一步燃烧，并能防止熔体滴落，阻止了燃烧生成的挥发性分解物的外逸，从而隔绝了内部的PC与外界氧气的接触而起到阻燃作用。随着硅树脂用量的增加，阻燃PC的氧指数也随之增大；当硅树脂质量分数为6％时，材料的氧指数增至40．6％,而后继续增加硅树脂用量，氧指数变化不大。

无卤阻燃剂对于厚度在1mm以上的PC板材和注塑件具有较好的阻燃效果，能达到UL94V-0级，而对厚度在0.76mm以下的PC薄膜产品，由于膜越薄，接触空气的比表面积越大，越易燃烧，同时膜越薄，支撑性越差，越易滴落。单一的磺酸盐系阻燃剂和有机硅系阻燃剂难以使PC薄膜阻燃性达到UL94V-0级。磷系阻燃剂在无卤PC薄膜中也得到应用，专利200910183582.0中使用磷酸酯、膦酸脂、氧化膦和全氟丁基磺酸钾或者全氟丁基磺酸钠作为PC薄膜阻燃剂，在添加磷系及氟系达到一定量时，PC薄膜具有一定的阻燃性，但只能达到UL94VTM-0级阻燃，仍然达不到目前PC薄膜要求的UL94V-0级阻燃要求。专利21010275539X中使用微胶化红磷粉或红磷阻燃母粒作为阻燃剂，所得0.38mm厚的PC薄膜能达到UL94V-0级阻燃，但对0.38mm厚度以下的PC薄膜，则不能达到UL94V-0级，同时所得薄膜韧性差、伸长率低于80%，达不到PC阻燃薄膜的力学性能要求(伸长率≥80%）；同时由于使用红磷粒径大（<1200目)，在薄膜制备过程中容易造成红磷外露，薄膜外观质量差，达不到使用要求。阻燃剂高效性、不同阻燃剂之间的协同性是提高PC薄膜阻燃性的关键技术。

发明内容

    本发明的目的是解决现有薄膜阻燃等级和力学性能以及外观质量无法达到使用要求的问题，提供一种无卤阻燃薄膜级聚碳酸酯材料，其另一个目的是提供该材料的制备方法，本材料及其制备方法利用不同阻燃剂的阻燃机理，使其产生协同效应，添加量少且阻燃性能高，同时能提高薄膜的外观质量和改善其柔韧性和抗折叠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无卤阻燃薄膜级聚碳酸酯材料，包括下列质量百分比的各组分：

   PC树脂88---95%；

   共聚物2---8%；

   含磷阻燃剂1---3%；

   含硅阻燃剂0.1---0.5%；

   含硫阻燃剂0.1---0.8%；

   防滴落剂0.1---0.8%；