CN102212262A

CN102212262A - 一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法

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Publication number: CN102212262A
Application number: CN2011101149429A
Authority: CN
Inventors: 罗伟; 任月璋
Original assignee: SUZHOU OMAY OPTICAL MATERIALS CO Ltd
Current assignee: SUZHOU OMAY OPTICAL MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法，其由聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂配比而成，所述聚碳酸酯树脂基材的含量至少为总量的50wt%，所述阻燃体系的含量为总量的15.01-44wt%，所述改性剂的含量为总量的0-3wt%，所述其他助剂为热-氧化稳定剂和UV稳定剂，其含量分别占总量0-1wt%和0-2wt%。其制备方法方法如下：a、将聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂按比例机械预混合，b、将混合好的原料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，c、冷却切粒。本发明真正实现了无卤无磷化的阻燃，与现有无卤阻燃相比，不含任何的卤素，包括微量的氟与磷；具有优良的成膜加工性能，可以做成不同厚度的薄膜或片材。

Description

一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是应用广泛的五大工程塑料之一，具有综合均衡的力学、电气及耐热性能，特别以优异的冲击强度和耐蠕变性著称，透光率高，力学性能好，特别是冲击韧性在工程塑料中最佳。由于PC的优良性能，其制品及其共混材料在电子、电器、机械、汽车、纺织、轻工及建筑等行业获得了广泛的应用。

聚碳酸酯（PC）具有一定的自熄性，燃烧时会放出CO₂，其阻燃性能优于一般塑料。但是某些阻燃要求高的场合则需要对其进一步阻燃改性。目前在阻燃改性中，国内外常采用的技术就是添加卤系阻燃剂，卤系阻燃剂是一种阻燃效果高、价格便宜应用广泛的产品，但其会造成环境污染，随着环保和安全法规的日趋严格，无卤阻燃技术的研究与开发十分迫切。因此研究开发具有优良综合性能的环保型阻燃PC一直是国内外非常重视的课题。

阻燃剂是一类能阻止聚合物材料被引燃或抑制火焰传播的助剂，根据其使用方法可以分为添加型和反应型，添加型阻燃剂因其使用方便而得到广泛的应用。目前，在聚碳酸酯中添加的阻燃剂主要有卤素阻燃剂，如四溴双酚A、六溴苯、红磷、磷酸酯；这些常规的阻燃剂，由于阻燃效率低，一般要达到一定的阻燃要求，用量都较大，这就不可避免地要恶化聚碳酸酯等高聚物基材原有的优良力学性能、电气性能和热稳定性，增加高聚物燃烧或热解时生成的烟量或有毒气体量。

除常规的阻燃剂外，另有专利文献报道，可用于聚碳酸酯的极为有效的阻燃剂还有有机芳磺酸盐，如芳磺酸、芳酮磺酸、芳硫磺酸、芳酯磺酸等以及带有吸电子基的芳砜磺酸的碱金属或碱土金属盐。这类阻燃剂，尤其是带有吸电子基的芳砜磺酸的碱金属或碱土金属盐，其优异性体现在所需添加量小，阻燃效率高，可克服常规聚碳酸酯阻燃剂的一些缺点，但又存在易在聚碳酸酯中达到饱和添加量而无法提高材料阻燃等级。而多数常规磷系阻燃剂添加量大，添加至聚碳酸酯材料里会极大的影响材料的物理性能与耐温性，而且在实际生产加工过程中，磷系阻燃剂会对生产设备造成极大的腐蚀作用，缩短了设备的使用寿命。在环保要求日趋严格的要求下，磷系阻燃剂也越来越受到很大的限制。故需寻求其它途径来满足聚碳酸酯薄膜的高阻燃等级的前提下，并保证薄膜材料的耐温性与物理性能不会有所损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全无卤化阻燃、耐温性优良的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，由聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂配比而成，所述聚碳酸酯树脂基材的含量至少为总量的50wt%，所述阻燃体系的含量为总量的15.01-44wt%，所述改性剂的含量为总量的0-3wt%，所述其他助剂为热-氧化稳定剂和UV稳定剂，其含量分别占总量0-1wt%和0-2wt%。

上述无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法方法如下：a、将聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂按比例机械预混合，b、将混合好的原料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，c、冷却切粒。

本发明与现有技术相比具有下列的优点和效果：

1、本发明采用含氮阻燃剂复配其他无机阻燃剂，真正实现了无卤无磷化的阻燃，与现有无卤阻燃相比，不含任何的卤素，包括微量的氟与磷。

2、本发明采用的聚碳酸酯分子量在20000～30000之间，其属于中粘度级薄膜级树脂，具有优良的成膜加工性能，可以做成不同厚度的薄膜或片材。

3、本发明的阻燃性能达到0.4mm以上 UL-94 V-0级和0.3mm以下 UL-94 VTM-0级。

4、本发明极大的提高了无卤阻燃聚碳酸酯材料的长期耐热温度与CTI值，在135℃以下可以长期使用而保持材料的强度与韧性不会减少；通过了CTI 0级测试要求。

5、本发明保持了聚碳酸酯很好的耐高压击穿性，耐折叠性及物理机械性能，克服了现有无卤阻燃薄膜电性能差，耐折叠性差的缺点。

6、本发明制备简单，易操作。

具体实施方式

一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其由聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂配比而成，其各组分之间的具体含量如下：

1、所述聚碳酸酯树脂基材的含量至少为总量的50wt%，粘均分子量通常为10000至100000，优选为15000至35000，且更优选为20000至30000。该为聚碳酸酯树脂基材能使用光气法或使用酯交换法制备的聚合物，在所述的光气法中使用各种二羟基二芳基化合物和光气反应，在所述酯交换中使二羟基二芳基化合物和如碳酸二苯酯等的碳酸酯反应。

2、所述阻燃体系由如下几种组分单一使用或者混合组成：

（1）、三聚氰胺氰尿酸酯（MCA）,含量相对于无卤阻燃聚碳酸酯树脂总重为15-35wt%；

（2）、一种有机硅系阻燃化合物，该阻燃化合物包含硅、硼、和氧的化合物，该化合物为由硅-氧键和硼-氧键形成的骨架并在分子中含有芳环。所述的化合物的骨架基七上包含Si-O-Si键、Si-O-B键和B-O-B键，分子中的芳环直接键合在硅原子上。所述的有机硅化合物的平均分子量（重均）优选为3000至100000，更优选6000至80000。其含量为为总量的0.01-2wt%，优选0.15-2wt%。

（3）、无机阻燃协效剂，用于阻燃协效与增强作用，选用无机粒子形状的材料，粒子可以具有不同的形状，但明显是非纤维状，这些无机协效剂可以具有各种形状，包括球状，薄片状或粉状，优选目数大于5000的粉状体，能有效分散于聚碳酸酯基体中，适当的无机阻燃协效剂包括硅土、滑石粉，云母和蒙脱土等。其含量为总量的0-5wt%。

（4）、有机阻燃协效剂；是可以任何进一步改善本发明产品的阻燃性能的有机化合物，适当地，这种有机化合物是具有如下官能团的有机化合物，所述的官能团选自羧基、环氧基、噁唑啉基、羧酸酐基，异氰酸酯基、碳二酰亚胺基，醛基、氮杂环丙基和氰酸酯基及其任意组合，其平均分子量小于20000，含量为总量的0-2wt%,优选0-1wt%。

3、所述改性剂的含量为总量的0-3wt%，主要用于提高聚碳酸酯薄膜的CTI值，物料的相对电痕指数(CTI)是为电气绝缘物料而设的，该指数被介定为因电痕引致时的电压数值。电痕是一会产生绝缘物质表面局部衰竭的部份导电径道的过程，这是电荷放射在或接近绝缘体所造成的。在若干情况下，表面沾污能够加速电痕，故此CTI是指掉下五十滴污液后所承受的电压。

4、所述其他助剂为热-氧化稳定剂和UV稳定剂，其含量分别占总量0-1wt%和0-2wt%。

复合热-氧化稳定剂的实例包括空间受阻酚化合物、空间受阻胺和仲胺、氢醌及其组合，其优选含量为总量的0.1-1wt%。

各种被取代的间苯二酚化合物，苯并三唑和二苯甲酮可被用作适当的UV稳定剂，当然对于该UV稳定剂，在本发明中如为了达到最佳效果，可不使用。

参照上述配方加工而成的聚碳酸酯树脂用于生产加工薄膜制品，本色为半透明状，厚度在0.4mm以上的达到UL94-V0级，0.1～0.3mm的达到UL94-VTM0级，具有良好的耐温性与高的CTI值，耐热指数RTI达到130℃，CTI值：0级。而且薄膜表面可以做相应的处理加工，包括表面抗静电处理，加硬处理，防油污，防指纹等。

当然，本有时为了美观等原因，还可以在本发明的上述组分中添加各种着色剂或染料各颜料，如无机颜料和有机颜料。无机颜料的实例包括二氧化钛，群青色，氧化化铁和碳黑，有机颜料的实例是酞菁、喹吖酮等，着色剂的实例是苯胺黑和蒽醌。

在制备方式上可采用如下步骤：

1. 机械预混合

将各组分安比例加入到高速混料机中充分均匀混合搅拌。

2. 熔融混合

将高速混合好的混合物放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间。螺杆转速控制在15～45转/分。

3. 冷却切粒

熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成，粒子呈半透明状。

为了便于更好的说明，下面为本发明给出的七个具体配方，及其测试结果。

将上述所得的阻燃级聚碳酸酯粒料分别经热风循环干燥后,经聚碳酸酯挤出成型生产线制成出0.4mm的PC薄膜并制成标准样条进行燃烧性能测试，采用综合垂直燃烧仪按ISO1210-1992规定的标准程序测试，测试结果如下表所示：

配方组成例	拉伸模量（Mpa）	拉断强度（MPa）	断裂伸长率（%）	耐温性（℃）	阻燃级别(薄膜厚度0.4mm)
						对比配方例1	2250	58	88	130	V-2
配方1	2210	49	56	130	V-1
						配方2	2310	57	87	131	V-0
配方3	2250	61	103	132	V-0
						配方4	2370	60	94	132	V-0
配方5	2340	61	70	132	V-0
						配方6	2360	61	63	131	V-0

Claims

1.一种无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜由聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂配比而成，所述聚碳酸酯树脂基材的含量至少为总量的50wt%，所述阻燃体系的含量为总量的15.01-44wt%，所述改性剂的含量为总量的0-3wt%，所述其他助剂为热-氧化稳定剂和UV稳定剂，其含量分别占总量0-1wt%和0-2wt%。

2.根据权利要求1所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述聚碳酸酯树脂基材的粘均分子量通常为10000至100000。

3.根据权利要求1所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述聚碳酸酯树脂基材为能使用光气法或使用酯交换法制备的聚合物，在所述的光气法中使用各种二羟基二芳基化合物和光气反应，在所述酯交换中使二羟基二芳基化合物和如碳酸二苯酯等的碳酸酯反应。

4.根据权利要求1所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述阻燃体系采用三聚氰胺氰尿酸酯、有机硅系阻燃化合物、无机阻燃协效剂、有机阻燃协效剂四种组分单一使用或者多种混合而成。

5.根据权利要求4所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述三聚氰胺氰尿酸酯的含量为总量的15-35wt%。

6.根据权利要求4所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述有机硅系阻燃化合物的骨架基七上包含Si-O-Si键、Si-O-B键和B-O-B键，分子中的芳环直接键合在硅原子上，所述有机硅系阻燃化合物的含量为总量的0.01-2wt%。

7.根据权利要求6所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述有机硅系阻燃化合物平均分子量为3000至100000。

8.根据权利要求4所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述无机阻燃协效剂的含量为总量的0-5wt%。

9.根据权利要求4所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜，其特征是：所述有机阻燃协效剂的含量为总量的0-2wt%。

10.一种根据权利要求1所述的无卤无磷耐高温阻燃聚碳酸酯薄膜的制备方法，其特征是：所述制备方法如下：a、将聚碳酸酯树脂基材、阻燃体系、改性剂和其他助剂按比例机械预混合，b、将混合好的原料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，c、冷却切粒。