[发明专利]无卤杂化阻燃粒子及其制备方法和用其制备的无卤阻燃聚碳酸酯材料

说明书

本发明公开的是一种无卤杂化阻燃粒子及其制备方法和用其制备的无卤阻燃聚碳酸酯材料，该杂化阻燃粒子中含有金属元素和磷元素或硅元素和磷元素或硅元素和硫元素或金属元素、硅元素和磷元素，可弥补单一阻燃元素阻燃剂的不足，发挥不同阻燃元素之间的协效作用，当其用于制备的无卤阻燃聚碳酸酯材料时，不仅使其的阻燃性能有了很大的提高，且还可赋予其优异的力学性能或者良好的紫外‑可见光透过率。本发明的制备方法工艺简单，反应条件温和，又是以水和醇类物质为溶剂，价格低廉，来源广泛，后处理简单，不仅可降低制备成本，还具有环境友好的特点，有利于推广应用。

技术领域

本发明属于无卤杂化阻燃剂及其制备和应用技术领域，具体涉及一种无卤杂化阻燃粒子及其制备方法和用其制备的无卤阻燃聚碳酸酯材料。

背景技术

有机合成高分子材料已进入人们社会生活的方方面面，但是其易燃性以及在燃烧的过程中会产生的大量有毒气体严重威胁着人们的生命及财产安全。因此，现在很多应用领域都要求对高分子材料进行阻燃改性。

聚碳酸酯(PC)作为通用的五大工程塑料之一，具有较强的抗冲击能力，良好的力学性能、绝缘性能和较好的热稳定性，也是一种具有良好透明性的工程塑料，并且其本身也具有一定的阻燃性能，LOI值约为25％，能通过UL-94V-2级，但其燃烧过程中会伴随着熔滴，因此在电视机，电脑，手机外壳等对阻燃有更高要求的领域，仍需要改善其阻燃性能。

提高阻燃性能是PC高性能化研究最为重要的方向之一。对于PC来说，卤系阻燃剂的阻燃效率虽然高，但是其在燃烧的过程中产生的一些有毒气体，会对环境和人体造成一定的危害。随着“电子电器设备中禁用有害物质指令”(Restriction of HazardousSubstancesDirective,RoHS)和“废弃电子电器设备指令(Waste Electrical andEquipment Directive,WEEE)的相继出台，卤系阻燃剂的应用受到了很大的限制。2006年，欧盟又发布了《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》，明确限制了聚溴二苯醚(PBDE)、溴联苯(PBB)等含卤阻燃剂的使用，使得无卤化成为了PC阻燃的发展趋势。

目前，阻燃PC的无卤阻燃剂主要包括无机阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、硫系阻燃剂等。无机阻燃剂价格便宜、环保、具有无卤、无毒、来源广泛等优点，但是其阻燃效率低，单独使用时，往往需要40-60wt％的添加量才能使材料达到V-0级别。差的相容性和高比例的添加量会严重破坏材料的机械性能，并会导致加工方面的困难。磷系阻燃剂品种多，阻燃效率高，性能优异，是最有可能取代卤系阻燃剂，占领阻燃剂市场的重要产品。现应用比较普遍的是膦酸酯类、磷酸酯类以及它们的一些衍生物产品等，虽然这类阻燃剂只要添加4-10wt％即可使聚碳酸酯通过UL-94V-0级别，但其不仅耐水性差，热稳定性差，且与聚碳酸酯基材的相容性也较差，故而限制了它的应用。硅系阻燃剂由于其具有高效的阻燃性、优异的加工性、良好的机械性能以及自身无卤环保的优点而受到阻燃行业的高度认可，但要获得阻燃效果良好的阻燃剂，必须要精细的选择含硅化合物的分子结构及其物理化学性能，使之能均匀、稳定地分散在PC基材中，这往往存在技术难度高的问题，且其合成过程相对复杂，需要使用大量的有机试剂，使用成本较高，故而该类阻燃剂在使用范围和领域上受到一定的限制。硫系阻燃剂具有高效、无毒、防滴落等特点，并能有效提高材料加工、耐热性等。工业中常用的硫系阻燃剂主要有全氟丁基磺酸钾(PPFBS)、苯磺酰基磺酸钾(KSS)、2，4，5-三氯苯磺酸钠(STB)等，这些阻燃剂在使用中虽然具有高效性，且几乎不影响材料的力学性能，但是其水解稳定性较差、价格昂贵等缺点限制了它在阻燃PC中的应用。

很显然，上述阻燃剂都是单一元素阻燃剂，其各自虽具有自身的优势特点，但同时也存在一些无法逾越的缺陷。在未来，无卤、低烟、低毒、高效，并且成本低廉、加工工艺简单等综合的阻燃剂将更会受到用户的青睐，而将多元阻燃元素结合到同一种结构单元阻燃剂中无疑可弥补单一阻燃元素阻燃剂的不足，因此研发多元阻燃元素相结合的无卤阻燃剂必将成为一种趋势。

发明内容