阻燃聚亚苯基醚组合物及其制备方法技术

具有良好防火和阻燃性能的聚亚苯基醚（ＰＰＥ）组合物使用较低水平的有机磷酸酯防火剂，并因此没有原先熟悉的防火和阻燃ＰＰＥ组合物的缺点。所述组合物包括（ａ）一种包含至少５０％聚亚苯基醚的聚合物组分；（ｂ）其量足以增加所述聚合物组分的模数和强度的玻璃强化纤维；（ｃ）一种防火组分，优选为有机磷酸酯防火剂；（ｄ）其量能有效增强所述组合物的阻燃性能的一种有机粘土组分；和（ｅ）一种矿物组分。也可包括用于配制ＰＰＥ的其它常规添加剂。所述组合物通过混合各种成分并将其配合成适合于注塑的组合物来制备。这种组合物可用于制备注塑制品如电子元件，包括电视内部部件如偏转线圈；打印机底板和塑料托盘。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及阻燃聚亚苯基醚(PPE)组合物及其制备方法。PPE是一种具有高玻璃化转变温度、高尺寸稳定性、低比重、水解稳定性和良好机械性能的热塑性材料。这些性质的组合使得基于PPE的制剂可被注塑成用于高热用途的产品，例如用于汽车、电子和建筑业的产品。对于某些需要提高模数和强度的应用，可用玻璃纤维强化PPE。但是，这些强化的PPE制剂具有非所需的可燃特征。在高温下或暴露于火焰中时，玻璃填充的PPE易连续燃烧而不熄灭。因为这个原因，耐火级玻璃填充PPE(特别是UL94 V0级)使用大量(例如对于1/16英寸厚度的UL94 V0级玻璃填充PPE来说，＞15％重量)防火添加剂诸如含磷有机化合物来配制。这增加了产品成本，也使得更难以将玻璃纤维强化的PPE配制成能满足UL94 V0防火标准，因为大量含磷有机化合物如间苯二酚双磷酸酯的加入增塑了组合物并显著降低了制剂的热变形温度。
技术介绍
本专利技术的PPE是根据美国专利3,306,874、3,257,537或3,257,358号的说明书所述的方法通过使酚反应来制备的；防火剂是美国专利4,933,386、4,343,732、5,455,292和RE 36188中公开的那些；有机粘土包括美国专利5,773,502和5,530,052描述的那些。
技术实现思路
本专利技术提供具有良好防火和阻燃特征的PPE组合物，其利用低水平的有机磷酸酯防火剂并因此没有先前已知的防火和阻燃PPE组合物的缺点。所述组合物包括(a)一种包含至少50％聚亚苯基醚的聚合物组分； (b)其量足以增加所述聚合物组分的模数和强度的玻璃强化纤维；(c)一种防火组分，优选包含有机磷酸酯防火剂；(d)其量能有效增强所述组合物的阻燃性能的有机粘土组分；和(e)一种矿物组分。可包括用于PPE配制的其它常规添加剂。这种组合物可用于生产注塑件诸如电子元件包括电视内部部件如偏转线圈；打印机底板和塑料托盘。本专利技术还提供制备玻璃强化的PPE组合物的方法。按照这种方法，所述组合物通过配合下面的混合物制备(a)一种包含至少50％聚亚苯基醚的聚合物组分；(b)其量足以增加聚亚苯基醚基体的模数和强度的玻璃强化纤维；(c)一种防火组分，优选包含有机磷酸酯防火剂；(d)其量能有效增强所述组合物的阻燃性能的有机粘土组分；和(e)一种矿物组分，以及在升高的温度下提供所述材料的均匀共混的任选其它组分。这种配合适于在螺杆挤压机中在520-620°F，优选540-560°F的温度下进行。具体实施例方式本专利技术的PPE组合物包括含至少50％聚亚苯基醚的聚合物组分；其量足以增加聚亚苯基醚基体的模数和强度的玻璃强化纤维；一种有机磷酸酯防火组分；其量能有效增强所述组合物的阻燃性能的有机粘土组分；和一种矿物组分。这些组分协同作用而提供具有良好耐火和阻燃特性的玻璃纤维强化的PPE，其利用较低水平的有机磷酸酯防火剂并因此没有先前已知的防火和阻燃PPE组合物的缺点。这种协同作用由概括在表1、3和4中的下面实施例的试验结果所证实。在这些试验中，通过在一台双螺杆挤压机中配合制备没有有机粘土和具各种有机粘土填充量的玻璃纤维强化的PPE样品。用矿物组分(云母)制备一些组合物，其它则没有矿物组分。然后将样品注塑并按照V0级的UL试验方案测定消焰时间。该实验表明将少量有机粘土随矿物组分加入到耐火玻璃纤维强化的PPE中可获得增强的耐火性能并符合UL94 V0标准。大量有机粘土的加入或者在没有矿物组分下少量有机粘土的加入将导致防火性能的破坏。因此，显然存在各种组分的关键和协同组合，它能改善本专利技术组合物的特性。本专利技术的组合物由其中加入了各种填料和添加剂的聚合物组分制成。本文中所用的术语“聚合物组分”是指组合物中所有有机聚合物的总质量。虽然所述聚合物组分可以是100％的聚亚苯基醚，但是也可包括用于获得最终组合物所需性能而选用的其它聚合物。因此，所述组合物的聚合物组分包含至少50％并优选至少一种或多种聚亚苯基醚。除非另加说明，本文中所用的术语“聚亚苯基醚”是指单独的聚合PPE类或聚合PPE类的混合物。用于本专利技术的PPE是具有下面通式的重复单元的聚合物 式中R1、R2、R3和R4可相同或不同，各代表选自氢原子、卤原子、取代和未取代烷基基团以及取代和未取代烷氧基基团的一员。所述PPE可以是一种均聚物，即重复单元具有相同结构式；或者是一种由两种或多种类型的重复单元的组合构成的共聚物(对于构成共聚物的各不同重复单元来说R1、R2、R3和R4中的至少一个不同)。聚合物在各个末端通过一价化学基团或原子如氢、卤素、一价烃基(饱和、不饱和或芳族)等封端。对制备PPE的方法没有具体的限制。例如，其可以按照在美国专利3,306,874、3,257,357或3,257,358号的说明书所述的方法通过使酚反应来制备。所述酚的例子包括2，6-二甲基苯酚、2，6-二乙基苯酚、2，6-二丁基苯酚、2，6-二月桂基苯酚、2，6-二丙基苯酚、2，6-二苯基苯酚、2-甲基-6-乙基苯酚、2-甲基-6-环己基苯酚、2-甲基-6-甲苯基苯酚、2-甲基-6-甲氧基苯酚、2-甲基-6-丁基苯酚、2，6-二甲氧基苯酚、2，3，6-三甲基苯酚、2，3，5，6-四甲基苯酚、2，6-二乙氧基苯酚等，但是本专利技术可用的酚类并不限于这些。可以使用通过使一种上述物质反应获得的相应的均聚物；或者使用通过使两种或多种上述物质反应获得的并具有上式所含的不同单元的相应共聚物。可用于本专利技术的PPE聚合物的具体例子包括但不限于聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二乙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-乙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2-甲基-6-丙基-1，4-亚苯基)醚、聚(2，6-二丙基-1，4-亚苯基)醚和聚(2-乙基-6-丙基-1，4-亚苯基)醚。此外，PPE共聚物的一个例子是在前述的聚亚苯基醚重复单元中部分地包含烷基三取代酚如2，3，6-三甲基苯酚的共聚物。PPE树脂也可以是具有接枝的在其上苯乙烯化合物的共聚物。这种苯乙烯化合物接枝的聚亚苯基醚的一个例子是通过苯乙烯化合物如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基苯乙烯或氯苯乙烯在前述PPE上的接枝聚合获得的共聚物。可单独或组合包括在本专利技术的聚合物组分中的其它聚合物包括结晶聚苯乙烯、耐冲击聚苯乙烯(HIPS)、EPDM和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物；和聚酰胺如尼龙-6，6和尼龙-6。所述聚合组分也可包括占聚合物组分0-25％重量的萜酚树脂以向组合物提供更好的流动性能。可混入到本专利技术的组合物中的其它聚合物包括0-50％重量的聚苯硫以改善热挠曲温度和流动性。适用于本专利技术组合物的玻璃纤维可以具有各种适合于应用的长度和厚度。如果需要可使用偶联剂涂层如氨基硅烷。加入足以将产品模数和强度提高到所需程度的玻璃纤维，本领域技术人员能够判断获得指定结果所需玻璃纤维的适合水平和类型。通常，以5-50％重量的量加入玻璃纤维。所述组合物的防火组分可以是卤代防火剂如溴化聚苯乙烯。但是，生态上优选的组合物是无卤素的，其利用有机磷酸酯防火剂。本专利技术的有机磷酸酯防火剂组分可以是本领域熟悉的多种有机磷防火剂中的任一种。具体例子包括间苯二酚二磷酸酯、双酚A二磷酸酯、四甲苄基哌嗪二磷酰胺等，例如具体通过引用结合入本文的美本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，它包含：（ａ）一种包含至少５０％聚亚苯基醚的聚合物组分；（ｂ）其量足以增加所述组合物的模数和强度的玻璃强化纤维；（ｃ）一种防火组分；（ｄ）其量能有效增强所述组合物的阻燃性能的一种有机粘土组分；（ｅ）一种矿物组分，其为云母，和（ｆ）萜酚树脂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N帕特尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[]