一种阻燃聚碳酸酯及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种阻燃聚碳酸酯及其制备方法，涉及高分子材料领域，按重量份数计，包含如下组分：PC‑x 100份、复合阻燃剂0.2～0.8份、复配抗氧剂0.6～2.5份、润滑剂0.4～2.5份；其中，PC‑x的分子结构式为

A flame retardant polycarbonate and its preparation method

The invention provides a flame retardant polycarbonate and a preparation method thereof, which relates to the field of macromolecule materials, and comprises the following components by weight: PC_x 100 phr, composite flame retardant 0.2-0.8 phr, compound antioxidant 0.6-2.5 phr, lubricant 0.4-2.5 phr; among them, the molecular structure formula of PC_x is as follows: PC_x 100 phr, composite flame retardant 0.2-0.8 phr, compound antioxidant 0.6

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃聚碳酸酯及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，特别涉及一种阻燃聚碳酸酯及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯(PC)透明度好、强度高、刚性大，尺寸稳定性佳，拥有优异的力学性能、良好的抗冲击特性、较高的热形变温度，以及良好的耐蠕变性和着色性，所以广泛应用于航空航天、机械交通、电子电器、建筑运输、信息存储等诸多领域。由于PC具备分解温度高的特性，其燃烧热低、成炭率高，因此PC材料自身已有一定的阻燃性能，但是通常PC在UL94燃烧测试中会熔融滴落，仅属于HB或者V-2等级。目前，传统的阻燃改性PC材料是通过在PC基体中添加一系列不同类型的阻燃剂、防滴落剂以达到降低燃烧性能的效果，采用的阻燃剂包括卤素类、磷系、硼系、芳香族磺酸盐类等。目前，溴系阻燃剂由于毒性大已减少使用，磺酸盐类阻燃剂价格十分昂贵，不利于大规模工业化生产，而无卤环保磷系阻燃剂正逐渐获得广泛应用，然而，无卤环保磷系阻燃剂呈液态，为加工带来不便，在基材中的添加量较多时成本高昂、制品的力学性能及耐热性较差，采用单一成分的硅系阻燃剂难以制备阻燃性能和综合性能兼备的改性PC材料。而且阻燃剂和防滴落剂的添加通常会使PC的熔体粘度降低，加工性能下降甚至无法挤出拉条。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阻燃性能出色、力学性能优良的阻燃聚碳酸酯。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种阻燃聚碳酸酯，包括如下重量份数的组分：本专利技术中，PC-x中的x为基团的指代表示，相对于PC增加了树脂原本的分子量，能够增加其熔融状态下的粘度和刚性强度，减少其燃烧时的滴落状况，提高树脂本身的阻燃性；复合阻燃剂能够结合不同阻燃剂的优点而改善树脂的阻燃性能，使得阻燃聚碳酸酯的阻燃性能增加；复配抗氧剂同样能够结合不同抗氧剂的优点，进而增加阻燃聚碳酸酯的抗氧化性能；此外，在阻燃聚碳酸酯燃烧时，抗氧剂能够及时消耗与阻燃聚碳酸酯接触的氧气等具有氧化性能的物质，与复合阻燃剂一同阻止阻燃聚碳酸酯的燃烧，从而增加阻燃聚碳酸酯的阻燃性能；润滑剂在聚合物中具有较好的相容性，能够改善PC-x分子中的苯基之间的刚性摩擦，降低PC-x分子间的内聚力，能够使得复合阻燃剂和复配抗氧剂较好的分散于PC-x中，进而保证阻燃聚碳酸酯良好的阻燃性和抗氧化性；综上，在PC-x中添加复合阻燃剂、复配抗氧剂和润滑剂，使得制得的阻燃聚碳酸酯的阻燃性能更加出色、力学性能更加优良。进一步优选为，所述PC-x的分子结构为采用上述技术方案，在1HNMR测试中，该分子结构的PC-x的交联结构含量相对于PC中重复单元的摩尔百分比为1.5％，该种阻燃聚碳酸酯在熔融状态下粘度高，在300℃、载荷2.16kg时的熔融指数为5g/10min～10g/10min，在保证复合阻燃剂和复配抗氧剂均匀分散于PC-x的前提下，能有效抑制燃烧时的滴落，提高树脂本身的阻燃性。进一步优选为，所述复合阻燃剂为有机硅系阻燃剂与磺酸盐类阻燃剂复配而成。采用上述技术方案，有机硅系阻燃剂是环境友好的无卤阻燃剂，其利用凝聚相阻燃机理，通过生成裂解炭层和提高炭层抗氧化性实现阻燃效果；此外该阻燃剂本身为高分子材料，对制品的性能影响很小，磺酸盐类阻燃剂只需极少的添加量，即可达到高效阻燃的目的，二者复配应用，具有协效阻燃作用，保证制品高透明性的同时使制品的阻燃特性良好，氧指数显著提升。进一步优选为，所述有机硅系阻燃剂为八苯基环四硅氧烷、聚有机硅倍半硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷中任一种或两种的混合物。采用上述技术方案，八苯基环四硅氧烷、聚有机硅倍半硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷均为硅氧烷类高分子聚合物，其在会迁移到聚碳酸酯表面，形成表面为有机硅阻燃剂富集层的高分子材料，其一旦燃烧，就会在聚碳酸酯表面生成聚硅氧烷特有的、含有Si键和(或)Si-C键的无机隔氧绝热保护层，阻止了燃烧分解产物外逸，又抑制了高分子材料的热分解，以此使得阻燃聚碳酸酯具有优良的阻燃效果。进一步优选为，所述磺酸盐类阻燃剂为二苯甲砜磺酸钾、三氯苯基磺酸钠、全氟丁基磺酸钾中的任一种或两种的混合物。采用上述技术方案，二苯甲砜磺酸钾、三氯苯基磺酸钠、全氟丁基磺酸钾均为芳香族磺酸盐，其可以促使PC-x的异构化以及Fries重排，同时释放出二氧化碳和水蒸汽，稀释燃烧中氧气的浓度，加速PC的交联及成炭，从而实现阻燃的目的；此外，上述芳香族磺酸盐在硅氧烷类高分子聚合物的作用下能够较好的分散于PC-x中，具有良好的协同阻燃效果。进一步优选为，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种的混合物；所述辅助抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的一种或多种的混合物。采用上述技术方案，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的分子中均含有苯基，与PC-x分子结构中的苯基具有较好的相容性，进而能够使得主抗氧剂均匀发分散于PC-x中，起到良好的抗氧化性能；三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)均能与上述主抗氧剂发生协同作用，使得阻燃聚碳酸酯具有良好的抗氧化性和阻燃性。进一步优选为，所述润滑剂为PETS润滑剂。采用上述技术方案，PETS润滑剂在高温下具有良好的热稳定性和低挥发性，其为多元醇酯，能够在PC-x中以内润滑为主，外润滑为辅，具有良好的透明性，有助于阻燃聚碳酸酯的脱模，增加其表面光洁度。本专利技术的第二个目的在于提供一种含有特殊结构阻燃聚碳酸酯的制备方法，操作简单，适于工业化生产。本专利技术的第二个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种阻燃聚碳酸酯的制备方法，包括如下步骤：(1)制备混合物：将PC-x在130～140℃的条件下干燥4～7h，直至PC-x的含水量低于0.02％，再将干燥后的PC-x、复合阻燃剂、抗氧剂、润滑剂按照配比称取后放置于高混机，混合搅拌3～6min，得到混合物；(2)熔融挤出：将上述步骤(1)制备的混合物送入双螺杆挤出机中挤出造粒，熔融挤出的阻燃聚碳酸酯经拉条、冷却、风干、切粒、干燥的工艺流程，获得阻燃聚碳酸酯成品。所述双螺杆挤出机采用的工艺条件为：一区温度为270～290℃，二区温度为270～290℃、三区温度为270～290℃、四区温度为260～280℃、五区温度为260～280℃、六区温度为260～280℃，七区温度为260～280℃，八区温度为240～260℃，机头温度为230～270℃，双螺杆挤出机的长径比为36:1，双螺杆挤出机主机转速为400～600r/min。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的阻燃聚碳酸酯，基体材料为含有特殊结构的PC-x，其低剪切粘度高，一方面可以保证加工性，另一方面由于粘度高可以抑制燃烧时的滴落现象，甚至可以代替防滴落剂的使用，在同样的阻燃等级下相比普通的PC可以进一步减少高效阻燃剂的添加量。本专利技术采用复合阻燃剂，即有机硅系阻燃剂与磺酸盐类阻燃剂、的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：

【技术特征摘要】
1.一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，所述PC-x的分子结构式为3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，所述复合阻燃剂为有机硅系阻燃剂与磺酸盐类阻燃剂复配而成。4.根据权利要求3所述的一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，所述有机硅系阻燃剂为八苯基环四硅氧烷、聚有机硅倍半硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷与聚二甲基硅氧烷中的任一种或两种的混合物。5.根据权利要求3所述的一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，所述磺酸盐类阻燃剂为二苯甲砜磺酸钾、三氯苯基磺酸钠、全氟丁基磺酸钾中任一种或两种的混合物。6.根据权利要求1所述的一种阻燃聚碳酸酯，其特征在于，所述复配抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，所述主抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种的混合物；所述辅助抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的一种或多种的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪安新，邱琪浩，张豪杰，周浩，何燕峰，周志峰，张尧庆，施懿军，
申请(专利权)人：宁波浙铁大风化工有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33