具有提高的冲击强度的非溴非氯阻燃性玻璃和滑石填充的聚碳酸酯制造技术

在各种方面中，本公开涉及聚碳酸酯组合物，所述聚碳酸酯组合物展现出提高的冲击强度，多轴和悬臂梁缺口两者，以及薄壁阻燃性，同时不含或基本上不含溴或氯阻燃添加剂。聚碳酸酯组合物可包含一定比例的非粘合玻璃纤维和表面改性的滑石。

Non bromine non chlorine flame retardant glass and talc filled polycarbonate with improved impact strength

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的冲击强度的非溴非氯阻燃性玻璃和滑石填充的聚碳酸酯
本公开涉及玻璃填充的聚碳酸酯组合物，其具有表面改性矿物填料以及非溴化和/或氯化的阻燃添加剂并表现出提高的冲击强度。
技术介绍
聚碳酸酯聚合物可用于多种材料应用中，具有一系列有利的物理性质和机械性质，包括例如高冲击强度、优异的尺寸稳定性、类玻璃透明性、优异的耐热性和低温韧性。聚碳酸酯材料通常与其他材料一起加工，以提高其物理性能。填料和其他增强添加剂可被引入聚碳酸酯聚合物基体中以增强性质，如模量和冲击强度。阻燃剂、滴落抑制剂、矿物填料和成焦剂(charformer)作为功能性添加剂，其可用于帮助组合物限制热量或火焰熔化或甚至燃烧的效果。理想地，这些阻燃聚碳酸酯材料同时显示出强大的阻燃性和薄壁弹性。工业标准日益要求阻燃剂不含卤素，尤其是溴。在本领域中仍然需要表现出良好的可加工性和薄壁阻燃性，同时还保持冲击强度的聚碳酸酯组合物。
技术实现思路
一方面，本公开提供了填充的热塑性组合物，其包含：约70重量％(wt.％)至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约0.01wt.％至约20wt.％的非粘合(non-bonding)玻璃纤维；约0.01wt.％至约10wt.％的表面改性的滑石，其中表面改性的滑石的平均粒径是约0.5纳米(nm)至约2微米(μm)；并且其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下最大力下展现出70焦耳(J)或更大的多轴冲击(MAI)等级能量(ratingenergy)，并且其中当根据UL94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V2等级和少于50秒的熄灭时间。此外，本公开涉及一种形成组合物的方法，该组合物包含：约70wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物；约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约0.01wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.01wt.％至约10wt.％的表面改性的滑石，其中表面改性的滑石的平均粒径是约0.5nm至约2μm；和约0.01wt.％至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包括亚磷酸稳定剂，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23℃下最大力下展现出70焦耳或更大的MAI等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到V2等级和少于50秒的熄灭时间。另一方面，本公开涉及根据本文公开的形成组合物的方法所制备的制品或由本文公开的组合物所形成的制品。具体实施方式聚碳酸酯材料通常与其他材料一起加工，以提高其物理性能。可包括阻燃添加剂，使得聚碳酸酯抵抗火焰，从而使材料对某些应用更加有用。对非溴化和非氯化阻燃添加剂的需求增加，因为当基体聚合物处于可能导致降解、熔融或燃烧的环境压力下时，这些添加剂避免某些卤化化学品的释放。然而，向聚碳酸酯组合物中添加填料和阻燃添加剂可能会对冲击性能和其他机械性能产生负面影响。填料增强的聚碳酸酯组合物，也具有稳健的阻燃性能，因此对发现可以保持流动、薄壁阻燃性和冲击强度的适当平衡的组合物提出了重大的技术挑战。矿物填料(如滑石和玻璃纤维)的组合已被引入聚合物系统中，以提高机械强度和其他性质。已经发现玻璃纤维、滑石和稳定剂对于提供具有薄壁阻燃性能的组合物之间的协同效应。本公开的组合物详述了这种协同作用。本文呈现的是表面涂覆的矿物填料，其将非粘合玻璃纤维与某些磷基稳定剂结合以提供具有提高的冲击强度(多轴冲击强度和悬臂梁缺口冲击强度二者)的薄壁阻燃性组合物。本公开提供了玻璃和矿物填充的聚碳酸酯组合物，其甚至在小的壁厚下展现出阻燃性以及提高的多轴冲击强度。聚碳酸酯聚合物一方面，所公开的组合物可包括含有一种或多种聚碳酸酯聚合物的聚碳酸酯聚合物组分。如本文所用，术语“聚碳酸酯”包括具有重复结构性碳酸酯单元的均聚碳酸酯和共聚碳酸酯。一方面，聚碳酸酯可包括任何聚碳酸酯材料或材料的混合物，例如，如美国专利号7,786,246中所述的，出于公开各种聚碳酸酯组合物和方法的特定目的，其全部内容并入本文。本文所用的术语“聚碳酸酯(一种或多种)”包括共聚碳酸酯、均聚碳酸酯、(共)聚酯碳酸酯及其组合。在各方面中，聚碳酸酯可包括含有两种或更多种不同碳酸酯单元的共聚物。例如，聚碳酸酯共聚物可包括衍生自双酚苯乙酮(BisAP)的重复碳酸酯单元和第二化学上不同的二羟基单体，如双酚(例如，双酚A)。可选地，聚碳酸酯共聚物可包括衍生自(N-苯基酚酞)PPPBP的重复碳酸酯单元和第二化学上不同的二羟基单体，如双酚(例如，双酚A)。一方面，聚碳酸酯可包括芳族碳酸酯链单元，并且包括具有式(I)结构单元的组合物：其中R1基团是芳族、脂族或脂环族自由基。有利地，R1是芳族有机自由基，并且在可选方面中，是式(II)的自由基：-A1-Y1-A2-(II)其中A1和A2中的每一个都是单环二价芳基自由基，并且Y1是将A1和A2分开的具有零个、一个或两个原子的桥接自由基。在示例性方面中，一个原子将A1和A2分开。这种类型的自由基的示例性实例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2,2,1]-二环亚庚基、亚乙基、异亚丙基、新亚戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基、亚金刚烷基等。另一方面，在示例性实例为双酚的情况下，零个原子将A1和A2分开。桥接自由基Y1可以是烃基或饱和烃基，如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。可以通过界面反应聚合物前体(如二羟基化合物)生产聚碳酸酯，其中仅一个原子将A1和A2分开。如本文所用，术语“二羟基化合物”包括例如具有如下通式(III)的双酚化合物：其中Ra和Rb各自独立地表示氢、卤素原子或一价烃基；p和q各自独立地是0至4的整数；并且Xa表示式(IV)基团中的一种：其中Rc和Rd各自独立地表示氢原子或一价直链或环状烃基，并且Re是二价烃基。可以由式(IV)表示的双酚化合物的类型的非限制性实例可包括双(羟基芳基)烷烃系列，如1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(或双酚A)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、l,l-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷等；双(羟基芳基)环烷烃系列，如1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷等，或包括至少一种上述双酚化合物的组合。可以由式(III)表示的其他双酚化合物包括其中X为-O-、-S-、-SO-或-SO2-的那些。这种双酚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合物，其包含：/n约70wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；/n约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中所述阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和/n约0.01wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；/n约0.01wt.％至约10wt.％的表面改性的滑石，其中所述表面改性的滑石的平均粒径是约0.5纳米(nm)至约2微米(μm)；并且/n其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下最大力下展现出70焦耳或更大的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到V2等级和少于50秒的熄灭时间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170425 US 62/489,5141.一种组合物，其包含：
约70wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；
约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中所述阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和
约0.01wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；
约0.01wt.％至约10wt.％的表面改性的滑石，其中所述表面改性的滑石的平均粒径是约0.5纳米(nm)至约2微米(μm)；并且
其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下最大力下展现出70焦耳或更大的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到V2等级和少于50秒的熄灭时间。


2.权利要求1所述的组合物，其中所述表面改性的滑石包括用聚二甲硅氧烷基溶液进行表面处理的滑石。


3.权利要求1-2中任一项所述的组合物，其中所述表面改性的滑石的平均粒径是约1.8μm。


4.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中表面改性的滑石与玻璃纤维的比是约1:4至约3:1。


5.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中表面改性的滑石与玻璃纤维的比是约1:2至约2:1。


6.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中表面改性的滑石与玻璃纤维的比是约1:2。


7.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中表面改性的滑石与玻璃纤维的比是约1:1。


8.权利要求1-7中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种添加剂。


9.权利要求8所述的组合物，其中所述一种或多种添加剂包括增塑剂、抗静电剂、抗冲改性剂、着色剂、抗氧化剂、脱模剂、UV吸收剂、润滑剂、或发泡剂、或其组合。


10.权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的宽度是约10μm至约15μm。


11.权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的长度是约2毫米(mm)至约6mm。


12.权利要求1-11中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的直径或宽度是约13μm，并且长度是4mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格尔切夫，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL