CN104271672A - 阻燃剂热塑性组合物、其制造方法和包含其的制品 - Google Patents

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Abstract

在本文中还公开了一种阻燃剂组合物，包含聚亚苯基醚、聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、或包含上述聚合物中至少一种的组合；抗冲改性剂；以及磷腈阻燃剂。在本文中还公开了一种方法，包括将聚亚苯基醚、聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、或包含上述聚合物中至少一种的组合；抗冲改性剂；以及磷腈阻燃剂混合。

Description

阻燃剂热塑性组合物、其制造方法和包含其的制品
相关申请的引用
本申请要求于2012年5月24日提交的美国临时申请号61/651,487，以及于2013年1月4日提交的美国临时申请号61/748,795的优先权，在此将其全部内容通过引用组合于此。
背景技术
本公开涉及阻燃剂热塑性组合物，其制造方法和包含其的制品。特别地，本公开涉及阻燃剂聚酯以及涉及阻燃剂聚酯混合物。还特别地，本公开涉及阻燃剂聚亚苯基醚以及涉及阻燃剂聚亚苯基醚混合物。
在电子和电器装置，如笔记本个人电脑、电子书和平板个人电脑中，通过重量更轻的并且提供机械性能的强劲组合的材料替换金属体面板。这些更轻的材料导致重量的减轻，成本的节省，并且能够制造复杂的设计。当使用这些更轻的材料制造具有更薄横截面厚度的面板时，令人希望的是改善材料的刚性以防止弯曲，同时改善冲击耐受性。还令人希望的是改善材料的阻燃性以减少火灾相关的危险。
发明内容
在本文中还公开了阻燃剂组合物，包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物或包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和聚亚苯基醚均聚物的组合；抗冲改性剂；以及磷腈阻燃剂。
在本文中还公开了一种方法，包括，将聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物或包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和聚亚苯基醚均聚物的组合；抗冲改性剂；以及磷腈阻燃剂混合以形成阻燃剂组合物。
附图说明
图1描述了在不同的放大倍数下一系列显微照片，其显示了在聚亚苯基醚中磷腈阻燃剂的分散；
图2是柱状图，显示了包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯和苯氧基磷腈阻燃剂的阻燃剂组合物的熔融粘度率(MVR)数据；
图3是柱状图，显示了包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯和苯氧基磷腈阻燃剂的阻燃剂组合物的熔融粘度(MV)数据；
图4是柱状图，显示了包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯和苯氧基磷腈阻燃剂的阻燃剂组合物的缺口悬臂梁数据，Charpy冲击数据和多轴冲击数据；
图5是柱状图，显示了包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯和苯氧基磷腈阻燃剂的阻燃剂组合物的标称断裂应变数据；以及
图6是柱状图，显示包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯和苯氧基磷腈阻燃剂的组合物的热变形温度和Vicat温度；以及
图7是曲线图，显示了包含30wt％苯氧基磷腈阻燃剂的组合物显示与比较组合物相同的阻燃性。
具体实施方式
如在本文中使用的单数形式“一个”，“一种”，“该”包含复数指示物。术语“组合”包括共混物，混合物，合金，反应产物等。除非另外定义，在本文中使用的技术和科学术语具有与技术人员通常理解的相同含义。使用标准命名法描述化合物。术语“以及它们的组合”包括指明的组分和/或具有基本上相同功能的未具体指明的其他组分。
除了在操作实施例中或其它地方表明之外，在说明书和权利要求书中使用的所有的数字或涉及成分、反应条件等的数量的表达，在所有情况下均应当理解为通过术语“约”修饰。在本专利申请中，公开了各种数值范围。因为这些范围是连续的，它们包括最小值和最大值之间的每个值。列举相同的特征或组分的所有范围的端点可独立地组合并且包括列举的端点。除非另外清楚地标明，在本申请中指定的各种数值范围是近似的。术语“从大于0至”一个量，是指指定的组分以大于0的一些量存在，以及最高达到并且包括更高的指明的量。
过渡术语“包括”包含过渡术语“由……组成”和“基本上由……组成”。在本文中使用的术语“和/或”是指“和”以及“或”。例如，将“A和/或B”解释为，A，B或A和B。
所有的ASTM测试和数据是来自于ASTM标准年鉴2003版，除非另有说明。所有提及的参考文件通过引用结合于此。为了清楚的目的，术语“对苯二甲酸基团”、“间苯二甲酸基团”、“丁二醇基团”和“乙二醇基团”具有以下含义。在组合物中，术语“对苯二甲酸基团”是指在从对苯二甲酸-中去除羧基基团后剩余的二价的1,4-苯基(-1,4-(C6H4)-)。术语“间苯二甲酸基团”是指在从间苯二甲酸中去除羧基基团后剩余的二价的1,3-苯基(-1,3-(C6H4)-)。“丁二醇基团”是指在从丁二醇中去除羟基后剩余的二价的亚丁基(-(C4H8)-)。术语“乙二醇基团”是指在从乙二醇中去除羟基之后剩余的二价的亚乙基(-(C2H4)-)。关于术语“对苯二甲酸基团”、“间苯二甲酸基团”、“乙二醇基团”、“丁二醇基团”以及“二乙二醇基团”用于其它语境，例如，表明在组合物中的基团的重量％。术语“间苯二甲酸基团”是指具有式(-O(CO)C6H4-)的基团，术语“对苯二甲酸基团”是指具有式(-O(CO)C6H4-)的基团，术语“二乙二醇基团”是指具有式(-O(C2H4)O(C2H4)-)的基团，术语“丁二醇基团”是指具有式(-O(C4H8)-)的基团，术语“乙二醇基团”是指具有式(-O(C2H4)-)的基团。
在本文中公开的是另外的阻燃剂组合物，其包含聚亚苯基醚和/或聚亚苯基醚混和物以及苯氧基磷腈阻燃剂化合物。聚亚苯基醚混和物包含聚酰胺、聚苯乙烯和/或聚亚苯基醚硫化物。这种阻燃剂组合物还显示出刚性和延展性以及使其易于加工的低熔融粘度的合适的组合。阻燃剂组合物可以用于电子产品，如笔记本个人电脑、电子书、平板个人电脑，等等。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物包含聚(亚苯基醚)。适合的聚(亚苯基醚)包括包含具有式(1)的重复结构单元的那些
其中，Z1的每次出现都独立地是卤素、未取代的或者取代的C1-C12烃基，条件是所述烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基，和C2-C12卤烃氧基，其中至少二个碳原子分开卤素和氧原子；以及Z2的每次出现都独立地是氢，卤素、未取代的或者取代的C1-C12烃基，条件是所述烃基基团不是叔烃基、C1-C12烃硫基、C1-C12烃氧基，或C2-C12卤烃氧基，其中至少二个碳原子分开卤素和氧原子。如在本文中使用的，术语“烃基”，无论单独使用，还是作为另外的术语的前缀、后缀或片断使用，是指仅包含碳和氢的残基。残基可以是脂肪族或芳香族，直链、环状、二环、分枝、饱和或不饱和的。它还可以包含脂肪族、芳香族、直链、环状的、二环的、分枝的、饱和的或不饱和烃部分的组合。然而，当将烃基描述为取代的时，它可以，可选地，包含超过以及在取代残基的碳和氢成员上的杂原子。因此，当具体描述为取代的时，烃基还可以包括一种或多种羰基基团，氨基基团，羟基基团，或类似物，或它可以在烃基的主链中包含杂原子。作为一个实施例，Z1可以是通过末端的3,5-二甲基-1,4-苯基与氧化聚合催化剂的二-正丁胺组分反应形成的二-正丁基氨甲基基团。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)具有在氯仿中在25℃测量的固有粘度，为每克约0.25至约1分升。在这个范围之内，所述聚(亚苯基醚)固有粘度可以是每克约0.3至约0.65分升，更特别地，每克约0.35至约0.5分升，还更特别地，每克约0.4至约0.5分升。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)是用含有吗啉的催化剂制备的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)，其中，通过在甲苯中溶解聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)，从甲醇中沉淀，再淤浆，并且分离制备的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)的纯化样品，具有250至1,000,000原子质量单位的分子量范围的单分子量分布，并且包含小于或等于2.2重量百分数的具有分子量大于全部纯化样品的数量平均分子量的十五倍的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。在一些实施方式中，纯化的样品在分离成六个相等的逐渐减少分子量的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)重量部分之后，包含第一，最高分子量部分，其包含至少10摩尔百分数的包含末端吗啉取代的苯氧基基团的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。在Carrillo等人的美国专利申请公开号2011/0003962A1中进一步描述了根据这些实施方式的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
在一些实施方式中，所述聚(亚苯基醚)基本上没有合并的联苯醌(diphenoquinone)残基。在上下文中，“基本上没有”意味着，小于1重量百分数的聚(亚苯基醚)分子包含联苯醌残基。正如在授予Hay的美国专利号3,306,874中所描述的，通过一元苯酚氧化聚合作用合成聚(亚苯基醚)不仅产生需要的聚(亚苯基醚)也产生作为副产品的联苯醌。例如，当所述一元苯酚是2,6-二甲苯酚时，产生3,3’,5,5’-四甲基联苯醌。典型地，通过加热聚合反应混合物，将联苯醌“再平衡”至聚(亚苯基醚)(即，联苯醌合并至聚(亚苯基醚)结构中)以产生包括末端的或内部的联苯醌残基的聚(亚苯基醚)。例如，在通过2,6-二甲苯酚的氧化聚合作用制备聚(亚苯基醚)从而产生聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)和3,3’,5,5’-四甲基联苯醌时，再平衡反应混合物可以产生具有结合的联苯醌的末端的或内部的残基的聚(亚苯基醚)。
然而，这样的再平衡减少聚(亚苯基醚)的分子量。因此，当需要高分子量的聚(亚苯基醚)时，从聚(亚苯基醚)中分离联苯醌，而不是再平衡联苯醌至聚(亚苯基醚)链中是合乎需要的。例如，通过在聚(亚苯基醚)不溶而联苯醌可溶的溶剂或溶剂混合物中沉淀聚(亚苯基醚)，可以实现这样的分离。例如，当通过在甲苯中氧化聚合2,6-二甲苯酚来制备聚(亚苯基醚)从而产生包括聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)和3,3’,5,5’-四甲基联苯醌的甲苯溶液时，通过1体积的所述甲苯溶液和约1至约4体积的甲醇或甲醇/水混合物混合可以获得基本没有联苯醌的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
可替代地，可以最小化在氧化聚合过程中产生的联苯醌副产物的量(即，通过在存在重量百分数少于10的一元苯酚的情况下引发氧化聚合反应，并且在至少50分钟内添加重量百分数至少为95的一元苯酚)，和/或可以最小化联苯醌再平衡至聚(亚苯基醚)链中(例如，通过在氧化聚合反应终止之后不超过200分钟分离聚(亚苯基醚))。这些方法在Delsman等人的美国专利申请公开号US 2009/0211967A1中描述。在一个可替换的方法中，利用在甲苯中联苯醌的温度依赖性溶解度，包括联苯醌和聚(亚苯基醚)的甲苯溶液可以调节至约25℃的温度，在该温度下联苯醌是较差溶解的但是聚(亚苯基醚)是可溶的，并且通过固-液分离(例如，过滤)可以去除不溶的联苯醌。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)包括2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚单元，2,3,6-三甲基-1,4-亚苯基醚单元，或者它们的组合。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)是聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)包括具有在氯仿中在25℃测量的每克约0.35至约0.5分升，特别地每克约0.35至约0.46分升的固有粘度的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)。
聚(亚苯基醚)可以包括具有含有氨基烷基末端基团的分子，典型地位于羟基基团邻位的位置。还经常存在的是四甲基联苯醌(TMDQ)末端基团，典型地从其中存在四甲基联苯醌副产物的含有2,6-二甲苯酚的反应混合物中获得。聚(亚苯基醚)可以是均聚物、共聚物、接枝共聚物、离子聚合物或者嵌段共聚物以及它们的组合的形式。
基于阻燃剂组合物的总重量，阻燃剂组合物包含聚(亚苯基醚)约5wt％至约90wt％的量。在这个范围之内，基于阻燃剂组合物的总重量，聚(亚苯基醚)的量可以是约10wt％至约85wt％，更特别地，约30wt％至约80wt％。
阻燃剂组合物还可以包含聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物，这些产物进而包含聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物以及聚(亚苯基醚)均聚物。
因此阻燃剂组合物可以包含聚亚苯基醚、聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷共聚物，或聚亚苯基醚和聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷共聚物的组合。
为了简便起见，在本文中，有时将聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物称为“反应产物”。聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物是通过单羟基苯酚和羟芳基封端的聚硅氧烷的混合物的氧化聚合反应合成的。这种氧化聚合反应产生了聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物作为想得到的产物以及聚(亚苯基醚)均聚物作为副产物。因此聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物合并至阻燃剂组合物中，作为包含聚(亚苯基醚)均聚物和聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物的“聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物”。
聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物包含聚(亚苯基醚)嵌段和聚硅氧烷嵌段。聚(亚苯基醚)嵌段是单羟基苯酚的聚合反应的残基。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)嵌段包含具有在上面的式(1)和相关描述中详述的结构的亚苯基醚重复单元。
聚硅氧烷嵌段是羟芳基封端的聚硅氧烷的残基。在一些实施方式中，聚硅氧烷嵌段包含具有式(2)结构的重复单元
其中，R1和R2的每次出现都独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤烃基；并且聚硅氧烷嵌段进一步包含具有式(3)的结构的末端单元
其中，Y是氢、C1-C12烃基、C1-C12烃基氧基，或卤素，并且其中R3和R4的每次出现都独立地是氢、C1-C12烃基或C1-C12卤烃基。在一些实施方式中，聚硅氧烷重复单元包含二甲基硅氧烷(-Si(CH3)2O-)单元。在一些实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(4)的结构
其中，n平均是约20至约60。
羟芳基封端的聚硅氧烷包含至少一个羟芳基末端基团。在一些实施方式中，羟芳基封端的聚硅氧烷具有单个羟芳基末端基团，在这种情况下，形成聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷二嵌段共聚物。在其它的实施方式中，羟芳基封端的聚硅氧烷具有两个羟芳基末端基团，在这种情况下，形成聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷二嵌段共聚物和/或聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷-聚(亚苯基醚)三嵌段共聚物。羟芳基封端的聚硅氧烷具有分支结构也是可能的，其允许三个或更多个羟芳基末端基团以及相应的分枝嵌段共聚物的形成。
在一些实施方式中，羟芳基封端的聚硅氧烷平均包含约20至约80个硅氧烷重复单元，特别地，约25至约70个硅氧烷重复单元，更特别地，约30至约60个硅氧烷重复单元，还更特别地，约35至约50个硅氧烷重复单元，仍然更特别地，约40至约50个硅氧烷重复单元。在聚硅氧烷嵌段中，硅氧烷重复单元的数量基本上不受共聚作用和分离条件影响，因此其相当于在羟芳基封端的聚硅氧烷原材料中的硅氧烷重复单元的数量。当其他方面未知时，每个羟芳基封端的聚硅氧烷分子的硅氧烷重复单元的平均数量可以通过将硅氧烷重复单元相关的信号强度与羟芳基末端基团相关的信号强度进行比较的核磁共振(NMR)方法来确定。例如，当羟芳基封端的聚硅氧烷是丁香酚加帽的聚二甲基硅氧烷时，通过其中二甲基硅氧烷共振的质子和丁香酚甲氧基基团的质子的积分进行比较的质子核磁共振(1H NMR)方法，可以确定硅氧烷重复单元的平均数。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物具有至少30,000原子质量单位的重量平均分子量。例如，反应产物可以具有30,000至约150,000原子质量单位的重量平均分子量，特别地，约35,000至约120,000原子质量单位，更特别地，约40,000至约90,000原子质量单位，甚至更特别地，约45,000至约70,000原子质量单位。在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物具有约10,000至约50,000原子质量单位的数量平均分子量，特别地，约10,000至约30,000原子质量单位，更特别地，约14,000至约24,000原子质量单位。
在一些实施方式中，聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物具有在氯仿中在25℃通过Ubbelohde粘度计测量的固有粘度，为至少每克0.3分升。在一些实施方式中，固有粘度可以是每克0.3至约0.5分升，特别地，每克0.31至约0.5分升，更特别地，每克约0.35至约0.47分升。
基于组合物的总重量，组合物包含约40wt％至约70wt％的聚(亚苯基醚)-聚硅氧烷嵌段共聚物反应产物。在这个范围内，反应产物的量可以是约45wt％至约65wt％，特别地，约50wt％至约61wt％。
可以将聚(亚苯基醚)与乙烯基芳香族树脂混合。乙烯基芳香族树脂来源于含有至少25wt％的来源于式(5)的单体的结构单元的聚合物前体
其中，R5是氢、低级烷基或卤素；Z1是乙烯基、卤素或低级烷基；p是从0至约5。这些聚合物包含苯乙烯、氯苯乙烯和乙烯基甲苯的均聚物，通过丙烯腈、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙基乙烯基苯、二乙烯基苯和马来酸酐说明的一个或多个单体与苯乙烯的无规共聚物，以及包含掺和物和接枝的橡胶改性的聚苯乙烯，其中橡胶是聚丁二烯或约98％至70％苯乙烯和约2％至30％双烯单体的橡胶样的共聚物。聚苯乙烯可与聚亚苯基醚以所有的比例混合，并且基于聚合物的总重量，任何这样的混合物可以包含约5％至95wt％，并且最通常约25wt％至约75wt％的量的聚苯乙烯。在一个实施方式中，基于阻燃剂组合物的总重量，组合物包含10wt％至40wt％，特别地，15wt％至35wt％的聚苯乙烯。
可以将聚(亚苯基醚)与聚酰胺混合。示例性的聚酰胺是聚吡咯烷酮(尼龙-4)、聚己内酰胺(尼龙-6)、聚辛内酰胺(尼龙-8)、聚己二酰己二胺(尼龙-6,6)、聚十一内酰胺(尼龙-11)、聚十二内酰胺(尼龙-12)、聚壬二酰己二胺(尼龙-6,9)、聚癸二酰己二胺(尼龙-6,10)、聚间苯二甲酰己二胺(尼龙-6,I)、聚对苯二甲酰己二胺(尼龙-6,T)、六亚甲基二胺和正-十二烷二酸的聚酰胺(尼龙-6,12)、以及由对苯二甲酸和/或间苯二甲酸和三甲基六亚甲基二胺得到的聚酰胺、由已二酸和间二甲苯二胺得到的聚酰胺、由已二酸、壬二酸和2,2-二-(对-氨基环己基)丙烷得到的聚酰胺、由对苯二甲酸和4,4’-二氨基-双环己基甲烷得到的聚酰胺，以及包含上述的聚酰胺中的一种或多种的组合。组合物可以包含两种或更多种聚酰胺。例如，聚酰胺可以包含尼龙-6和尼龙-6,6。
上述的聚酰胺的共聚物也适合于和聚亚苯基醚的掺和物。示例性的聚酰胺共聚物包含聚己二酰己二胺/己内酰胺的共聚物(尼龙-6,6/6)、己酰胺/十一酰胺的共聚物(尼龙-6/11)、己酰胺/十二酰胺的共聚物(尼龙-6/12)、己二酰己二胺/间苯二甲酰己二胺的共聚物(尼龙-6,6/6,I)、己二酰己二胺/对苯二甲酰己二胺的共聚物(尼龙-6,6/6,T)、己二酰己二胺/壬二酰己二胺的共聚物(尼龙-6,6/6,9)以及它们的组合。
还可以将聚亚苯基醚与聚亚芳基硫醚(聚亚芳基硫化物，polyarylenesulfide)混合。聚亚芳基硫醚是包括大量的式(6)的结构单元的已知聚合物
–R–S–  (6)
其中，R是芳香族基团，如亚苯基、联亚苯基、亚萘基、氧二苯基、二苯基砜，或是低级烷基基团，或低级烷氧基基团，或卤素取代的它们的衍生物。低级烷基和烷氧基取代基，典型地具有约一至约六个碳原子，例如甲基、乙基、丙基、异丁基、正己基，等等。优选地，聚亚芳基硫化物是具有式(7)的重复的结构单元的聚亚苯基硫化物。
当通过ASTM D-1238-74(315.6℃；加载，5kg)测量时，聚亚芳基硫化物，优选地，具有每10分钟约10克至约10,000克的熔融指数。在另一种实施方式中，聚亚芳基硫化物将具有，在0.4-g/100mL溶液的聚合物浓度下在1-氯萘中在206℃下确定的，范围在约0.05至约0.4，并且更优选地，约0.1至约0.35内的固有粘度。
根据美国专利号3,354,129，通过至少一种包含邻近的环原子之间不饱和的多卤代的环状化合物(如1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、2,5-二溴苯和2,5-二氯甲苯)与碱金属硫化物在极性有机化合物中，在升高的温度下进行反应可以制备合适的聚亚芳基硫醚。一般来说，碱金属硫化物是钠、钾、锂、铷和铯的一硫化物。一般来说，极性的有机化合物将基本溶解碱金属硫化物，和多卤代的芳香化合物或其它反应副产物。聚合物还可以通过在英国专利号962,941中描述的方法制备，其中，加热卤苯硫酚的金属盐至聚合反应的温度。
基于在组合物中热塑性树脂的总量，适合的合金或聚亚芳基醚以及聚亚芳基硫化物的掺和物包含，大于或等于约10wt％，优选地，大于或等于约20wt％，并且更优选地，大于或等于约25wt％的聚亚芳基硫化物的量。聚亚芳基硫化物以小于或等于约99wt％，优选地，小于或等于约80wt％，最优选地，小于或等于约70wt％的热塑性树脂的总量的量存在，一般来说是合乎需要的。一般来说，在组合物中，聚亚芳基醚以大于或等于约1wt％，优选地，大于或等于约5wt％，更优选地，大于或等于约10wt％，并且最优选地，大于或等于约15wt％的热塑性树脂的总量的量存在。聚亚芳基醚以小于或等于约90wt％，优选地，小于或等于约50wt％，更优选地，小于或等于约35wt％，并且最优选地，小于或等于约28wt％的热塑性树脂的总量的量存在，一般来说合乎需要的。
在组合物中，热塑性树脂包含，大于或等于约15wt％，优选地，大于或等于约20wt％，更优选地，大于或等于约25wt％，最优选地，大于或等于约35wt％的总组合物的量。还优选的是小于或等于约85wt％，优选地，小于或等于约70wt％，并且更优选地，小于或等于65wt％的量的总组合物。
阻燃剂组合物可以进一步包含抗冲改性剂。这些抗冲改性剂包含弹性体改性的接枝聚合物，其包含(i)具有小于或等于10℃，更具体地，小于或等于-10℃，或更具体地，-40℃至-80℃的Tg的弹性体的(例如，橡胶样的)聚合物基质，和(ii)接枝至弹性体聚合物基质的刚性聚合物顶质(superstrate)。正如所知道的那样，弹性体改性的接枝共聚物可以通过首先提供弹性体聚合物，随后在存在弹性体的情况下，聚合刚性相的组成单体，以获得接枝共聚物而制备。接枝可以作为接枝分支或作为外壳附着于弹性体核心。外壳可以仅仅物理地封装核心，或者外壳可以部分地或基本上完全地接枝至核心。
用作弹性体相的材料包含，例如，共轭双烯橡胶；带有小于或等于50wt％可共聚合单体的共轭双烯的共聚物；烯烃橡胶，如乙烯丙烯共聚物(EPR)或乙烯-丙烯-双烯单体橡胶(EPDM)；乙烯-醋酸乙烯酯橡胶；硅橡胶；弹性体的C1-8烷基(甲基)丙烯酸酯；带有丁二烯和/或苯乙烯的C1-8烷基(甲基)丙烯酸酯的弹性体的共聚物；或者包括上述弹性体的至少一种的组合。
用于制备弹性体相的共轭双烯单体包括式(8)的那些
其中，每个Xb独立地是氢、C1-C5烷基，或类似物。可以使用的共轭双烯单体的实例，是丁二烯、异戊二烯、1,3-庚二烯、甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯，2-乙基-1,3-戊二烯；1,3-和2,4-己二烯，等等，以及包括上述共轭双烯单体中至少一种的组合。具体的共轭双烯均聚物包含聚丁二烯和聚异戊二烯。
还可以使用共轭双烯橡胶的共聚物，例如，通过共轭双烯和与其可共聚合的至少一种单体的含水基团乳液聚合反应生产的那些。可用于与共轭双烯共聚的单体，包含单乙烯基芳香族单体，其包含稠和的芳香族环结构，如乙烯基萘、乙烯基蒽，等等或者式(9)的单体
其中，每个Xc独立地是氢、C1-C12烷基、C3-C12环烷基、C6-C12芳基、C7-C12芳烷基、C7-C12烷芳基、C1-C12烷氧基、C3-C12环烷氧基、C6-C12芳氧基、氯、溴或羟基，以及R是氢、C1-C5烷基、溴或氯。可以使用的单乙烯基芳香族的单体包含苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯，α-甲基乙烯基甲苯、α-氯苯乙烯，α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯、等等，以及包括上述化合物的至少一种的组合。苯乙烯和/或α-甲基苯乙烯可用作与共轭双烯单体可共聚合的单体。
与共轭双烯可共聚合的其它单体是单乙烯基单体，如衣康酸、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、马来酸酐、马来酰亚胺、N-烷基-，芳基-，或卤芳基-取代的马来酰亚胺、缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯，以及通式(10)的单体
其中，R是氢、C1-C5烷基、溴或氯，Xc是氰基，C1-C12烷氧羰基，C1-C12芳氧基羰基，羟基羰基，或类似物。式(21a)的单体的实例包含丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、β-氯丙烯腈、α-溴丙烯腈、丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁基酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯，等等，以及包括上述单体的至少一种的组合。诸如丙烯酸正丁基酯、丙烯酸乙基酯和丙烯酸2-乙基己基酯的单体，通常用作与共轭双烯单体可共聚合的单体。也可以使用上述的单乙烯基单体和单乙烯基芳香族单体的组合。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物包含橡胶改性的聚苯乙烯。橡胶改性的聚苯乙烯包含聚苯乙烯和聚丁二烯。橡胶改性的聚苯乙烯有时称作“高冲击性的聚苯乙烯”或“HIPS”。在一些实施方式中，基于橡胶改性的聚苯乙烯的重量，橡胶改性的聚苯乙烯包含80wt％至96wt％的聚苯乙烯，特别地，88wt％至94wt％的聚苯乙烯；以及4wt％至20wt％的聚丁二烯，特别地，6wt％至12wt％的聚丁二烯。在一些实施方式中，橡胶改性的聚苯乙烯具有10％至35％的有效凝胶含量。适合的橡胶改性的聚苯乙烯是商购的，例如来自SABIC Innovative Plastics的HIPS3190。
基于阻燃剂组合物的总重量，阻燃剂组合物包含约3wt％至约40wt％，特别地，约5wt％至30wt％，更具体地，约7wt％至约35wt％的量的橡胶改性的聚苯乙烯。
在弹性体相中使用的(甲基)丙烯酸酯单体，可以是(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯，特别地，丙烯酸C4-6烷基酯，例如丙烯酸正丁基酯、丙烯酸叔丁酯，丙烯酸正丙基酯、丙烯酸异丙基酯、丙烯酸2-乙基己基酯等的交联的，颗粒状的乳液均聚物或共聚物，以及包含上述单体的至少一种的组合。基于总的单体重量，(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯单体可以可选地与小于或等于15wt％的式(8)，(9)，或(10)的共聚单体在混合物中聚合。共聚单体包含但不限于丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸苯乙基酯、N-环己基丙烯酰胺、乙烯基甲基醚或丙烯腈，以及包含上述共聚单体的至少一种的组合。基于总的单体重量，可选地，可以存在小于或等于5wt％多官能的交联的共聚单体。这样的多官能的交联的共聚单体可以包含例如，二乙烯基苯、二(甲基)丙烯酸亚烷基二醇酯(如二丙烯酸乙二醇酯)、三(甲基)丙烯酸亚烷基三醇酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酰胺、氰尿酸三烯丙基酯、异氰尿酸三烯丙基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、马来酸二烯丙基酯、富马酸二烯丙基酯、己二酸二烯丙基酯、柠檬酸的三烯丙基酯、磷酸的三烯丙基酯、等等，以及包含上述交联剂的至少一种的组合。
弹性体相可以通过本体、乳液、悬液、溶液或组合的方法(如本体-悬液，乳液-本体，本体-溶液或其他技术)，使用连续方法、半批量方法或批量方法进行聚合。弹性体基质的粒度是不紧要的。例如，0.001至25微米，特别地，0.01至15微米，或者甚至更特别地，0.1至8微米的平均粒度可以用于基于乳液聚合的橡胶格栅。0.5至10微米，特别地，0.6至1.5微米的粒度可以用于本体聚合的橡胶基质。通过简单的光传输方法或毛细管流体动力学层析(CHDF)可以测量粒度。弹性体相可以是颗粒的、适度交联的共轭丁二烯或丙烯酸C4-6烷基酯橡胶，并且特别地，具有大于70％的凝胶含量。此外有用的是丁二烯与苯乙烯和/或丙烯酸C4-6烷基酯橡胶的组合。
弹性体相包含5wt％至95wt％的总的接枝聚合物，更特别地，20wt％至90wt％，并且甚至更特别地，40wt％至85wt％弹性体-改性的接枝共聚物，剩余部分是刚性接枝相。
当存在至少一种弹性体聚合物基质时，可以通过包含单乙烯基芳香族单体和可选地至少一种共聚单体的组合的接枝聚合反应来形成弹性体-改性的接枝共聚物的刚性相。上面的描述的式(9)的单乙烯基芳香族单体可以用于刚性接枝相，包含苯乙烯，α-甲基苯乙烯，卤代苯乙烯(如二溴苯乙烯)、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、丁基苯乙烯、对羟基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、等等，或包括上述单乙烯基芳香族单体的至少一种的组合。有用的共聚单体包含，例如，上面的描述的单乙烯基单体和/或通式(10)的单体。在一个实施方式中，R是氢或C1-C2烷基，并且Xc是氰基或C1-C12烷氧羰基。在刚性相中使用的共聚单体包含丙烯腈、甲基丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲基酯、(甲基)丙烯酸乙基酯、(甲基)丙烯酸正丙基酯、(甲基)丙烯酸异丙基酯，等等，和包含上述共聚单体的至少一种的组合。
在刚性接枝相中单乙烯基芳香族单体和共聚单体的相对比率，可以广泛地变化，取决于弹性体基质的类型、单乙烯基芳香族单体的类型、共聚单体的类型和抗冲改性剂的希望得到的特性。一般来说，刚性相可以包含小于或等于100wt％的单乙烯基芳香族单体，特别地，30wt％至100wt％，更特别地，50wt％至90wt％单乙烯基芳香族单体，刚性相剩余的是共聚单体。
取决于存在的弹性体-改性聚合物的量，未接枝的刚性聚合物或共聚物的单独的基体或连续相，可以与弹性体-改性的接枝共聚物一起同时获得。典型地，基于抗冲改性剂的总重量，这类抗冲改性剂包含40wt％至95wt％的弹性体-改性的接枝共聚物和5wt％至65wt％的接枝共聚物。在另一个实施方式中，基于抗冲改性剂的总重量，这类抗冲改性剂包含50wt％至85wt％，更特别地，75wt％至85wt％橡胶-改性的接枝共聚物，连同15wt％至50wt％，更特别地，15wt％至25wt％接枝共聚物一起。
在一个实施方式中，芳香族乙烯基共聚物包含“游离”苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)，即，不接枝至另一个聚合链的苯乙烯-丙烯腈共聚物。在一个特别的实施方式中，游离苯乙烯-丙烯腈共聚物可以在聚苯乙烯标准分子量等级上，具有50,000至20,000道尔顿的分子量，并且可以包含各种比例的苯乙烯与丙烯腈。例如，基于游离SAN共聚物总重量，游离SAN可以包含75wt％苯乙烯和25wt％的丙烯腈。因为在包含游离SAN的组合物中添加接枝的橡胶抗冲改性剂，游离SAN可以可选地存在，和/或游离SAN组合物可以不依赖于组合物中的其它抗冲改性剂而存在。
弹性体-改性的抗冲改性剂的另外具体的类型，包含来源于以下的结构单元：至少一种硅酮橡胶单体，具有式H2C＝C(Rd)C(O)OCH2CH2Re的分枝的丙烯酸酯橡胶单体，其中，Rd是氢，或者C1-C8线性的或分枝的烷基基团，并且Re是分枝的C3-C16烷基基团；第一接枝连接单体；包含可聚合的烯基的有机物质；以及第二接枝连接单体。硅酮橡胶单体可以单独地或组合地包含例如，环状的硅氧烷、四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷、(巯基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷，例如，十甲基环戊硅氧烷、十二甲基环己硅氧烷、三甲基三苯基环三硅氧烷、四甲基四苯基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、八苯基环四硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和/或四乙氧基硅烷。
分支的丙烯酸酯橡胶单体包含丙烯酸异辛基酯、丙烯酸6-甲基辛基酯、丙烯酸7-甲基辛基酯、丙烯酸6-甲基庚基酯，等等，或包含上述至少一种的组合。包含可聚合的烯基的有机物质可以单独地或组合地是，例如，式(9)或(10)的单体，例如，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈或未分支的(甲基)丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯)、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸甲基酯、丙烯酸乙基酯、丙烯酸正丙基酯，等等。
第一接枝连接单体可以单独地或组合地是，(丙烯酰氧基)烷氧基硅烷、(巯基烷基)烷氧基硅烷、乙烯基烷氧基硅烷或烯丙基烷氧基硅烷，例如，(γ-甲基丙烯酰氧基丙基)(二甲氧基)甲基甲硅烷和/或(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷。第二接枝连接单体是具有至少一种烯丙基基团的聚烯键地不饱和化合物，如甲基丙烯酸烯丙基酯、氰尿酸三烯丙基脂、异氰尿酸三烯丙基酯，等等，或包含上述至少一种的组合。
在存在表面活性剂，如十二烷基苯磺酸情况下，通过乳液聚合反应可以制备硅酮-丙烯酸酯抗冲改性剂，其中，例如硅酮橡胶单体与第一接枝连接单体在30℃至110℃的温度下反应，以使得形成硅酮橡胶胶乳。可替代地，环状的硅氧烷，如环八甲基四硅氧烷，和四乙氧基原硅酸酯，可以与第一接枝连接单体(如，(γ-甲基丙烯酰氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷)起反应。随后，在存在诸如过氧苯甲酰的自由基生成聚合催化剂时，可选地，在存在交联的单体(如甲基丙烯酸烯丙基酯)时，分枝的丙烯酸酯橡胶单体与硅酮橡胶颗粒聚合。这种胶乳随后与包含可共聚合烯基的有机物质以及第二接枝连接单体起反应。接枝硅酮-丙烯酸酯橡胶杂交体的胶乳颗粒，可以通过凝结作用(通过凝结剂处理)从水相中分离，并且干燥成精细粉末，从而生产硅酮-丙烯酸酯橡胶抗冲改性剂。一般来说，这种方法可以用于生产具有100纳米至2微米粒度的硅酮-丙烯酸酯抗冲改性剂。
形成上述弹性体-改性的接枝共聚物的已知方法，包括本体、乳液、悬液、和溶液方法或组合的方法(如本体-悬液，乳液-本体，本体-溶液或其他技术)，使用连续的、半批量或批量方法。
在一个实施方式中，上述类型的抗冲改性剂通过乳液聚合方法制备，其不含碱性材料，如C6-30脂肪酸碱金属盐，例如，硬脂酸钠、硬脂酸锂、油酸钠、油酸钾、等等，碱金属碳酸盐，胺，如十二烷基二甲基胺、十二烷基胺，等等，以及胺的铵盐。在乳液聚合中，这样的材料通常用作为表面活性剂，并且可以催化聚碳酸酯的酯交换和/或降解。而离子型硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐表面活性剂可以用于制备抗冲改性剂，特别地，抗冲改性剂的弹性体基质部分。有用的表面活性剂包含，例如，C1-22烷基或C7-25烷芳基磺酸盐、C1-22烷基或C7-25烷芳基硫酸盐、C1-22烷基或C7-25烷芳基磷酸盐、取代的硅酸盐或包含上述至少一种的组合。具体的表面活性剂是C6-16，特别地，C8-12烷基磺酸盐。在诸如Rohm&Haas and General Electric公司的各种专利和文献中描述并且公开了这种乳液聚合方法。在实践中，可以使用任何上面描述的抗冲改性剂，只要它不含脂肪酸的碱金属盐、碱金属碳酸盐和其它碱性材料。
这种类型的具体的抗冲改性剂是甲基丙烯酸甲基酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)抗冲改性剂，其中，使用上面描述的磺酸盐、硫酸盐或磷酸盐作为表面活性剂制备丁二烯基质。除ABS和MBS之外的弹性体-改性的接枝共聚物的其他实例，包含但不限于丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁基酯(ASA)、甲基丙烯酸甲基酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)以及丙烯腈-乙烯-丙烯-双烯-苯乙烯(AES)。当存在时，基于阻燃剂组合物的总重量，抗冲改性剂可以以5至30重量百分数的量存在于阻燃剂组合物中。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物可以包含增强填料。增强填料的实例是玻璃纤维、碳纤维、金属纤维，等等。
玻璃纤维可以是平的或圆的纤维。平的玻璃纤维具有椭圆的横截面区域，而圆的纤维具有圆的横截面区域，其中，横截面区域是与纤维的纵向轴垂直而测量的。由“E-玻璃”、“A-玻璃”、“C-玻璃”、“D-玻璃”、“R-玻璃”，“S-玻璃”，以及不含氟和/或不含硼的E-玻璃衍生产品，可以制造玻璃纤维。玻璃纤维可以是纺织的或无纺的。玻璃纤维可以具有约3微米至约25微米，特别地，约4微米至约20微米，并且更特别地，约8微米至约15微米的直径。
碳纤维可以是从沥青或聚丙烯腈中获取的碳纳米管或者碳纤维。碳纳米管可以是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。碳纳米管可以具有约2.7纳米至约100纳米的直径并且可以具有约5至约100的长径比。长径比定义为长度和直径的比率。
由沥青和聚丙烯腈获取的碳纤维具有与碳纳米管不同的显微结构。碳纤维可以具有约3微米至约25微米，特别地，约4微米至约20微米，并且更特别地，约8微米至约15微米的直径，并且可以具有约0.5至约100的长径比。
金属纤维可以是晶须(具有不到100纳米的直径)或可以具有微米范围的直径。在微米范围内的金属纤维可以具有约3至约30微米的直径。示例性的金属纤维包括不锈钢、铝、铁、镍、铜，等等，或包含上述金属至少一种的组合。
基于阻燃剂组合物的总重量，阻燃剂组合物包含约15wt％至约45wt％，特别地，约20wt％至约40wt％，并且更特别地，约28wt％至约33wt％的增强纤维。
阻燃剂组合物还可以包含矿物填料。在一个实施方式中，矿物填料充当协同剂(synergist)。当协同剂添加至阻燃剂组合物时，与除了协同剂之外包含相同量的所有相同成分的比较组合物相比较，协同剂有助于阻燃剂特性的改进。矿物填料的实例是，云母、滑石、碳酸钙、白云石、硅灰石、硫酸钡、硅石、白陶土、长石、重晶石，等等，或包含上述矿物填料的至少一种的组合。矿物填料可以具有约0.1至约20微米，特别地，约0.5至约10微米，并且更特别地，约1至约3微米的平均粒度。
基于阻燃剂组合物的总重量，矿物填料以约0.1wt％至约20wt％，特别地，约0.5wt％至约15wt％，并且更特别地，约1wt％至约5wt％的量存在。示例性的矿物填料是滑石。
阻燃剂组合物还可以可选地包含添加剂，例如抗氧化剂、防臭氧剂、稳定剂、热稳定剂、脱模剂、染料、着色剂、颜料、流动改性剂，或类似物，或包含上述添加剂的至少一种的组合。
如上面所指出的，阻燃剂组合物包含阻燃剂。阻燃剂是磷腈化合物。在一个实施方式中，阻燃剂是苯氧基磷腈寡聚体。
在阻燃剂组合物中使用的磷腈化合物是在分子中具有-P＝TN-键的有机化合物。在一个实施方式中，磷腈化合物包含选自由以下组成的组中的至少一种化合物：通过下式(11)表示的环状的苯氧基磷腈；由下式(12)表示的链状的苯氧基磷腈；以及通过交联选自由下式(11)和(12)表示的那些的至少一种苯氧基磷腈和通过下式(11)表示的交联基团所获得的交联的苯氧基磷腈化合物：
其中，在式(11)中，m代表约3至约25的整数，R1和R2是相同的或不同的，并且独立地是氢、卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基。
由下式(12)代表的链状的苯氧基磷腈：
其中，在式(12)中，X1代表-N＝P(OPh)3基团或-N＝P(O)OPh基团，Y1代表-P(OPh)4基团或-P(O)(OPh)2基团，n代表从3至10000的整数，Ph代表苯基，R1和R2是相同的或不同的，并且是独立地氢、卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基。
苯氧基磷腈也还以具有由下式(13)代表的交联基团：
其中，在式(13)中，A代表–C(CH3)2-，-SO2-，-S-，或-O-，并且q是0或1。
在一个实施方式中，苯氧基磷腈化合物具有由式(14)代表的结构
其中，R1至R6可以是相同的或不同的，并且可以是芳基、稠合的芳基、芳烷基基团、C1-12烷氧基、C1-12烷基或它们的组合。
在一个实施方式中，苯氧基磷腈化合物具有由式(15)代表的结构
具有上述结构的商购的苯氧基磷腈是由Lanyin Chemical Co.,Ltd制造并且销售的由Fushimi Pharmaceutical Co.,Ltd制造并且销售的以及由Otsuka Chemical Co.,Ltd制造并且销售的
由式(11)代表环状的苯氧基磷腈化合物可以通过诸如苯氧基环三磷腈、八苯氧基环四磷腈和十苯氧基环戊磷腈等化合物举例论证，通过以下获得：允许氯化铵和五氯化磷在约120℃至约130℃下反应以获得包含环状的和直链的氯代磷腈的混合物，提取环状的氯代磷腈(如六氯环三磷腈、八氯环四磷腈和十氯环戊磷腈)，然后用苯氧基基团取代它。环状的苯氧基磷腈化合物可以是其中在式(11)中的m代表约3至约8整数的化合物。
由式(12)代表的链状的苯氧基磷腈化合物通过以下获得的化合物举例论证：使由上面描述的方法所获得的六氯环三磷腈在约220℃至约250℃下经历开环聚合反应，随后用苯氧基基团取代这样获得的聚合度约3至约10000的链状二氯磷腈。在式(12)中，链状的苯氧基磷腈化合物具有约3至约1000，特别地，约5至约100，并且更特别地，约6至约25的n值。
通过含有4,4’-二亚苯基的交联结构的化合物可以举例说明交联苯氧基膦腈化合物，如含有4,4’-磺酰二亚苯基(双酚S残基)的交联结构的化合物，含有2,2-(4,4’-二亚苯基)异亚丙基基团的交联结构的化合物，含有4,4’-氧二亚苯基基团的交联结构的化合物，以及含有4,4’-硫代二亚苯基基团的交联结构的化合物。一般来说，基于包含在由式(11)代表的环状的膦腈化合物和/或由式(12)代表的链状的苯氧基膦腈化合物中的苯基基团和亚苯基基团的总量，交联的苯氧基膦腈化合物的亚苯基基团含量是约50wt％至99.9wt％，并且特别地，70wt％至90wt％。如果在交联苯氧基膦腈化合物分子中不含有任何游离羟基，那么这种化合物是特别优选的。在一个示例性的实施方式中，膦腈化合物包含环状的膦腈。
对于阻燃剂组合物来说，基于阻燃剂组合物的总重量，包含约1wt％至约20wt％，特别地，约2wt％至约16wt％，并且更特别地，约2.5wt％至14wt％的量的膦腈化合物是合乎需要的。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物可以包含防滴剂。可以使用氟化的聚烯烃和/或聚四氟乙烯作为防滴剂。也可以使用防滴剂，例如原纤维形成或非原纤维形成的氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)。防滴剂可以通过刚性共聚物，如苯乙烯丙烯腈(SAN)封装。在SAN中封装的PTFE被称为TSAN。当存在氟聚合物时，例如，在水分散体中，可以通过聚合封装的聚合物来制造封装的氟聚合物。TSAN可以提供超过PTFE的显著优势，其中TSAN在组合物中可以是更容易地分散的。基于封装的氟聚合物的总重量，适合的TSAN可以包含例如，约50wt％的PTFE和约50wt％的SAN。基于共聚物的总重量，SAN可以包含，例如，约75wt％的苯乙烯以及约25wt％的丙烯腈。可替换地，可以用第二聚合物以一些方式预混合氟聚合物，如，例如，芳香族聚碳酸酯树脂或SAN以形成聚结的材料，用作为防滴剂。可以使用任何一种方法来生产封装的氟聚合物。
可以添加防滴剂，以具有约0.3mm至约0.7mm，特别地，约0.4毫米至约0.6毫米的数量平均粒度的相对较大颗粒的形式。基于阻燃剂组合物的总重量，可以使用0.01wt％至约5.0wt％的量的防滴剂。
阻燃剂组合物还可以包含矿物填料。在一个实施方式中，矿物填料充当协同剂。在一个实施方式中，除协同剂之外，可以将小部分矿物填料添加至阻燃剂组合物，其可以是另外的矿物填料。与除了协同剂之外，包含相同数量的所有相同成分的比较组合物相比，当协同剂添加至阻燃剂组合物时，协同剂有助于阻燃剂性能的改进。矿物质填料的实例是，云母、滑石、碳酸钙、白云石、硅灰石、硫酸钡、硅石、白陶土、长石、重晶石，或类似物，或包含上述矿物填料的至少一种的组合。矿物填料可以具有约0.1微米至约20微米，特别地，约0.5微米至约10微米，并且更特别地，约1微米至约3微米的平均粒度。
其他添加剂，如抗氧化剂、防臭氧剂、脱模剂、热稳定剂、流平剂、粘度改性剂、自由基猝灭剂、其他聚合物或共聚物，如抗冲改性剂，或类似物。
在产生紧密混合的条件下，通过混合成分，可以实现阻燃剂组合物的制备。最初，在处理系统中可以添加所有的成分，或者用一种或多种主要成分可以预混合某些添加剂。
在一个实施方式中，通过混合聚碳酸酯共聚物和磷腈化合物来制造阻燃剂组合物。混合可以是干混合，熔化混合，溶液混合，或者包含上述混合形式的至少一种的组合。
在一个实施方式中，可以干混合阻燃剂组合物，从而在向挤出机(其中熔体混合混合物)输送之前，在设备(如Henschel混合机或Waring混合器)中形成混合物。在另一种实施方式中，使用磷腈化合物可以预混合一部分聚碳酸酯共聚物以形成干预混合物。随后在挤出机中，使用聚酰胺组合物的残余部分熔化混合干预混合物。在一个实施方式中，最初，当通过挤压机口下游端口进料阻燃剂组合物的残余部分时，可以在挤出机口处进料一些阻燃剂组合物。
阻燃剂组合物的混合涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或者包含上述的力或者能量形式的至少一种的组合，并且在加工设备中实施，其中通过单螺杆、多螺杆、互相啮合的共旋转或反旋转螺杆、非互相啮合的共旋转或反旋转螺杆、往复螺杆、带有销钉的螺杆、带有销钉的桶、滚筒、冲头、螺旋转子，或包含上述的至少一种的组合来施加上述的力。
在机器中，例如单螺杆挤出机或多螺杆挤出机，Buss捏合机、Henschel、helicone、Ross混合器、Banbury、辊式粉碎机、模制成形机(如注射模制成形机、真空成型机、吹塑成形机，或其他类似物)，或包含上述机器的至少一种的组合，可以实施涉及上述力的混合。
阻燃剂组合物，以母体混合物形式引入至熔体混合设备。在这样的过程中，在引入阻燃剂组合物的剩余成分的混合设备的下游点处引入母体混合物。
在一个实施方式中，在本文中公开的阻燃剂组合物可用于制备模制的制品如例如，耐用的制品，电器和电子元件，汽车零件等。使用普通的热塑性过程，如膜和板挤压、注射成型、气体辅助的注射成型、挤出成型、压缩成型和吹塑成型，所述组合物可以被转变为制品。
用以下的一种或多种测试组合物：UL 94阻燃性、悬臂梁冲击强度、熔融粘度和热形变温度。在实例中使用的这些测试的详细信息为本领域技术人员所知道的，并且可以概述如下：
按照名称为“塑料材料易燃性测试，UL 94”的Underwriter’s LaboratoryBulletin 94的步骤来进行可燃性试验。基于燃烧速率，熄灭时间，防滴的能力，以及液滴是否燃烧，来实施几个等级评定。用于测试的样品是具有125mm长度×13mm宽度乘以不大于13mm厚度的尺寸的条棒。条棒的厚度是0.6mm或0.8mm。基于针对五个样品获得的测试结果，根据如UL 94HB(水平的燃烧)的步骤，可以将材料分类为V0、V1、V2、5VA和/或5VB；然而，在本文中的组合物测试和分类为仅仅V0、V1和V2，每一个的标准描述如下。
V0：在一个样品中，放置使得其长轴相对于火焰是180度，在去除点火火焰之后，火焰燃烧和/或发烟燃烧的时间不超过十(10)秒，并且竖直放置的样品不产生点燃脱脂棉的燃烧的颗粒滴。5个条棒的火焰烧光时间(flame out time)是5个条棒的火焰烧光时间，每个点燃两次，其中第一次(t1)和第二次(t2)点燃的火焰烧光的总时间小于或等于50秒的最大烧光时间(t1+t2)。
V1：在一个样品中，放置使得其长轴相对于火焰是180度，在去除点火火焰之后，火焰燃烧和/或发烟燃烧的时间不超过三十(30)秒，并且竖直放置的样品不产生点燃脱脂棉的燃烧的颗粒滴。5个条棒的火焰烧光时间是5个条棒的火焰烧光时间，每个点燃两次，其中第一次(t1)和第二次(t2)点燃的火焰烧光的总时间小于或等于250秒的最大的火焰烧光时间(t1+t2)。
V2：在一个样品中，放置使得其长轴相对于火焰是180度，在去除点火火焰之后，火焰燃烧和/或发烟燃烧的平均时间不超过三十(30)秒，但是竖直放置的样品产生点燃棉的燃烧的颗粒滴。5个条棒的火焰烧光时间是5个条棒的火焰烧光时间，每个点燃两次，其中第一次(t1)和第二次(t2)点燃的火焰烧光的总时间小于或等于250秒的最大的火焰烧光时间(t1+t2)。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物特别地适用于制造阻燃剂制品，其通过UL94垂直燃烧测试，尤其是UL945VB标准。在UL94垂直燃烧测试中，应用火焰于竖直地固定的放在药棉垫上方的测试样品。为了实现5VB的等级，在对于测试条棒施加5次火焰之后，燃烧必须在60秒内停止，并且这样就不会有点燃垫的滴。在本文中所描述的组合物的各种实施方式满足UL945VB标准。
悬臂梁冲击强度可用于比较塑料材料的冲击阻力。使用3.2mm厚度，模制的，缺口悬臂梁冲击强度条棒在23℃和0℃下确定缺口悬臂梁冲击强度。根据ASTMD256确定悬臂梁冲击强度。结果以焦耳/米报道。
当支撑负载时，热形变温度(HDT)是在升高的温度下在短时间内材料的实施能力的相对测量。这个测试测量了温度对刚性的影响：给予标准测试样本限定的表面压力并且以均匀的速度升高温度。根据ASTMD648，用3.2mm厚度条棒在1.82MPa负载下以平放方式确定HDT。以℃报道结果。
通过以下的实施例，举例证明阻燃剂组合物。
实施例1
实施这个实施例，以证明在阻燃剂组合物中，聚亚苯基醚和磷腈阻燃剂的用途。在这些实验中使用的阻燃剂是来自于Fushimi pharmaceuticals的Rabitle FP-110。表1A和1B显示在阻燃剂组合物中使用的成分。在表1B的比较实施例使用间苯二酚二磷酸酯作为阻燃剂，而实施例(包含公开的发明)使用磷腈阻燃剂。另外的组合物在表4A、4B和4C中显示。对照样品(表1B的比较实施例)，其是基于间苯二酚二磷酸酯作为阻燃剂，分别包含1.9和64重量百分数的磷和聚亚苯基醚。(分别参见表1B、4A和4B)。需要指出的是，在制剂(在总的PPE+HIPS中PPE％)中，将聚亚苯基醚的重量百分数报道为聚亚苯基醚和高抗冲聚苯乙烯的总数的百分比。也需要指出的是，在表4C中，用双酚A二磷酸酯(BPADP)替代间苯二酚二磷酸酯(RDP)来制造对照样品。在表1A、4A和4C中公开的NORYL组合物均是从Sabic Innovative Plastics商购的。
表1A
表1B
项目说明 比较实施例(wt％) 实施例(wt％)
Rabitle FP-110来自Fushimi 14.18
ZnO 0.1 0.1
ZnS 0.1 0.1
PPO 803 50 52.13
三(二-叔丁基苯基)亚磷酸盐 0.5 0.5
PTFE 0.05 0.05
PE,碾碎的1000微米 1.5 1.5
SBS 2.5 2.5
规则的HIPS 27.75 28.94
RDP 17.50
加工条件在下表2和3中显示。
表2
聚亚苯基醚、HIPS和苯氧基磷腈经由主喉部上游进料。RDP经由圆筒区域5和6之间的液体注射进料器进料。所有的添加剂(脱模剂，抗氧化剂，等等)在高速搅拌机中，与聚亚苯基醚粉末预搅拌，随后进料至挤出机中。在表3中详述了模制条件。
表3
表4A
表4B
表4C
从表4B中，可以看到与包含间苯二酚二磷酸酯阻燃剂的样品相比，包含磷腈阻燃剂的所有样品展示出更高的Vicat温度和热变形温度(HDT)。同样，在与包含间苯二酚二磷酸酯阻燃剂的组合物相比时，缺口悬臂梁冲击强度和Charpy悬臂梁冲击强度性能(在室温和低温下)优于包含磷腈阻燃剂添加剂的阻燃剂组合物。
在与包含间苯二酚二磷酸酯阻燃剂的组合物相比时，多轴冲击强度(在室温和低温下)远优于包含磷腈阻燃剂的组合物。某些组合物(表格4B#s3，4，8和11)的断裂名义应变也高于对照(#1)。
可以通过如图1所示的基体中磷腈阻燃剂的非常细微分散的区域来解释冲击和热的显著改进。细微分散的区域显示，不同于间苯二酚二磷酸酯，磷腈不溶于聚亚苯基醚相，并且因此不影响阻燃剂组合物的玻璃转化温度和热性能，同时赋予良好的冲击性能。
可以清楚地看出，基于磷腈组合物的流动(MVR和MV)显著地低于基于间苯二酚二磷酸酯阻燃剂的组合物。值得一提的是，与间苯二酚二磷酸酯阻燃剂组合物(～18kg/hr)相比，包含磷腈阻燃剂的组合物在挤出期间的通过量是更高的(～22kg/hr)。
从表4B中，可以看到样品#2-11，显示出流速和热变形温度的改进，同时保持阻燃性能。在5kg的力下在280℃下的熔融粘度率(MVR)显示，包含磷腈的样品具有每10分钟20至40立方厘米的熔体流速的较低粘度。在5kg的力下在280℃下，包含可替代的阻燃剂(例如，包含RDP的对照样品#1)的样品具有每10分钟52立方厘米的熔融粘度率(MVR)。这是差不多25％的改进。
同样地，当在1.8MPa下测量时，相对于对照样品，根据ISO 75/Af测量的热变形温度从80℃改进至大于95℃，特别地，大于100℃，特别地，并且更特别地，大于105℃。
从表4C中可以看出，包含磷腈FR(#2&#4)的组合物的电性能与包含BPADP作为阻燃剂(对照NORYL*N1250和NORYL*NH6020)的组合物可比较。
实施例2
执行这个实施例，以证明包含聚苯乙烯掺和物和苯氧基磷腈阻燃剂的聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物组合物的制造和性能。在这个实施例中，设计各种组合物以具有相同水平的磷。
表5示出了表示阻燃剂组合物以及对照样品(比较的组合物)的成分各种实施例。相对于相应的如表5(实施例(EXP)2，4和6相对于实施例1，3和5)所示的聚亚苯基醚-聚硅氧烷-聚苯乙烯掺和物，评价并且比较在聚亚苯基醚-聚硅氧烷-聚苯乙烯混合物中固体磷腈阻燃剂的用途。以抗冲改性剂的形式添加聚苯乙烯。实施另外的实施例(EXP 7)以在评价没有任何抗冲改性剂的掺和物的性能。在具有14-16千克/小时的最大处理量和约70％转矩的技术实验室线路(technology lab line)中在ZSK 28mm双螺杆挤出机上挤出掺和物。基于聚亚苯基醚(EXP 1)和聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物(EXP 2)的对照样品与间苯二酚二磷酸酯混合作为阻燃剂，而所有其他组成是基于磷腈阻燃剂。因为磷腈显著地改进冲击强度，所以还探索了低40％负荷的磷腈(EXP 5-7)(与间苯二酚二磷酸酯的负荷相比)的用途。磷腈阻燃剂和间苯二酚二磷酸酯的磷含量分别是～13.4wt％和～10.9wt％。
在表6和7中显示了用于表5的组合物的加工参数。表6显示了挤出条件，而表7显示了模制条件。
表5
表6
聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物、聚苯乙烯、抗冲改性剂和苯氧基磷腈由主要喉部由上部流股进料。所有的添加剂(脱模剂，抗氧化剂，等等)在超级混合机中，与聚亚苯基醚粉末预搅拌，随后进料至挤出机。在表7中详述了模制条件。
表7
参数 测量单位 设置
预干燥时间 小时 2
预干燥温度 ℃ 80
漏斗温度 ℃ 60
区域1温度 ℃ 220-240
区域2温度 ℃ 240-260
区域3温度 ℃ 260-280
喷嘴温度 ℃ 240-260
模制温度 ℃ 60
螺旋速度 rpm 30
背压 bar 5
冷却时间 s 20
模制机 无 Engel ES500 75或80或110吨
注射体积 mm 63
注射速度(mm/s) mm/s 30
维持压力 bar 45-55
最大注射压力 bar 63-83
在表8和9中显示了表5的各种组合物(EXP 1-7)的性能。表8和9与图2-7一起显示了表5的样品(EXP 1-7)的性能。
表8
表9
可以观察到，当与包含间苯二酚二磷酸酯(对照实施例)(EXP 1)的聚亚苯基醚样品相比较时，苯氧基磷腈阻燃剂和/或聚亚苯醚-聚硅氧烷共聚物的在室温下的使用显示出如表8，图4(EXP 2-8)所示的显著地更高的冲击强度。聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和苯氧基磷腈阻燃剂的组合导致最好的冲击性能。(参见EXP 4相对于EXP 1，2和3。)甚至对于包含低于40％的苯氧基磷腈阻燃剂负载的组成，也观察到了高冲击强度值。(参见EXP 5相对于EXP1；EXP 6相对于EXP2；以及EXP 6相对于EXP5)。
当与对照掺和物(EXP 1和2)或基于相应的聚亚苯基醚的组成(EXP5)相比较时，包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物的混合物与苯氧基磷腈阻燃剂的组合，即使具有减少量的抗冲改性剂(EXP 7)，也显示出高冲击强度性能(Charpy和多轴)(EXP 4，6-8)。
还观察到，当与基于聚亚苯基醚或聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物的对照(EXP 1和2)相比较时，苯氧基磷腈阻燃剂的使用显示显著更高的如表8和图5(EXP 3和4)所示的断裂名义应变值。聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和苯氧基磷腈阻燃剂的组合导致最高的断裂名义应变值性能(EXP4相对于EXP 1，2和3)。甚至对于包含低于40wt％的苯氧基磷腈阻燃剂负荷的组成，观察到更高的或相等的断裂名义应变值(EXP 5相对于EXP1；EXP 6相对于EXP 2或EXP 6相对于EXP 5)。去除抗冲改性剂连同低于40％的苯氧基磷腈阻燃剂负荷一起，导致最低的断裂名义应变值(EXP 7)。虽然V01.0mm性能不够好，但是当与对照(EXP1相对于EXP5和EXP 2相对于EXP6)相比较时，包含低于40％的磷腈FR的组合物显示出可比较的易燃性UL-94V11.5和1.0mm。这显然是最佳的UL-94V-01.0mm易燃性性能，具有低于30％的磷腈(EXP 8)。
在本文中公开的组合物可以有利地用于制造各种不同的物品，如计算机外壳，电子产品的外壳，如电视、手机、平板电脑、汽车零件(如内部本体面板)，航空器部件等等。
需要指出的是，在本文中详述的所有范围包括终点。来自不同范围的数值是可以组合的。
过渡术语包含包括过渡术语“由…组成”和“基本上由…组成”。
术语“和/或”既包含“和”，又包含“或”。例如，“A和/或B”被解释为A，B，或A和B。
尽管已经参考示例性实施方式描述了本发明，本领域技术人员将理解在不背离本发明范围的情况下，可以做出各种改变并且可以用等效形式替代其元素。此外，在没有背离本发明的本质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，希望的是本发明并不限于作为完成本发明所考虑的最佳方式所公开的具体实施方式，而是，本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施方式。

Claims (21)

1.一种阻燃剂组合物，包含：
聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物或包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和聚亚苯基醚的组合；
抗冲改性剂；以及
磷腈阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述阻燃剂组合物的总重量，所述磷腈阻燃剂以约1wt％至约20wt％的量存在。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述磷腈阻燃剂具有下式(11)的结构：
其中，在所述式(11)中，m代表约3至约25的整数，R1和R2是相同或不同的，并且独立地是氢、卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基。
4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述磷腈阻燃剂是苯氧基环三磷腈、八苯氧基环四磷腈、十苯氧基环五磷腈、或包含上述磷腈化合物中至少一种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述磷腈阻燃剂具有式(12)的结构
其中，在所述式(12)中，X1代表-N＝P(OPh)3基团或-N＝P(O)OPh基团，Y1代表-P(OPh)4基团或-P(O)(OPh)2基团，n代表从3至10000的整数，Ph代表苯基，R1和R2是相同或不同的，并且独立地是氢、卤素、C1-12烷氧基或C1-12烷基。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中，所述磷腈阻燃剂是交联的苯氧基磷腈。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，进一步包含防滴剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94方案测量时，在1.5毫米以下的厚度下，V-0的阻燃性。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94方案测量时，在0.4毫米以下的厚度下，V-0的阻燃性。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94方案测量时，在0.8毫米以下的厚度下，V-0的阻燃性。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94方案测量时，在1.2毫米以下的厚度下，V-0的阻燃性。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94方案测量时，在3.0毫米以下的厚度下，V-0的阻燃性。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中，所述组合物不包含除所述磷腈阻燃剂之外的阻燃剂。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的组合物，其中，基于所述阻燃剂组合物的总重量，所述阻燃剂组合物包含约3wt％至约30wt％的所述抗冲改性剂。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述阻燃剂组合物进一步包含10wt％至40wt％的量的聚苯乙烯。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的组合物，其中，所述组合物具有当根据UL-94测量时，在小于或等于约3.0mm的厚度下，V-0的阻燃性，以及当根据ISO 180/1A测量时，大于或等于约22千焦耳/平方米的缺口悬臂梁冲击强度。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的组合物，其中，基于所述阻燃剂组合物的总量，所述聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物以40wt％至70wt％的量存在。
18.一种方法，包括：
将聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物或者包含聚亚苯基醚-聚硅氧烷共聚物和聚亚苯基醚的组合；抗冲改性剂；以及苯氧基磷腈阻燃剂混合。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括混合防滴剂。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括模制所述阻燃剂组合物。
21.一种由权利要求1所述的组合物制造的制品。
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