一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及塑料改性加工技术领域，尤其是一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法；功能母粒以多重复合包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物为主体阻燃剂，其质量百分比组成如下：多重复合包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物55.0～70.0 wt.%、柠檬酸钠15.0～30.0 wt.%、乙烯–丙烯酸缩水甘油酯共聚物10.0～14.0 wt.%、脂肪族共聚酯0.0～4.0 wt.%、超支化聚酯0.0～0.5 wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%；本发明专利技术的阻燃增效功能母粒与传统塑料阻燃功能母粒相比，提高了上述三种国产溴系阻燃剂的热稳定性和流动分散性，从而提升阻燃效率，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性聚碳酸酯及其合金的阻燃复合物的力学性能损失。

A special flame retardant and synergistic masterbatch modified by polycarbonate and its alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法
本专利技术涉及塑料改性加工
，尤其是一种聚碳酸酯(PC)及其合金改性专用阻燃增效功能母粒及其制备方法。
技术介绍
工程塑料因其优异的综合物理机械性能、耐热性、良好的电性能在用家电器、工业电子电器、汽车等交通工具领域获得广泛应用，然而当其应用于制品生产时，往往需要实施阻燃改性来提高其使用安全性。工程塑料阻燃改性可通过加入阻燃剂并经过双螺杆挤出机的熔融共混来实现。阻燃剂能够阻止塑料被引燃并抑制火焰传播，可有效提高工程塑料的抗燃烧性能。按阻燃元素类别分类，阻燃剂通常可分为卤系(卤系又分为氯系和溴系)、磷系、锑系、镁系、硼系、钼系等等。当前虽然阻燃剂种类繁多，但是能够真正对大多数工程塑料实施高阻燃效率，选择溴系阻燃剂无疑是最佳的选择。溴系阻燃剂具有适用性广、使用方便、阻燃效果优异、正常使用和回收过程中无毒无公害等优势，至今仍广泛应用工业及国民经济各领域，在安全防火材料及制品中发挥关键作用，是目前世界上产量最大的有机阻燃剂。聚碳酸酯(PC)是全球第二大工程塑料，因其优异的力学性能和电性能被广泛应用于电子电器领域。PC还能够与其它工程塑料如苯乙烯–丁二烯–丙烯腈共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚对苯二甲酸二乙酯(PET)等共混制备塑料合金，这些塑料合金可以产生性能优势互补，从而获得更广泛的应用。PC及其合金的极限氧指数仅为24vol.％左右，属于易燃烧高分子材料，基于安全性考虑，针对应用于电子电器领域中的PC及其合金需要进行阻燃改性。而采用溴系阻燃剂来赋予PC及其合金阻燃性是一种常用的阻燃改性方法。然而，PC的加工温度较高，通常易导致常规溴系阻燃剂在加工过程中发生提前分解，影响制品的外观和性能。因此要实现对其高等级阻燃(达到UL94V-0级)，同时要保持良好的外观和各项性能，对溴系阻燃剂品质及热稳定性和耐温性要求很高。目前最常用于PC及其合金阻燃改性的溴系阻燃剂为四溴双酚A碳酸酯齐聚物，其阻燃效果在所有溴系阻燃剂中阻燃改性效果最佳，且能够确保被阻燃的PC及其合金复合物具有较好的热稳定性和较少的力学性能损失。目前，包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物在内的常用于工程塑料阻燃的高效高品质溴系阻燃剂的生产制造技术目前仍然被发达国家所掌控。国内外高端溴系阻燃剂市场则被欧美等发达国家的跨国公司所垄断，而国内四溴双酚A碳酸酯齐聚物的生产厂商由于其生产技术与发达国家存在明显差距，其四溴双酚A碳酸酯齐聚物阻燃剂产品存在热稳定性差、分子中溴原子不稳定、加工过程中易黄变等缺陷，无法与国外产品竞争。随着国外贸易纠纷及高关税的影响，从发达国家进口四溴双酚A碳酸酯齐聚物等工程塑料常用溴系阻燃剂的经济性越来越差，且增加了使用企业的生产成本，导致所制造产品的竞争力下降。因此，开发高品质的国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物阻燃剂迫在眉睫。然而，此类溴系阻燃剂的合成过程较复杂，以目前国内企业的技术水平，很难在短时间内研发出先进的生产技术，从而在产品质量上赶上发达国家的溴系阻燃剂制造水平。因此，需要寻找简单而便捷的途径来有效改善国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物在PC及其合金工程塑料应用中存在的缺陷。除此之外，在工程塑料阻燃改性及加工技术实施过程中，阻燃剂及阻燃协效剂往往是粉体，且添加量较大，直接采用双螺杆挤出机进行熔融挤出共混时，由于物料在挤出机的机筒内的停留时间有限，很难将聚合物熔融与阻燃剂充分混合。此外，由于工程塑料加工温度较高，其共混挤出过程中大量阻燃剂粉体相互间机械摩擦产生更多的内热，会引发溴系阻燃剂分解和溴素脱落，不仅导致阻燃效果受损、材料发生黄变，还会造成改性工程塑料产品的物理机械性能下降。针对采用国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物对PC及其合金实施阻燃改性技术实施过程中存在的品质和加工问题，本专利技术提出一条全新的解决思路：采用多层次高致密度阻燃增效材料对国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物进行包覆，然后再将所包覆的溴系阻燃剂与阻燃协效剂、相应的载体树脂和其它助剂复合制备阻燃功能母粒，双管齐下解决国产溴系热稳定性差、加工过程中易分解、易黄变、流动性差、分散不均匀、阻燃效果受损等缺陷问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对采用国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物对PC及其合金工程塑料阻燃改性技术实施过程中存在的品质和加工问题，提供一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，该阻燃增效功能母粒与传统塑料阻燃功能母粒相比，提高了国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物作为PC及其合金常用溴系阻燃剂的热稳定性和流动分散性，从而提升阻燃效率，能够以更少的母粒添加量取得与传统阻燃功能母粒相同的阻燃效果，并可有效降低改性PC及其合金复合材料的力学性能损失；本专利技术的另一个目的是：提供一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒的制备方法，该方法采用多层次高致密度阻燃增效材料对国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物等工程塑料常用溴系阻燃剂进行包覆，然后再将所包覆的溴系阻燃剂与阻燃协效剂、载体树脂和其它助剂复合制备阻燃功能母粒，双管齐下解决国产四溴双酚A碳酸酯齐聚物作为PC及其合金常用溴系阻燃剂热稳定性差、加工过程中易分解、易黄变、流动性差、分散不均匀、阻燃效果受损等缺陷问题。本专利技术首先采用锌离子掺杂的铝溶胶为原料对四溴双酚A碳酸酯齐聚物颗粒进行包覆，由于四溴双酚A碳酸酯齐聚物的Zeta电位为负值，铝溶胶的Zeta电位为正值，可通过溶胶－凝胶反应自然形成以锌离子掺杂氢氧化铝为壳、四溴双酚A碳酸酯齐聚物为核的“核－壳”结构微胶囊颗粒；然后利用植酸(又名：肌醇六磷酸，一个含六个磷酸基团的环状化合物)极易与二价和三价金属离子反应形成难溶物的特点，采用植酸与该微胶囊壳层中的锌/铝离子发生钝化反应，形成坚硬致密的包覆层；接着加入磷酸氢锆[Zr(HPO4)2·H2O，一种具有介孔结构的片状无机纳米材料]，其分子中的锆离子同样会与植酸发生钝化反应，其表面羟基官能团与植酸中的羧基官能团还能进行置换，形成化学键结合体，从而实现对四溴双酚A碳酸酯齐聚物的多重复合包覆。将所包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物与阻燃协效剂、载体、分散剂等助剂混合，最后通过密炼机串联单螺杆挤出机制备成PC阻燃改性专用的阻燃功能母粒。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，所述功能母粒以多重复合包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物55.0～70.0wt.％、柠檬酸钠15.0～30.0wt.％、载体树脂10.0～14.0wt.％、脂肪族共聚酯0.0～4.0wt.％、超支化聚酯0.0～0.5wt.％、分散剂0.5～1.0wt.％、润滑剂0.3～0.5wt.％。进一步的，所述载体树脂为乙烯–丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)、乙烯–丙烯酸甲酯–甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EMA–GMA)、乙烯–丙烯酸丁酯–甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EBA–GMA)。进一步的，所述脂肪族共聚酯为聚(丁二酸乙二醇酯–丁二酸丁二醇酯)、聚(丁二酸乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物55.0～70.0 wt.%、柠檬酸钠15.0～30.0wt.%、载体树脂10.0～14.0 wt.%、脂肪族共聚酯0.0～4.0 wt.%、超支化聚酯0.0～0.5wt.%、分散剂0.5～1.0 wt.%、润滑剂0.3～0.5 wt.%。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述功能母粒以多重复合包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物为主体阻燃剂，所述功能母粒的质量百分比组成如下：多重复合包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物55.0～70.0wt.%、柠檬酸钠15.0～30.0wt.%、载体树脂10.0～14.0wt.%、脂肪族共聚酯0.0～4.0wt.%、超支化聚酯0.0～0.5wt.%、分散剂0.5～1.0wt.%、润滑剂0.3～0.5wt.%。


2.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述载体树脂为乙烯–丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EGMA）、乙烯–丙烯酸甲酯–甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EMA–GMA）、乙烯–丙烯酸丁酯–甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（EBA–GMA）。


3.根据权利要求1所述一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述脂肪族共聚酯为聚(丁二酸乙二醇酯–丁二酸丁二醇酯)、聚(丁二酸乙二醇酯–甲基丁二酸丁二醇酯)和聚(丁二酸乙二醇酯–苯基丁二酸丁二醇酯)中的一种，其中优选聚(丁二酸乙二醇酯–丁二酸丁二醇酯)。


4.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述超支化聚酯为以季戊四醇为核、以聚二羟甲基丙酸为支化链的四臂聚酯共聚物。


5.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述分散剂为硬酯酸铝、硬酯酸钙、硬酯酸锌、硬酯酸、季戊四醇硬脂酸酯、E蜡、OP蜡和乙撑双硬脂酰胺中的一种。


6.根据权利要求1中任一项所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、OP蜡、E蜡、乙烯–醋酸乙烯酯共聚物蜡中的一种。


7.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述多重复合包覆四溴双酚A碳酸酯齐聚物为磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的四溴双酚A碳酸酯齐聚物。


8.根据权利要求7所述的一种聚碳酸酯及其合金改性专用阻燃增效功能母粒，其特征在于：所述磷酸氢锆粉体、植酸和锌离子掺杂氢氧化铝包覆的溴系阻燃剂的制备方法如下：
（1）将四溴双酚A碳酸酯齐聚物、铝溶胶和氧化锌溶胶分散在无水乙醇中，加热搅拌，滴加氨水调节反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰卿，汪晓东，
申请(专利权)人：江苏万纳普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32