CN104262930A - 含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物及制备方法 - Google Patents

含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物及其制备方法，其组成以重量百分比计：有机硅阻燃剂0.1％～10％，抗氧剂0.01％～1％，聚碳酸酯89％～99％。制备方法为：将含硫和氮的有机硅阻燃剂、抗氧剂和聚碳酸酯在挤出机中混合造粒，混合温度为200～280℃，转速为80～120rpm。本发明具有阻燃剂添加量少，燃烧时少烟无毒及防滴落等特点,阻燃效果明显，聚碳酸酯的极限氧指数达到32，UL-94达到V-0。另外，本发明含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物加工温度降低，加工流动性变好，可降低生产成本，节约资源。

Description

含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及工程塑料领域，更具体的说涉及一种含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物。此外，本发明还涉及一种含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物的制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种非晶型的热塑性塑料，具有质轻、透明、强度高、抗震及加工性能好等优点，聚碳酸酯制品已经广泛应用于汽车、建筑、电子、机械、服装、医学等行业之中，正在迅速地提高人们的生活质量。聚碳酸酯的阻燃性能(极限氧指数为21％～25％，阻燃性能达到UL94V-2级)虽然比普通的热塑性聚合物要好，但在一些领域对聚碳酸酯阻燃性能提出了更高的要求。因此，改善聚碳酸酯树脂的阻燃性能成为十分关注的问题。
目前聚碳酸酯的阻燃改性广泛采用的是添加含卤阻燃剂，如溴系阻燃剂。然而，溴系阻燃剂造成环境污染，其裂解时产生的气体具有腐蚀性，会导致电子电气设备关键部件失灵。有些欧洲国家要求对溴系阻燃剂的使用加以限制，力图促进阻燃剂的无卤化进程。无卤阻燃成为阻燃剂开发及应用研究领域的热点。而在无卤阻燃改性方面，聚碳酸酯主要通过磷系阻燃剂、硼系阻燃剂、芳香磺酸盐阻燃剂及硅系阻燃剂来实现阻燃的。但是，常用的如磷类化合物，又会导致生态问题。所以无卤、无磷阻燃剂得到广泛关注。
有机硅阻燃剂是近年来发展起来的一种新型无卤、无磷阻燃剂。中国专利申请201410519730.2公开了一种含有硫和氮有机硅阻燃剂，它不仅能赋予基体材料优越的阻燃性能，还能改善基体材料的其它性能，比如耐热性能、机械性能和加工性能等，同时它还是一类绿色阻燃剂，具有环境友好性。同时研究发现，当将硅元素与其他阻燃元素硫和氮共存时，不仅具有显著的协同阻燃作用和广泛的适用性，而且具有明显的互补性，应用前景和发展潜力也十分光明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相容性好且能阻燃的含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物。本发明的另一目的是提供一种聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物，其组成以重量百分比计：
有机硅阻燃剂0.1％～10％，抗氧剂0.01％～1％，聚碳酸酯89％～99％。
本发明聚碳酸酯组合物中的有机硅阻燃剂为一种共聚物，其结构式为：
其中R1、R2、R3为烷基，R4为氨基烷基，R5为硫基烷基，R6为烷基或烷氧基,x、y、z为各结构单元的组成分数，x为0.2至0.7，y为0.3至0.8，z为0.001至0.2，x、y和z的和是1。
本发明聚碳酸酯组合物中有机硅阻燃剂，其中，所述的R1、R2、R3为甲基，R4为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基，R5为巯基丙基，R6为甲氧基。
本发明的聚碳酸酯组合物优选百分比：有机硅阻燃剂0.5％～5％，抗氧剂0.1％～1％，聚碳酸酯为95％～99％。
本发明聚碳酸酯组合物中抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂628或抗氧剂168。
本发明聚碳酸酯组合物中聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
本发明的聚碳酸酯组合物的制备方法，步骤如下：
将含硫和氮的有机硅阻燃剂、抗氧剂和聚碳酸酯在挤出机中混合造粒，混合温度为200～280℃，转速为80～120rpm。
本发明的聚碳酸酯组合物的制备方法，混合温度优选为210～250℃。
本发明具有以下有益效果：
⑴本发明聚碳酸酯组合物所选用阻燃剂添加量少，阻燃效果明显，当有机硅的添加量为1％时，聚碳酸酯的极限氧指数达到32，UL-94达到V-0，纯聚碳酸酯的极限氧指数为25，UL-94为V-2。
⑵本发明所制备的含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯的加工温度降低，加工流动性变好，可降低生产成本，节约资源。
⑶本发明所制备的含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯所用的阻燃剂以含苯基硅做为封端剂，与聚碳酸酯具有良好的相容性，与聚碳酸酯共混后对聚碳酸酯的光学性能影响较小。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
取0.5份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和99.2份聚碳酸酯树脂(LG Dow 201-22)在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型制备样条测试阻燃性能，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
实施例2
取1份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和98.7份聚碳酸酯(LGDow 201-22)在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
实施例3
取1.5份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和98.2份聚碳酸酯在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
实施例4
取1份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和98.7份PC树脂在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
实施例5
取3份有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和96.7份聚碳酸酯树脂在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。当添加量为3％时聚碳酸酯的力学性能有所下降。
实施例6
取5份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1010和96.7份聚碳酸酯树脂在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。当聚硅氧烷的添加量为5％时，聚碳酸酯的力学性能较差，不具有应用价值。
实施例7
取1份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂1076和98.7份聚碳酸酯树脂在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
实施例8
取1份上述有机硅阻燃剂、0.3份抗氧剂628和98.7份聚碳酸酯树脂在挤出机中混合造粒待用(各段温度分别设定为：200℃，240℃，245℃，220℃，转速为90rpm)，在230℃下模压成型，按国家标准GB/T2406-93测极限氧指数，按国家标准GB4609-84测垂直燃烧。
以上实施例所测结果如表1。
表1有机硅阻燃剂阻燃聚碳酸酯效果比较
本发明所制备的有机硅阻燃剂在聚碳酸酯的添加量为1％时，聚碳酸阻燃效果和力学性能都较优。

Claims (10)

1.一种含硫和氮有机硅阻燃剂的聚碳酸酯组合物，其组成以重量百分比计：有机硅阻燃剂0.1％～10％，抗氧剂0.01％～1％，聚碳酸酯89％～99％。
2.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，其中，有机硅阻燃剂为一共聚物，其结构式为：
其中R1、R2、R3为烷基，R4为氨基烷基，R5为硫基烷基，R6为烷基或烷氧基,x、y、z为各结构单元的组成分数，x为0.2至0.7，y为0.3至0.8，z为0.001至0.2，x、y和z的和是1。
3.按照权利要求2所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，其中，所述的R1、R2、R3为甲基，R4为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基，R5为巯基丙基，R6为甲氧基。
4.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，其中，所述的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯。
5.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，其中，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂628或抗氧剂168。
6.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，有机硅阻燃剂0.5％～5％，抗氧剂0.01％～1％，聚碳酸酯为95％～99％。
7.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，其中，有机硅阻燃剂1％、抗氧剂0.3％和聚碳酸酯98.7％。
8.按照权利要求1所述的聚碳酸酯组合物,其特征在于，其中，有机硅阻燃剂1.5％、抗氧剂0.3％和聚碳酸酯98.2％。
9.一种权利要求1所述的聚碳酸酯组合物的的制备方法，步骤如下：
将含硫和氮的有机硅阻燃剂、抗氧剂和聚碳酸酯在挤出机中混合造粒，混合温度为200～280℃，转速为80～120rpm。
10.按照权利要求9所述的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，其中，混合温度为210～250℃。
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