CN104395403B - 阻燃聚碳酸酯组合物、制备其的方法及包含其的制品 - Google Patents

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Abstract

在此公开了阻燃剂组合物，包含10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；支化聚碳酸酯；10至70重量百分比的聚硅氧烷‑聚碳酸酯共聚物；以及1至20重量百分比的磷腈化合物，其中所有重量百分比基于组合物的总重量。在此还公开了方法，包括共混10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；支化聚碳酸酯；10至70重量百分比的聚硅氧烷‑聚碳酸酯共聚物；以及1至20重量百分比的磷腈化合物，以形成阻燃剂组合物，其中所有重量百分比基于组合物的总重量。

Description

阻燃聚碳酸酯组合物、制备其的方法及包含其的制品
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61/651,481和2012年5月24日提交的美国临时申请号61/651,487的优先权，通过引用将两者的全部内容合并于此。
背景技术
本公开内容涉及阻燃聚碳酸酯组合物、制备其的方法及包含其的制品。
在电子和电气装置如笔记本式个人计算机、电子图书、以及平板个人计算机中，金属主体面板由重量较轻并且提供机械性能的耐用组合的材料替代。这些较轻的材料导致重量减轻、节省成本，并且使得能够制造复杂设计。尽管这些较轻的材料可以用于制造具有较薄的截面厚度的面板，但是可期望的是改善材料的韧性以防止开裂。还期望的是改善材料的阻燃性以减少火灾相关危害。
发明内容
本文中公开了阻燃剂组合物(阻燃组合物)，包含：10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；支化聚碳酸酯(支链聚碳酸酯)；10至70重量百分比的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物；以及1至20重量百分比的磷腈化合物(phosphazene compound)，其中，所有重量百分比基于组合物的总重量。
本文中还公开了方法，包括：共混10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；支化聚碳酸酯；10至70重量百分比的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物；以及1至20重量百分比的磷腈化合物，以形成阻燃剂组合物，其中，所有重量百分比基于组合物的总重量。
具体实施方式
本文中公开了显示韧性(延展性)以及超薄壁阻燃性的适当组合的阻燃聚碳酸酯组合物。在电磁波谱的可见波长区域中，阻燃聚碳酸酯组合物是光学透明的。在一个实施方式中，由于用于阻燃聚碳酸酯组合物中的所有阻燃剂是透明的，所以阻燃聚碳酸酯组合物是光学透明的。
本文中还公开了制造光学透明的阻燃聚碳酸酯组合物的方法。阻燃聚碳酸酯组合物包含聚碳酸酯组合物、磷腈低聚物、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、和/或矿物填料、以及抗滴落剂(防滴漏剂)。阻燃聚碳酸酯组合物显示使得其可用于电子商品如笔记本式个人计算机、电子图书、平板个人计算机等中的性能的有利组合。
在实施方式中，聚碳酸酯组合物包含聚碳酸酯均聚物和聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。用于均聚物或用于各种共聚物中的聚碳酸酯可以是线性聚合物或支化聚合物。
术语“聚碳酸酯组合物”、“聚碳酸酯”、以及“聚碳酸酯树脂”是指具有式(1)的重复结构碳酸酯单元的组合物：
其中，R1基团总数的至少60％可以包含芳香族有机基团，并且其余量是脂肪族或脂环族、或芳香族基团。式(1)的碳酸酯单元中的R1可以是C6-C36芳香族基团，其中，至少一个部分是芳香族的。每个R1可以是芳香族有机基团，例如，式(2)的基团：
其中，A1和A2各自是单环二价芳基基团，并且Y1是具有使A1与A2分开的一个或两个原子的桥联基团。例如，一个原子可以将A1与A2分开，这些基团的示例性实例包括-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-双环庚叉基、乙叉基、异丙叉基、新戊叉基、环己叉基、环十五烷叉基(cyclopentadecylidene)、环十二烷叉基(cyclododecylidene)和金刚烷叉基。桥联基团Y1可以是烃基或饱和烃基如亚甲基、环己叉基或异丙叉基。
聚碳酸酯可以由具有式HO-R1-OH的二羟基化合物产生，其中，R1如以上针对式(1)所定义的。式HO-R1-OH包括式(3)的双酚化合物：
其中，Y1、A1、以及A2如以上所描述的。例如，一个原子可以将A1与A2分开。每个R1可以包括通式(4)的双酚化合物：
其中，Xa是连接两个羟基取代的芳香族基团的桥联基团，其中，每个C6亚芳基基团的桥联基团和羟基取代基彼此设置在C6亚芳基基团上的邻位、间位、或对位(特别是对位)。例如，桥联基团Xa可以是单键、--O--、--S--、--C(O)--、或C1-18有机基团。C1-18有机桥联基团可以是环状或非环状、芳香族或非芳香族的，并且可以进一步包括杂原子如卤素、氧、氮、硫、硅、或磷。可以设置C1-18有机基团使得连接至其的C6亚芳基基团各自连接至普通的烷叉基碳或连接至C1-18有机桥联基团的不同碳。Ra和Rb可以各自表示卤素、C1-12烷基基团、或它们的组合。例如，Ra和Rb可以各自是相对每个亚芳基基团上的羟基基团间位设置的C1-3烷基基团，具体地，甲基。标记(e)是0或1。数值p和q各自独立地是0至4的整数。将理解的是，当p或q小于4时，任何可用的碳价均被氢填充。
Xa可以是取代或未取代的C3-18环烷叉基；式--C(Rc)(Rd)--的C1-25烷叉基，其中，Rc和Rd各自独立地是氢、C1-12烷基、C1-12环烷基、C7-12芳基烷基、C1-12杂烷基、或环状的C7-12杂芳基烷基；或式--C(＝Re)--的基团，其中，Re是二价C1-12烃基。这可以包括亚甲基、亚环己基甲基(环己基亚甲基)、乙叉基、新戊叉基、异丙叉基、2-[2.2.1]-双环庚叉基、环己叉基、环戊叉基、环十二烷叉基和金刚烷叉基。其中Xa是取代的环烷叉基的具体实例是式(5)的环己叉基桥联的、烷基取代的双酚：
其中，Ra′和Rb′各自独立地是C1-12烷基，Rg是C1-12烷基或卤素，r和s各自独立地是1至4，并且t是0至10。Ra′和Rb′可以设置在环己叉基桥联基团的间位。当包括适当数目的碳原子时，取代基Ra′、Rb′和Rg可以是直链、环状、双环、支链、饱和、或不饱和的。例如，Rg可以各自独立地是C1-4烷基，Rg是C1-4烷基，r和s各自是1，并且t是0至5。在另一个实例中，Ra′、Rb′和Rg可以各自是甲基，r和s各自是1，并且t是0或3。环己叉基桥联双酚可以是两摩尔邻甲酚与一摩尔环己酮的反应产物。在另一个实例中，环己叉基桥联的双酚可以是两摩尔甲酚与一摩尔氢化异佛尔酮(例如，1,1,3-三甲基-3-环己烷-5-酮)的反应产物。这种含环己烷的双酚，例如，两摩尔苯酚与一摩尔氢化异佛乐酮的反应产物，可用于制备具有高玻璃化转变温度和高热变形温度的聚碳酸酯聚合物。由Bayer Co.在商品名称下提供含环己基双酚的聚碳酸酯或包括上述中至少一种和其他双酚聚碳酸酯的组合。
在一个实施方式中，Xa是C1-18亚烷基基团、C3-18亚环烷基基团、稠合C6-18亚环烷基基团、或式--B1—W—B2--的基团，其中，B1和B2是相同或不同的C1-6亚烷基基团，并且W是C3-12环烷叉基基团或C6-16亚芳基基团。
在另一个实例中，Xa可以是式(6)的取代的C3-18环烷叉基：
其中，Rr、Rp、Rq和Rt独立地是氢、卤素、氧、或C1-12有机基团；I是直键、碳、或二价氧、硫、或-N(Z)-，其中，Z是氢、卤素、羟基、C1-12烷基、C1-12烷氧基、C6-12芳基、或C1-12酰基；h是0至2，j是1或2，i是0或1的整数，以及k是0至3的整数，条件是：Rr、Rp、Rq和Rt中的至少两个连接在一起是稠合的脂环族、芳香族、或杂芳香族环。应当理解的是，当稠环是芳香族的时，如在式(5)中示出的环在其中环是稠合的连接处将具有不饱和碳-碳连接。当i是0，h是0，并且k是1时，如式(5)中示出的环包含4个碳原子，当i是0，h是0，并且k是2时，如示出的环包含5个碳原子，并且当i是0，h是0，并且k是3时，环包含6个碳原子。在一个实例中，两个相邻的基团(例如，Rq和Rt连接在一起)形成芳香族基团，并且在另一个实施方式中，Rq和Rt连接在一起形成一个芳香族基团，而Rr和Rp连接在一起形成第二芳香族基团。当Rq和Rt连接在一起形成芳香族基团时，Rp可以是双键氧原子，即酮。
具有式HO-R1-OH的其他可用的二羟基化合物包括式(7)的芳香族二羟基化合物：
其中，每个Rh独立地是卤素原子；C1-10烃基如C1-10烷基基团；卤素取代的C1-10烃基如卤素取代的C1-10烷基基团，并且n是0至4。卤素通常是溴。
双酚类二羟基芳香族化合物可以包括以下：4,4′-二羟基联苯、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、双(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基苯基)二苯基甲烷、双(4-羟基苯基)-1-萘基甲烷、1,2-双(4-羟基苯基)乙烷、1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷、2-(4-羟基苯基)-2-(3-羟基苯基)丙烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷、1,1-双(羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷、1,1-双(4-羟基苯基)异丁烯、1,1-双(4-羟基苯基)环十二烷、反式-2,3-双(4-羟基苯基)-2-丁烯、2,2-双(4-羟基苯基)金刚烷、(α,α′-双(4-羟基苯基)甲苯、双(4-羟基苯基)乙腈、2,2-双(3-甲基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-乙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-正丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-异丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-仲丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-环己基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-烯丙基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-甲氧基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基苯基)六氟丙烷、1,1-二氯-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二溴-2,2-双(4-羟基苯基)乙烯、1,1-二氯-2,2-双(5-苯氧基-4-羟基苯基)乙烯、4,4′-二羟基二苯甲酮、3,3-双(4-羟基苯基)-2-丁酮、1,6-双(4-羟基苯基)-1,6-己二酮、乙二醇双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)醚、双(4-羟基苯基)硫醚、双(4-羟基苯基)亚砜、双(4-羟基苯基)砜、9,9-双(4-羟基苯基)芴、2,7-二羟基芘、6,6′-二羟基-3,3,3′,3′-四甲基螺(二)茚满(“螺二茚满双酚”)、3,3-双(4-羟基苯基)苯酞、2,6-二羟基二苯并-对二噁英、2,6-二羟基噻蒽、2,7-二羟基酚黄素、2,7-二羟基-9,10-二甲基吩嗪、3,6-二羟基二苯并呋喃、3,6-二羟基二苯并噻吩、以及2,7-二羟基咔唑等，以及包含上述二羟基芳香族化合物中的至少一种的组合。
由式(3)表示的双酚化合物的类型的实例可以包括：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(在下文中，“双酚A”或“BPA”)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、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、3,3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮、2-苯基-3,3-双(4-羟基苯基)苯并吡咯酮(“PBPP”)、9,9-双(4-羟基苯基)芴、以及1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(“DMBPC”)。也可以使用包括上述二羟基芳香族化合物中的至少一种的组合。
式(3)的二羟基化合物可以以以下式(8)的形式存在：
其中，R3和R5各自独立地是卤素或C1-6烷基基团，R4是C1-6烷基、苯基、或用多达至5个卤素或C1-6烷基基团取代的苯基，并且c是0至4。在一个具体实施方式中，R4是C1-6烷基或苯基基团。在又一个实施方式中，R4是甲基或苯基基团。在另一个具体实施方式中，每个c是0。
式(3)的二羟基化合物可以是以下式(9)：
(也称为3,3-双(4-羟基苯基)-2-苯基异吲哚啉-1-酮(PPPBP))。
可替代地，式(3)的二羟基化合物可以具有以下式(10)：
(也称为4,4′-(1-苯乙烷-1,1-二基)联苯酚(双酚AP)或1,1-双(4-羟基苯基)-1-苯基-乙烷)。
可替代地，式(3)的二羟基化合物可以具有以下式(11)：
其也被称为1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷、或4,4′-(3,3,5-三甲基环己烷-1,1-二基)联苯酚(双酚TMC)。当包含源自式(9)、(10)和(11)的聚碳酸酯的共聚碳酸酯用于阻燃剂组合物中时，基于阻燃剂组合物的总重量，通常以2至30wt％，具体地，3至25wt％，并且更具体地，4至20wt％的量使用共聚碳酸酯。
包含聚碳酸酯单元的示例性共聚物可以源自双酚A。在一个实施方式中，聚碳酸酯组合物可以包含聚酯-聚碳酸酯共聚物。共聚物的具体类型可以是聚酯碳酸酯，也被称为聚酯-聚碳酸酯。如在本文中使用的，这些术语(即，聚酯碳酸酯和聚酯-聚碳酸酯)是同义的。除了如以上描述的式(1)的重复碳酸酯链单元之外，这种共聚物进一步包含式(12)的重复酯单元：
其中，O-D-O是源自二羟基化合物的二价基团，并且D可以是例如包含一个或多个C6-C20芳香族基团的一个或多个烷基、或一个或多个C6-C20芳香族基团、C2-10亚烷基基团、C6-20脂环族基团、C6-20芳香族基团或聚氧化烯基团(polyoxyalkylene group)，其中，亚烷基基团包含2至6个碳原子，具体地2、3、或4个碳原子。D可以是具有直链、支链或环状(包括多环)结构的C2-30亚烷基基团。O-D-O可以源自以上式(3)的芳香族二羟基化合物。O-D-O可以源自以上式(4)的芳香族二羟基化合物。O-D-O可以源自以上式(7)的芳香族二羟基化合物。
根据最终组合物的期望的性能，共聚物中酯单元与碳酸酯单元的摩尔比可以广泛地变化，例如为1:99至99:1，具体地，10:90至90:10，并且更具体地，25:75至75:25。
式(12)的T可以是源自二羧酸的二价基团，并且可以是例如C2-10亚烷基基团、C6-20脂环族基团、C6-20烷基芳香族基团、C6-20芳香族基团、或源自二羟基化合物或其化学等价物的C6至C36二价有机基团。在一个实施方式中，T是脂肪族基团。T可以源自C6-C20线性脂肪族α-Ω(αΩ)二羧酸酯。
式(12)的酯单元中的T基团源自其的二酸包括从6至36个碳原子，可选地，从6至20个碳原子的脂肪族二羧酸。C6-C20线性脂肪族α-Ω(αΩ)二羧酸酯可以源自己二酸、癸二酸、3,3-二甲基己二酸、3,3,6-三甲基癸二酸、3,3,5,5-四甲基癸二酸、壬二酸、十二烷二酸、二聚酸、环己烷二羧酸、二甲基环己烷二羧酸、降莰烷二羧酸、金刚烷二羧酸、环己烯二羧酸、C14、C18以及C20二酸。
在一个实施方式中，可以与双酚反应以形成聚酯的脂肪族α-Ω二羧酸包括己二酸、癸二酸或十二烷二酸。癸二酸是具有以下式(13)的二羧酸：
癸二酸具有202.25g/mol的分子量、1.209g/cm3(25℃)的密度、和在100mm Hg下294.4℃的熔点。癸二酸可以源自蓖麻油。
可以用于制备聚酯单元的芳香族二羧酸的其他实例包括间苯二甲酸或对苯二甲酸、1,2-二(对-羧基苯基)乙烷、4,4′-二羧基二苯基醚、4,4′-二苯甲酸、以及包括上述酸中至少一种的组合。还可以存在包含稠环的酸，如1,4-、1,5-、或2,6-萘二羧酸。具体的二羧酸可以是对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸、环己烷二羧酸、癸二酸、或它们的组合。
还可以采用二酸的混合物。应当注意的是，尽管被称为二酸，但是可以采用任何酯前体如酰基卤，具体地，酰基氯，以及二酸的二芳香族酯，如联苯，例如癸二酸的二苯基酯。二酸碳原子数目不包括可以包括在酯前体部分例如联苯中的任何碳原子。可以期望的是，至少四个、五个或六个碳键将酸基团分开。这可以减少不期望和不需要的环物质的形成。芳香族二羧酸可以与饱和脂肪族α-Ω二羧酸组合使用以产生聚酯。在一个示例性实施方式中，间苯二甲酸或对苯二甲酸可以与癸二酸组合使用以产生聚酯。
总之，聚酯-聚碳酸酯的D可以是C2-9亚烷基基团，并且T是对亚苯基、间亚苯基、萘、二价脂环族基团、或它们的组合。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。
基于聚碳酸酯组合物的总重量，聚酯-聚碳酸酯可以具有根据ASTM-D-6866的2重量百分比(wt％)至65wt％的生物能含量(bio-content)(即，癸二酸含量)。在一个实施方式中，聚酯-聚碳酸酯可以具有源自其的组合物的至少2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、或65wt％的根据ASTM-D-6866的生物能含量。聚酯-聚碳酸酯可以具有聚碳酸酯组合物的至少5wt％的根据ASTM-D-6866的生物能含量。换句话说，聚碳酸酯组合物可以具有至少5wt％的癸二酸。
在一个实施方式中，两种聚碳酸酯共聚物可以用于阻燃剂组合物中。第一碳酸酯共聚物包含与聚碳酸酯共聚的源自癸二酸的聚酯。第一聚碳酸酯聚合物用苯酚或叔丁基苯酚封端。第二聚碳酸酯共聚物也包含与聚碳酸酯共聚的源自癸二酸的聚酯单元。第二聚碳酸酯共聚物用对枯基苯酚(PCP)封端。第一聚碳酸酯具有比第二聚碳酸酯共聚物更低的分子量。
第一聚碳酸酯共聚物具有如使用聚碳酸酯标准通过凝胶渗透色谱法测定的15,000至28,000道尔顿，具体地，17,000至25,500道尔顿，具体地，19,000至23,000道尔顿，并且更具体地，20,000至22,000道尔顿的重均分子量。第一聚碳酸酯共聚物可以包含3.0mol％至8.0mol％，具体地，4.0mol％至7.5mol％，并且更具体地，5.0mol％至6.5mol％的源自癸二酸的聚酯。
基于阻燃剂组合物的总重量，以10至60wt％，具体地，15至58wt％，具体地，20至55wt％，并且更具体地，23至52wt％的量使用第一聚碳酸酯共聚物。在一个示例性实施方式中，基于阻燃剂组合物的总重量，第一聚碳酸酯共聚物以35至55wt％的量存在。
在一个实施方式中，第二聚碳酸酯共聚物用对枯基苯酚封端，并且具有如使用聚碳酸酯标准通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至45,000道尔顿，具体地，32,000至40,000道尔顿，具体地，34,000至39,000道尔顿，更具体地，35,000至38,000道尔顿的重均分子量。第二聚碳酸酯共聚物可以包含7mol％至12mol％，具体地，7.5mol％至10mol％，并且更具体地，8.0mol％至9.0mol％的源自癸二酸的聚酯。
基于阻燃剂组合物的总重量，以10至35wt％，具体地，12至60wt％，具体地，13至58wt％，具体地，14至57wt％，并且更具体地，15至55wt％的量使用第二聚碳酸酯共聚物。
总之，第一和第二聚碳酸酯共聚物可以包含1至15wt％，具体地，2至12wt％，具体地，3至10wt％，具体地，4至9wt％，并且更具体地，5至8wt％的源自癸二酸的聚酯。聚酯-聚碳酸酯共聚物可以包含1.0wt％、2.0wt％、3.0wt％、4.0wt％、5.0wt％、6.0wt％、7.0wt％、8.0wt％、9.0wt％、10.0wt％、11.0wt％、12.0wt％、13.0wt％、14.0wt％、以及15.0wt％的源自癸二酸的聚酯。
在一种形式中，第一和第二聚碳酸酯共聚物是聚酯-聚碳酸酯共聚物，其中，聚酯通过使癸二酸与双酚A反应获得，并且其中，聚碳酸酯从双酚A与光气的反应获得。包含聚酯-聚碳酸酯共聚物的第一和第二聚碳酸酯共聚物具有以下式(14)：
可以将式(14)设计为高流动韧性(high flow ductile)(HFD)聚酯-聚碳酸酯共聚物(HFD)。高流动韧性共聚物具有源自癸二酸的低分子(LM)量聚酯单元。在高流动韧性共聚物中，源自癸二酸的聚酯以6.0mol％至8.5mol％的量存在。在一个实施方式中，源自癸二酸的聚酯具有21,000至36,500道尔顿的重均分子量。在一个示例性实施方式中，高流动韧性聚酯-聚碳酸酯共聚物可以具有如使用聚碳酸酯标准通过凝胶渗透色谱法测定的平均21,500道尔顿的重均分子量。可期望高流动韧性聚酯-聚碳酸酯共聚物包含6.0mol％的源自癸二酸。
包含聚酯-聚碳酸酯共聚物的第一和第二聚碳酸酯共聚物有益地具有低水平的羧酸酐基团。酸酐基团是其中两个脂肪族二酸或化学等价物反应形成酸酐键。以这种酸酐键结合的羧酸基团的量应小于或等于共聚物中羧酸含量的总量的10mol％。在其他实施方式中，酸酐含量应小于或等于共聚物中羧酸含量的5mol％，并且在还有的其他实施方式中，共聚物中羧酸含量应小于或等于2mol％。
可以通过以下获得低水平的酸酐基团：最初在低pH(4至6)下进行二羧酸、双酚和光气的界面聚合反应以得到聚合物中二酸的高结合，并且然后，在已经将一定比例的单体结合在增长聚合物链中之后，转向高pH(10至11)以将任何酸酐基团转换成酯键。通过多种方法可以测定酸酐键，如，例如示出邻近于羰基基团的氢的信号的质子NMR分析。在一个实施方式中，第一和第二聚碳酸酯共聚物具有如通过质子NMR分析测定的低量的酸酐键，如，例如小于或等于5mol％，具体地，小于或等于3mol％，并且更具体地，小于或等于2mol％。聚酯-聚碳酸酯共聚物中少量的酸酐键有助于共聚物中优异的熔融稳定性以及其他期望的性能。
可以与聚碳酸酯共聚的有用的聚酯可以包括芳香族聚酯，包括聚(亚烷基芳基化物)的聚(亚烷基酯)以及聚(环亚烷基二酯)。芳香族聚酯可以具有根据式(12)的聚酯结构，其中，D和T各自是如上文描述的芳香族基团。在一个实施方式中，有用的芳香族聚酯可以包括，例如，聚(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-间苯二酚)酯、聚(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A)酯、聚[(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-间苯二酚)酯-共-(间苯二甲酸酯-对苯二甲酸酯-双酚A)]酯、或包括这些中的至少一种的组合。还考虑了具有少量，例如基于聚酯的总重量，0.5至10重量百分比的源自脂肪族二酸和/或脂肪族多元醇的单元的芳香族聚酯以制造共聚多酯。聚(亚烷基芳基化物)可以具有根据式(12)的聚酯结构，其中，T包括源自芳香族二羧酸酯、脂环族二羧酸、或其衍生物的基团。具体有用的T基团的实例包括1,2-、1,3-、以及1,4-亚苯基；1,4-和1,5-亚萘基；顺式-或反式-1,4-亚环己基等。具体地，在T是1,4-亚苯基时，聚(亚烷基芳基化物)是聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。此外，对于聚(亚烷基芳基化物)，具体有用的亚烷基基团D包括，例如，亚乙基、1,4-亚丁基和双-(亚烷基-二取代的环己烷)，包括顺式-和/或反式-l,4-(亚环己基)二亚甲基。聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的实例包括聚(对苯二甲酸亚乙酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-亚丁酯)(PBT)、和聚(对苯二甲酸亚丙酯)(PPT)。同样有用的是聚(萘甲酸亚烷基酯)(poly(alkylene naphthoates))，如聚(萘甲酸亚乙酯)(PEN)和聚(萘甲酸亚丁酯)(PBN)。具体有用的聚(亚环烷基二酯)是聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)(PCT)。也可以使用包括上述聚酯中的至少一种的组合。
包括具有其他酯基团的对苯二甲酸亚烷基酯重复酯单元的共聚物也可以是有用的。特别有用的酯单元可以包括不同的对苯二甲酸亚烷基酯单元，其可以作为单独的单元或作为聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的嵌段存在于聚合物链中。这种类型的共聚物包括聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)-共-聚(对苯二甲酸亚乙酯)，缩写为PETG，其中，聚合物包括大于或等于50mol％的聚(对苯二甲酸亚乙酯)，并且缩写为PCTG，其中，聚合物包括大于50mol％的聚(对苯二甲酸1,4-环己烷二亚甲基酯)。
一种或多种聚(亚环烷基二酯)还可以包括一种或多种聚(环己烷二羧酸亚烷基酯)。这些中，具体实例是聚(1,4-环己烷-二甲醇-1,4-环己烷二羧酸酯)(PCCD)，具有式(14a)的重复单元：
其中，如使用式(12)所描述的，D是源自1,4-环己烷二甲醇的1,4-环己烷二亚甲基基团，并且T是源自环己烷二羧酸酯或其化学等价物的环己烷环，并且可以包括顺式异构体、反式异构体、或包括上述异构体中至少一种的组合。
根据所期望的功能和特性，可以以1:99至99:1，具体地，10:90至90:10，并且更具体地，30:70至70:30的重量比使用聚碳酸酯和聚酯。
可期望这种聚酯和聚碳酸酯共混物具有根据ASTM D1238-04在300℃和1.2千克负荷下测定的5至150cc/10min，具体地，7至125cc/10min，更具体地，9至110cc/10min，并且还更具体地，10至100cc/10min的MVR。
在一个示例性实施方式中，聚碳酸酯组合物包含含有聚(1,4-环己烷-二甲醇-1,4-环己烷二羧酸酯)(PCCD)的共聚多酯碳酸酯。基于阻燃剂组合物的总重量，共聚多酯碳酸酯以5至25wt％，具体地，6至15wt％，并且更具体地，7至12wt％的量存在。
通过诸如界面聚合和熔融聚合的方法可以制备聚碳酸酯。通常，使用界面聚合制备具有高玻璃化转变温度的共聚碳酸酯。尽管用于界面聚合的反应条件可以变化，但是示例性方法通常包括将二元酚反应物溶解或分散在含水苛性钠或苛性钾中，将所得的混合物加入至水不互溶的溶剂介质中，并且在催化剂如例如叔胺或相转移催化剂存在下在控制的PH条件例如8至10下使反应物与碳酸酯前体接触。最常用的水不互溶的溶剂包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等。
示例性碳酸酯前体可以包括例如，羰基卤化物如羰基溴或羰基氯；或卤甲酸酯，如二元酚的二卤甲酸酯(例如，双酚A、氢醌等的二氯甲酸酯)或二醇的二卤甲酸酯(例如，乙二醇、新戊二醇、聚乙二醇等的二卤甲酸酯)。还可以使用包括上述类型的碳酸酯前体中的至少一种的组合。例如，形成碳酸酯键的界面聚合反应使用光气作为碳酸酯前体并且称为光气化反应。
可以使用的叔胺是脂肪族叔胺如三乙胺、三丁胺，脂环族胺如N,N-二乙基-环己胺，以及芳香族叔胺如N,N-二甲基苯胺。
可以使用的相转移催化剂是式(R3)4Q+X的催化剂，其中，每个R3是相同或不同的，并且是C1-10烷基基团；Q是氮或磷原子；并且X是卤素原子或C1-8烷氧基基团或C6-18芳氧基基团。示例性相转移催化剂包括，例如[CH3(CH2)3]4NX、[CH3(CH2)3]4PX、[CH3(CH2)5]4NX、[CH3(CH2)6]4NX、[CH3(CH2)4]4NX、CH3[CH3(CH2)3]3NX、以及CH3[CH3(CH2)2]3NX，其中，X是Cl-、Br-、C1-8烷氧基基团或C6-18芳氧基基团。基于光气化混合物中双酚的重量，相转移催化剂的有效量可以是0.1至10wt％。例如，基于光气化混合物中双酚的重量，相转移催化剂的有效量可以是0.5至2wt％。
可替换地，熔融方法可以用于制备聚碳酸酯。可以以间歇过程或以连续过程进行熔融聚合。在任一种情况下，使用的熔融聚合条件可以包括两个或更多个不同的反应阶段，例如，其中起始二羟基芳香族化合物和碳酸二芳基酯被转化成低聚聚碳酸酯的第一反应阶段，以及其中第一反应阶段中形成的低聚聚碳酸酯被转化成高分子量聚碳酸酯的第二反应阶段。这种“阶段的”聚合反应条件尤其适用于连续聚合系统，在所述连续聚合系统中，起始单体在第一反应器中被低聚化并且其中形成的低聚聚碳酸酯被连续地转移到其中低聚聚碳酸酯被转化成高分子量聚碳酸酯的一种或多种下游反应器。通常，在低聚阶段中，生产的低聚聚碳酸酯具有1,000至7,500道尔顿的数均分子量。在一个或多个后续的聚合阶段中，聚碳酸酯的数均分子量(Mn)增加至8,000和25,000道尔顿之间(使用聚碳酸酯标准)。
术语“熔融聚合条件”被理解为指在酯交换催化剂存在下影响二羟基芳香族化合物与碳酸二芳基酯之间的反应所必需的那些条件。通常，在该方法中没有使用溶剂，并且反应物二羟基芳香族化合物和碳酸二芳基酯处于熔融状态。反应温度可以是100℃至350℃，具体地，180℃至310℃。在反应的初始阶段，压力可以在大气压、超大气压、或大气压至15托的范围的压力下，而在后续阶段在减压下，例如为0.2至15托。反应时间通常为0.1小时至10小时。
碳酸二芳基酯可以是碳酸二苯基酯、或芳基基团上具有吸电子取代基的活化的碳酸二苯基酯如双(4-硝基苯基)碳酸酯、双(2-氯苯基)碳酸酯、双(4-氯苯基)碳酸酯、双(甲基水杨基)碳酸酯、双(4-甲基羧基苯基)碳酸酯、双(2-乙酰基苯基)碳酸酯、双(4-乙酰基苯基)碳酸酯、或包括上述中至少一种的组合。
用于聚碳酸酯的熔融聚合中的催化剂可以包括α或β催化剂。通常，在升高的温度下β催化剂挥发且分解。因此，在早期低温聚合阶段优选使用β催化剂。通常，α催化剂比β催化剂有更大的热稳定性和更小的挥发性。
α催化剂可以包括碱或碱土金属离子的源。这些离子的源包括碱金属氢氧化物如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾，以及碱土金属氢氧化物如氢氧化镁和氢氧化钙。碱和碱土金属离子的其他可能来源包括羧酸的相应盐(如乙酸钠)以及乙二胺四乙酸(EDTA)的衍生物(如EDTA四钠盐和EDTA镁二钠盐)。其他α酯交换催化剂包括非挥发性无机酸的碱或碱土金属盐如NaH2PO3、NaH2PO4、Na2HPO3、KH2PO4、CsH2PO4、Cs2HPO4等，或磷酸的混合盐如NaKHPO4、CsNaHPO4、CsKHPO4等。可以使用包括任何上述催化剂中的至少一种的组合。
可能的β催化剂可以包括季铵化合物、季鏻化合物、或包含上述中的至少一种的组合。季铵化合物可以是结构(R4)4N+X-的化合物，其中，每个R4是相同或不同的，并且是C1-20烷基、C4-20环烷基、或C4-20芳基；并且X-是有机或无机阴离子，例如氢氧根、卤离子(卤化物，halide)、羧酸根、磺酸根、硫酸根、甲酸根、碳酸根或碳酸氢根。有机季铵化合物的实例包括四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四甲基乙酸铵、四甲基甲酸铵、四丁基乙酸铵、以及包含上述中的至少一种的组合。通常使用四甲基氢氧化铵。季鏻化合物可以是结构(R5)4P+X-的化合物，其中，每个R5是相同或不同的，并且是C1-20烷基、C4-20环烷基、或C4-20芳基；并且X-是有机或无机阴离子，例如氢氧根、卤离子、羧酸根、磺酸根、硫酸根、甲酸根、碳酸根或碳酸氢根。其中，X-是多价阴离子如碳酸根或硫酸根，应当理解，季铵和季鏻结构中的正电荷和负电荷恰好平衡。例如，其中，R20-R23各自是甲基基团并且X-是碳酸根，应当理解，X-代表2(CO3 -2)。有机季鏻化合物的实例包括四甲基氢氧化鏻、四甲基乙酸鏻、四甲基甲酸鏻、四丁基氢氧化鏻、四丁基乙酸鏻(TBPA)、四苯基乙酸鏻、四苯基鏻苯氧化物、和包含上述至少一种的组合。通常使用TBPA。
使用的α和β催化剂的量可以基于用于聚合反应中的二羟基化合物的摩尔总数。当提及β催化剂例如鏻盐相对于聚合反应中使用的所有二羟基化合物的比率时，方便提及鏻盐的摩尔数/摩尔二羟基化合物，是指鏻盐的摩尔数除以存在于反应混合物中的每种单独的二羟基化合物的总摩尔数。可以以足以提供1x10-2至1x10-8mol，具体地，1x10-4至1x10- 7mol的金属/摩尔使用的二羟基化合物的量使用α催化剂。β催化剂(例如，有机铵盐或鏻盐)的量可以是1x10-2至1x10-5，具体地，1x10-3至1x10-4mol/反应混合物中的二羟基化合物的总摩尔数。
将所有类型的聚碳酸酯末端基团考虑用于高和低玻璃化转变温度聚碳酸酯中，条件是这种末端基团并不显著不利地影响组合物的期望特性。封端剂(也称为链终止剂)可以用于限制分子量增长速率，并且由此控制第一和/或第二聚碳酸酯的分子量。示例性链终止剂包括某些单酚化合物(即，具有单个游离羟基基团的苯基化合物)、单羧酸氯化物、和/或单氯甲酸酯。通过以下举例说明酚类链终止剂：苯酚和C1-C22烷基取代的苯酚如对枯基苯酚、间苯二酚单苯甲酸酯，以及对丁基苯酚和叔丁基苯酚、甲酚，以及二酚的单醚如对甲氧基苯酚。可以具体地提及带有具有8至9个碳原子的支链烷基取代基的烷基取代的苯酚。在一个实施方式中，共聚物中的至少一种用对枯基苯酚(PCP)封端。
末端基团可以源自羰基源(即，碳酸二芳基酯)、选择的单体比率、不完全聚合、断链等，以及任何添加的封端基团，并且可以包括可衍生的官能团如羟基基团、羧酸基团等。在一个实施方式中，聚碳酸酯的末端基团可以包括源自碳酸二芳基酯的结构单元，其中，结构单元可以是末端基团。在进一步的实施方式中，末端基团源自活化的碳酸酯。这种末端基团可以源自在其中使羟基基团与来自活化的碳酸酯的酯羰基而不是与活化的碳酸酯的碳酸酯羰基反应的条件下，适当取代的活化的碳酸酯的烷基酯与聚碳酸酯聚合物链末端的羟基基团的酯交换反应。以这种方式，源自含酯化合物的结构单元或源自活化的碳酸酯并且存在于熔融聚合反应中的亚结构可以形成酯末端基团。在一个实施方式中，源自水杨酸酯的酯末端基团可以是BMSC的残基或其他取代或未取代的双(烷基水杨基)碳酸酯，如双(乙基水杨基)碳酸酯、双(丙基水杨基)碳酸酯、双(苯基水杨基)碳酸酯、双(苄基水杨基)碳酸酯等。在一个具体实施方式中，在BMSC用作活化羰基源时，末端基团源自BMSC并且是BMSC的残基，并且是源自水杨酸酯的酯末端基团，具有式(15)的结构：
可以以固体形式或熔融形式将使用活化的芳香族碳酸酯用于聚合反应的反应物装料到反应器中。可以在惰性气体气氛如氮气氛下，进行将反应物初始装料到反应器中以及随后在用于聚合的反应条件下混合这些材料。还可以在聚合反应的后来阶段进行一种或多种反应物的装料。通过搅拌或其他形式的搅拌完成反应混合物的混合。反应条件包括时间、温度、压力以及影响反应物聚合的其他因素。在一个实施方式中，相对于单体单元化合物的总摩尔数，以0.8至1.3，并且更具体地，0.9至1.3，以及在其之间的所有子范围的摩尔比添加活化的芳香族碳酸酯。在一个具体实施方式中，活化的芳香族碳酸酯与单体单元化合物的摩尔比是1.013至1.29，具体地，1.015至1.028。在另一个具体实施方式中，活化的芳香族碳酸酯是BMSC。
在聚合过程中，通过添加支化剂可以制备支化聚碳酸酯嵌段。这些支化剂包括包含选自羟基、羧基、羧酸酐、卤代甲酰基、以及上述官能团的混合物的至少三种官能团的多官能有机化合物。具体实例包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、三-苯酚TC(1,3,5-三((对-羟基苯基)异丙基)苯)、三-苯酚PA(4(4(1,1-双(对-羟基苯基)-乙基)α,α-二甲基苄基)苯酚)、4-氯甲酰邻苯二甲酸酐、苯均三酸和二苯甲酮四羧酸。可以使用包括线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的组合。
在一些实施方式中，特定类型的支化剂用于产生支化聚碳酸酯材料。这些支化聚碳酸酯材料在统计学上具有多于两个的末端基团。以足以达到期望的支化含量，即，多于两个末端基团的量(相对于双酚单体)，加入支化剂。在加入支化剂时，聚合物的分子量可以变得非常高，并且在聚合过程中，为了避免过度粘度，相对于当不存在特定的支化剂时使用的量，可以使用增加量的链终止剂。与双酚单体相比，使用的链终止剂的量通常高于5mol％并且低于20mol％。
这种支化剂包括芳香族三酰基卤，例如式(16)的三酰基氯：
其中，Z是卤素、C1-3烷基、C1-3烷氧基、C7-12亚芳基烷基(芳基亚烷基)、C7-12亚烷基芳基(烷基亚芳基)、或硝基，并且z是0至3；式(17)的三取代苯酚：
其中，T是C1-20烷基、C1-20亚烷基氧基、C7-12芳基烷基、或C7-12烷基芳基，Y是卤素、C1-3烷基、C1-3烷氧基、C7-12芳基烷基、C7-12烷基芳基、或硝基，s是0至4；或式(18)的化合物(靛红-双酚)：
在组合物中特别有效的具体支化剂的实例包括偏苯三氯(TMTC)、三对羟苯基乙烷(THPE)和靛红-双酚。
在聚合物的制备中所使用的支化剂的量将取决于许多因素，例如R1基团的类型、链终止剂例如氰基苯酚的量，以及期望的聚碳酸酯的分子量。一般而言，支化剂的量有效提供每100个R1单元0.1至10个支化单元，具体地，每100个R1单元0.5至8个支化单元，并且更具体地，每100个R1单元0.75至5个支化单元。对于具有式(16)的支化剂，支化剂三酯基团以每100个R1单元0.1至10个支化单元，具体地，每100个R1单元0.5至8个支化单元，并且更具体地，每100个R1单元0.75至5个支化剂三酯单元的量存在。对于具有式(17)或(18)的支化剂，形成的支化剂碳酸三苯基酯基团以每100个R1单元0.1至10个支化单元，具体地，每100个R1单元0.5至8个支化单元，并且更具体地，每100个R1单元0.75至5个碳酸三苯基酯单元的量存在。在一些实施方式中，可以使用两种或更多种支化剂的组合。可替换地，可以以0.05至2.0wt.％的水平添加支化剂。
在一个实施方式中，聚碳酸酯是包含如以上所描述的单元；基于聚碳酸酯的总摩尔数大于或等于3mol％的源自支化剂的部分；以及源自具有8.3至11之间的pKa的封端剂的封端基团的支化聚碳酸酯。支化剂可以包括偏苯三氯、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷或偏苯三氯和1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷的组合，并且封端剂是苯酚或包含以下取代基的苯酚：氰基、脂肪族基团、烯烃基团、芳香族基团、卤素、酯基、醚基、或包含上述中的至少一种的组合。在一个具体实施方式中，封端剂是苯酚、对叔丁基苯酚、对甲氧基苯酚、对氰基苯酚、对枯基苯酚、或包含上述中的至少一种的组合。
如以上所指出的，聚碳酸酯组合物可以包含线性聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、或线性和支化聚碳酸酯的混合物。当聚碳酸酯组合物包含线性和支化聚碳酸酯的混合物时，基于聚碳酸酯组合物的总重量，以5至95wt％，具体地，10至25wt％，并且更具体地，12至20wt％的量使用支化聚碳酸酯。基于聚碳酸酯组合物的总重量，以5至95wt％，具体地，20至60wt％，并且更具体地，25至55wt％的量使用线性聚碳酸酯。
在一个实施方式中，聚碳酸酯组合物包含源自之前制造的包含聚碳酸酯的制品(例如，汽水瓶、水瓶等)的后消耗品再循环(PCR)聚碳酸酯。PCR材料有时包括聚酯，其劣化阻燃性特性。基于PCR聚碳酸酯的总重量，存在于PCR聚碳酸酯中的聚酯通常以0.05至1wt％，具体地，0.1至0.25wt％的量存在。当PCR聚碳酸酯用于阻燃剂组合物中时，基于阻燃剂组合物的总重量，PCR聚碳酸酯以20至60wt％，具体地，40至55wt％的量存在。
基于阻燃剂组合物的总重量，线性聚碳酸酯可以以30至90wt％，具体地，35至85wt％，并且更具体地，37至80wt％的量用于聚碳酸酯组合物中，同时基于阻燃剂组合物的总重量，可以以10至70wt％，具体地，15至60wt％的量，并且更具体地，以17至55wt％的量使用支化聚碳酸酯。基于阻燃剂组合物的总重量，以20至90wt％，具体地，30至85wt％，并且更具体地，40至80wt％的量使用聚碳酸酯组合物。
聚碳酸酯组合物可以进一步包含聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，也称为聚硅氧烷-碳酸酯共聚物。共聚物的聚二有机硅氧烷(本文中也称为“聚硅氧烷”)嵌段包括如式(19)中的重复二有机硅氧烷单元：
其中，每个R独立地是C1-13一价有机基团。例如，R可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13烯基基团、C2-C13烯氧基、C3-C6环烷基、C3-C6环烷氧基、C6-C14芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳基烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷基芳基、或C7-C13烷基芳氧基。上述基团可以被氟、氯、溴、或碘、或它们的组合完全地或部分地卤代。上述R基团的组合可以用于相同共聚物中。
式(19)中E的值可以根据阻燃剂组合物中各组分的类型和相对量、组合物的期望性能等因素而广泛变化。通常，E具有2至1,000，具体地，3至500，更具体地，5至100的平均值。在一个实施方式中，E具有10至75的平均值，并且在还有的另一个实施方式中，E具有40至60的平均值。在E具有较低值，例如小于40时，可以期望使用相对较大量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。相反地，在E具有较高值，例如大于40时，可以使用相对较小量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
可以使用第一和第二(或更多种)聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的组合，其中，第一共聚物的E的平均值小于第二共聚物的E的平均值。
在一个实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(20)：
其中，E如以上所定义；每个R可以相同或不同，并且如以上所定义；以及Ar可以相同或不同，并且是取代或未取代的C6-C30亚芳基基团，其中，键直接连接至芳香族部分。式(20)中的Ar基团可以源自C6-C30二羟基亚芳基化合物，例如以上式(4)或(6)的二羟基亚芳基化合物。示例性二羟基亚芳基化合物是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、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、1,1-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷、双(4-羟基苯基硫醚)、以及1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷。也可以使用包括上述二羟基化合物中的至少一种的组合。
在另一个实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(21)：
其中，R和E如上所述，并且每个R5独立地是二价C1-C30有机基团，并且其中，聚合的聚硅氧烷单元是其相应二羟基化合物的反应残基。在一个具体实施方式中，聚硅氧烷嵌段具有式(22)：
其中，R和E如以上所定义。式(22)中的R6是二价C2-C8脂肪族基团。式(22)中的每个M可以相同或不同，并且可以是卤素、氰基、硝基、C1-C8烷硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基基团、C3-C8环烷基、C3-C8环烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷基芳基、或C7-C12烷基芳氧基，其中，每个n独立地是0、1、2、3、或4。
在一个实施方式中，M是溴或氯，烷基基团如甲基、乙基、或丙基，烷氧基基团如甲氧基、乙氧基、或丙氧基，或芳基基团如苯基、氯苯基、或甲苯基；R6是二亚甲基、三亚甲基或四亚甲基基团；并且R是C1-8烷基，卤代烷基如三氟丙基，氰基烷基，或芳基如苯基、氯苯基或甲苯基。在另一个实施方式中，R是甲基，或甲基和三氟丙基的组合，或甲基和苯基的组合。在又一个实施方式中，M是甲氧基，n是1，R6是二价C1-C3脂肪族基团，并且R是甲基。
具体聚二有机硅氧烷嵌段具有以下式：
或包含上述中的至少一种的组合，其中，E具有2至200、2至125、5至125、5至100、5至50、20至80、或5至20的平均值。
在一个实施方式中，式(19)的嵌段可以源自相应的二羟基聚硅氧烷(23)：
其中，R、E、M、R6和n如上所述。通过引起式(24)的硅氧烷氢化物之间的铂催化加成，可以制备这种二羟基聚硅氧烷：
其中，R和E如之前所定义的，并且是脂肪族不饱和一元酚。示例性脂肪族不饱和一元酚包括丁香酚、2-烷基苯酚、4-烯丙基-2-甲基苯酚、4-烯丙基-2-苯基苯酚、4-烯丙基-2-溴苯酚、4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚、4-苯基-2-苯基苯酚、2-甲基-4-丙基苯酚、2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚、2-烯丙基-4-溴-6-甲基苯酚、2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚、以及2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。还可以使用包括上述中的至少一种的组合。
聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可以包括50至99重量百分比的碳酸酯单元和1至50重量百分比的硅氧烷单元。在该范围内，聚有机硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可以包括70至98重量百分比，更具体地，75至97重量百分比的碳酸酯单元和2至30重量百分比，更具体地，3至25重量百分比的硅氧烷单元。在一个示例性实施方式中，聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物用对枯基苯酚封端。
在一个实施方式中，示例性聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物是具有以下式(25)中示出的结构的嵌段共聚物：
其中，聚硅氧烷嵌段用丁香酚封端，其中，x是1至100，具体地，5至85，具体地，10至70，具体地，15至65，并且更具体地，40至60。在一个实施方式中，y是1至90，并且z是1至600。聚硅氧烷嵌段可以随机分布或控制分布在聚碳酸酯嵌段之中。在一个实施方式中，x是30至50，y是10至30，并且z是450至600。在另一个实施方式中，x是1至45，y是1至90，并且z是1至90。
当聚硅氧烷聚碳酸酯共聚物包含丁香酚封端的聚硅氧烷时，阻燃剂组合物包含5至85wt％的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。基于聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的总重量，聚硅氧烷含量是1至25wt％，具体地，1至16wt％，具体地，2至14wt％，并且更具体地，3至6wt％。在一个实施方式中，使用凝胶渗透色谱法在双酚A聚碳酸酯绝对分子量标准下，聚硅氧烷嵌段的重均分子量是25,000至30,000道尔顿。在一个示例性实施方式中，基于聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的总重量，聚硅氧烷含量是15至25wt％。
在一个实施方式中，基于聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的总重量，聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包含10wt％或更少，具体地，6wt％或更少，并且更具体地，4wt％或更少的聚硅氧烷。包含10wt％或更少的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物通常是光学透明的，并且有时被称为如从SABIC可商业获得的EXL-T。
聚硅氧烷聚碳酸酯共聚物可以具有如在1毫克/毫升样品浓度下使用交联苯乙烯-二乙烯基苯柱通过凝胶渗透色谱法测量并且用聚碳酸酯标准校准的2,000至100,000道尔顿，具体地，5,000至50,000道尔顿的重均分子量。在一个实施方式中，聚硅氧烷聚碳酸酯共聚物可以具有如在1毫克/毫升样品浓度下使用交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱通过凝胶渗透色谱法测量的并且用聚碳酸酯标准校准的大于或等于30,000道尔顿，具体地，大于或等于31,000道尔顿，并且更具体地，大于或等于32,000道尔顿的重均分子量。
聚硅氧烷聚碳酸酯共聚物可以具有在300℃/1.2kg下测定的1至50立方厘米/10分钟(cc/10min)，具体地，2至30cc/10min的熔体体积流动速率。不同流动特性的聚硅氧烷聚碳酸酯共聚物的混合物可以用于获得总体期望的流动特性。
基于阻燃剂组合物的总重量，以5至70wt％的量，具体地，以7至68wt％的量，并且更具体地，以10至65wt％的量使用聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。
阻燃剂组合物还可以可选地包括添加剂如抗氧化剂、抗臭氧剂、稳定剂、热稳定剂、脱模剂、染料、着色剂、颜料、流动改性剂等，或包含上述添加剂中的至少一种的组合。
如以上所指出的，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，阻燃剂是磷腈低聚物。
用于阻燃剂组合物中的磷腈化合物是在分子中具有—P═N—键的有机化合物。在一个实施方式中，磷腈化合物包括选自由以下组成的组的至少一种种类的化合物：由以下式(16)表示的环状苯氧基磷腈；由以下式(17)表示的链状苯氧基磷腈；以及通过使选自由以下式(16)和(17)表示的那些的至少一种种类的苯氧基磷腈与由以下式(18)表示的交联基团交联获得的交联的苯氧基磷腈化合物：
其中，在式(16)中，m代表3至25的整数，并且Ph代表苯基基团，R1和R2相同或不同并且独立地是氢、羟基、C1-12烷氧基、或C1-12烷基。
链状苯氧基磷腈由以下式(17)表示：
其中，在式(17)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代表苯基基团，R1和R2相同或不同并且独立地是氢、卤素、C1-12烷氧基、或C1-12烷基。
苯氧基磷腈还可以具有由以下式(18)表示的交联基团：
其中，在式(18)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(19)表示的结构：
其中，R1至R6可以相同或不同，并且可以是芳基基团、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(20)表示的结构：
具有上述结构的可商业获得的苯氧基磷腈是由Lanyin Chemical Co.,Ltd.制造和分发的Fushimi Pharmaceutical Co.,Ltd.制造和分发的以及由Otsuka Chemical Co.,Ltd.制造和分发的
由式(16)表示的环状苯氧基磷腈化合物可以通过化合物如通过以下获得的苯氧基环三磷腈(phenoxy cyclotriphosphazene)、八苯氧基环四磷腈(octaphenoxycyclotetraphosphazene)、以及十苯氧基环五磷腈(decaphenoxycyclopentaphosphazene)举例说明：使氯化铵和五氯化磷在120至130℃下反应以获得包含环状和直链氯磷腈的混合物，提取环状氯磷腈如六氯环三磷腈、八氯环四磷腈、以及十氯环五磷腈，并且然后，用苯氧基将其取代。环状苯氧基磷腈化合物可以是其中式(16)中的m代表3至8的整数的化合物。
由式(17)表示的链状苯氧基磷腈化合物由通过以下获得的化合物举例说明：使通过上述方法获得的六氯环三磷腈在220至250℃下进行开环聚合，并且然后，用苯氧基取代由此获得的具有3至10000的聚合度的链状二氯磷腈。链状苯氧基磷腈化合物具有3至1000，具体地，5至100，并且更具体地，6至25的式(17)中的n值。
交联的苯氧基磷腈化合物可以由如以下的具有4,4′-二亚苯基基团的交联结构的化合物举例说明：具有4,4′-磺酰基二亚苯基(双酚S残基)的交联结构的化合物、具有2,2-(4,4′-二亚苯基)异丙叉基基团的交联结构的化合物、具有4,4′-氧基二亚苯基基团的交联结构的化合物、以及具有4,4′-硫代二亚苯基基团的交联结构的化合物。基于包含在由式(16)表示的环状磷腈化合物和/或由式(17)表示的链状苯氧基磷腈化合物中的苯基基团和亚苯基基团总数，交联的苯氧基磷腈化合物的亚苯基基团含量通常是50至99.9wt％，并且具体地，70至90wt％。如果其在其分子中不具有任何游离的羟基基团，则交联的苯氧基磷腈化合物可以是特别优选的。在一个示例性实施方式中，磷腈化合物包含环磷腈。
基于阻燃剂组合物的总重量，可期望的是阻燃剂组合物以1至20wt％，具体地，2至15wt％，并且更具体地，2.5wt％至10wt％的量包含磷腈化合物。
阻燃剂组合物可以可选地包含一种或多种抗冲改性剂。合适的抗冲改性剂通常是源自以下的高分子量的弹性体材料：烯烃、单乙烯基芳香族单体、丙烯酸和甲基丙烯酸及它们的酯衍生物，以及共轭二烯。由共轭二烯形成的聚合物可以被完全或部分氢化。弹性体材料可以是均聚物或者共聚物形式，包括无规、嵌段、径向嵌段、接枝以及核-壳共聚物。可以使用抗冲改性剂的组合。
抗冲改性剂的具体类型是包含以下的弹性体改性的接枝共聚物：(i)具有小于10℃，更具体地，小于-10℃，或更具体地，-40℃至-80℃的Tg的弹性体(即，橡胶状)聚合物基质，以及(ii)接枝到弹性体聚合物基质的刚性聚合物壳。适合用作弹性体相的材料包括，例如共轭二烯橡胶，例如聚丁二烯和聚异戊二烯；共轭二烯与小于50wt％的可共聚单体的共聚物，例如单乙烯基化合物如苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸正丁酯、或丙烯酸乙酯；烯烃橡胶如乙烯丙烯共聚物(EPR)或乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)；乙烯-乙酸乙烯酯橡胶；硅酮橡胶；弹性体(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯；(甲基)丙烯酸C1-8烷基酯与丁二烯和/或苯乙烯的弹性体共聚物；或包含上述弹性体中的至少一种的组合。适合用作刚性相的材料包括，例如，单乙烯基芳香族单体如苯乙烯和α-甲基苯乙烯，以及单乙烯单体如丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、以及丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C6酯，具体地是甲基丙烯酸甲酯。
具体的示例性弹性体改性的接枝共聚物包括由以下形成的那些：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、丙烯腈-乙烯-丙烯-二烯-苯乙烯(AES)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、以及苯乙烯-丙烯腈(SAN)。
基于阻燃剂组合物中的聚合物的总重量，抗冲改性剂通常以1至30wt％，具体地，3至20wt％的量存在。基于阻燃剂组合物的总重量，示例性抗冲改性剂以2至15wt％，具体地，3至12wt％的量包含丙烯酸聚合物。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物可以包含抗滴落剂。氟化聚烯烃和/或聚四氟乙烯可以用作抗滴落剂。还可以使用抗滴落剂，例如原纤维(纤丝，fibril)形成的或非原纤维形成的含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)。可以通过刚性共聚物如，例如苯乙烯丙烯腈(SAN)封装抗滴落剂。封装在SAN内的PTFE被称为TSAN。可以通过在含氟聚合物的存在下，例如，在水性分散体中聚合封装聚合物制备封装的含氟聚合物。TSAN可以提供优于PTFE的显著优点，在于TSAN可以更容易地分散在组合物中。基于封装的含氟聚合物的总重量，合适的TSAN可以包含例如50wt％的PTFE和50wt％的SAN。基于共聚物的总重量，SAN可以包含例如75wt％苯乙烯和25wt％丙烯腈。可替代地，可以以某种方式将含氟聚合物与第二聚合物如例如芳香族聚碳酸酯树脂或SAN预共混以形成用作抗滴落剂的聚集材料。任一方法可以用于生产封装的含氟聚合物。
可以以具有0.3至0.7mm，具体地，0.4至0.6毫米的数均粒径的相对大颗粒的形式添加抗滴落剂。基于阻燃剂组合物的总重量，可以以0.01wt％至5.0wt％的量使用抗滴落剂。
阻燃剂组合物还可以包含矿物填料。在一个实施方式中，矿物填料起协同剂的作用。在一个实施方式中，除了可以是另一种矿物填料的协同剂之外，可以将小部分矿物填料添加至阻燃剂组合物中。与包含除了协同剂之外的相同量的所有相同成分的比较组合物相比，当加入至阻燃剂组合物中时，协同剂有利于改善阻燃特性。矿物填料的实例是云母、滑石、碳酸钙、白云石、硅灰石、硫酸钡、二氧化硅、高岭土、长石、重晶石等，或包含上述矿物填料中的至少一种的组合。矿物填料可以具有0.1至20微米，具体地，0.5至10微米，并且更具体地，1至3微米的平均粒径。
基于阻燃聚碳酸酯组合物的总重量，矿物填料以0.1至20wt％，具体地，0.5至15wt％，并且更具体地，1至5wt％的量存在。示例性矿物填料是滑石。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物可以包含硅油。硅油是包含线性硅酮液体(硅油，silicone fluid)和溶解在液体中的硅酮树脂的组合的高粘度硅酮。
基于阻燃剂组合物的总重量，硅油以0.5至10wt％，具体地，1至5wt％的量存在。在一个实施方式中，硅油包含用三甲基硅烷封端的聚硅氧烷聚合物，其中，硅油在25℃下具有20,000至900,000平方毫米/秒的粘度。用于阻燃剂组合物中的可商业获得的硅油是从Momentive可商业获得的
在一个实施方式中，除了或代替苯氧基磷腈化合物，阻燃剂组合物可以可选地包含其他阻燃剂。这些另外的阻燃剂可以是双酚A二磷酸酯、间苯二酚二磷酸酯、溴化聚碳酸酯、Rimar盐(全氟丁烷磺酸钾)、KSS(二苯砜磺酸钾)等。基于阻燃剂组合物的总重量，可以以0.5至10wt％，具体地，1至5wt％的量使用这些另外的阻燃剂。
其他添加剂如抗氧化剂、抗臭氧剂、脱模剂、热稳定剂、匀染剂(leveler)、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等。
可以通过在生产紧密共混物的条件下共混成分实现阻燃剂组合物的制备。可以首先将所有成分添加至加工系统中，或某些添加剂可以与一种或多种主要组分预混合。
在一个实施方式中，通过使聚碳酸酯共聚物与磷腈化合物共混制备阻燃剂组合物。共混可以是干式共混、熔融共混、溶液共混、或包含上述形式的共混的至少一种的组合。
在一个实施方式中，可以干式共混阻燃剂组合物以在进料至挤出机之前在装置如亨舍尔混合机或韦林氏搅切器(Waring blender)中形成混合物，其中，混合物是熔融共混的。在另一个实施方式中，部分聚碳酸酯共聚物可以与磷腈化合物预混合以形成干燥预混物。然后，将干燥预混物与剩余的聚酰胺组合物在挤出机中熔融共混。在一个实施方式中，一些阻燃剂组合物可以首先在挤出机的口部进料，同时阻燃剂组合物的剩余部分通过口部的端口下游进料。
阻燃剂组合物的共混包括使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声波能、电磁能、热能、或包含上述力或能量形式的至少一种的组合，并且在加工设备中进行，其中，通过单螺杆、多螺杆、啮合同向旋转或异向旋转螺杆、非啮合同向旋转或异向旋转螺杆、往复式螺杆、具有销的螺杆、具有销的桶、辊筒、撞锤、螺旋转子、或包含上述中的至少一种的组合施加上述力。
涉及上述力的共混可以在机器如单螺杆或多螺杆挤出机、布斯捏合机(Busskneader)、亨舍尔混合机、螺旋混合机、罗斯混合机(Ross mixer)、班伯里密炼机(Banbury)、辊磨机、成型机(如注射成型机、真空成型机、吹塑成型机)等、或包含上述机器中的至少一种的组合中进行。
可以将阻燃剂组合物以母料形式引入至熔融共混装置中。在这种工艺中，可以将母料引入至在引入剩余的阻燃剂组合物的位置下游的共混装置中。
在一个实施方式中，本文中公开的阻燃剂组合物用于制备模制品如例如耐用制品、电气和电子部件、汽车零件等。利用常见热塑性工艺如膜和片材挤出、注射成型、气体辅助注射成型、挤出成型、压缩成型以及吹塑成型，可以将组合物转化成制品。
在一个实施方式中，当制备成具有至少1.2mm厚度的测试试样时，阻燃剂组合物表现出根据保险商实验室公司(Underwriters Laboratories Inc.)UL-94的至少V-2，更具体地，至少V-1，并且又更具体地，至少V-0的可燃性等级。在另一个实施方式中，当制备成具有至少2.0毫米厚度的试样时，阻燃剂组合物表现出根据保险商实验室公司UL-94的至少V-2，更具体地，至少V-1，并且又更具体地，至少V-0的可燃性等级。
按照题为“塑料材料的可燃性测试，UL94(Tests for Flammability of PlasticMaterials,UL94.)”的保险商实验室公告(Underwriter's Laboratory Bulletin)94的程序进行可燃性测试。基于燃烧速率、熄灭时间、抵抗滴落的能力、以及是否滴落正燃烧，可以应用若干等级。用于测试的样品是具有125mm长度×13mm宽度×不大于13mm厚度的尺寸的棒。棒厚度是0.6mm或0.8mm。根据该规程，基于针对五个样品获得的测试结果，可以将材料分类为UL 94HB(水平燃烧)、V0、V1、V2、5VA和/或5VB；然而，仅将本文中的组合物测试并分类为V0、V1和V2，以下描述了针对其中的每一个的标准。
V0：在放置使得其长轴相对于火焰是180度的样品中，在除去点燃火焰以后，燃烧和/或熏烧的时期不超过十(10)秒，并且垂直放置的样品没有产生引燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落。五个棒消焰时间是对于五个棒的消焰时间(flame out time)，每个点燃两次，其中，第一(t1)和第二(t2)点燃的消焰时间的和小于或等于50秒的最大消焰时间(t1+t2)。
V1：在放置使得其长轴相对于火焰是180度的样品中，在除去点燃火焰以后，燃烧和/或熏烧的时期不超过三十(30)秒，并且垂直放置的样品没有产生引燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落。五个棒消焰时间是对于五个棒的消焰时间，每个点燃两次，其中，第一(t1)和第二(t2)点燃的消焰时间的和小于或等于250秒的最大消焰时间(t1+t2)。
V2：在放置使得其长轴相对于火焰是180度的样品中，在除去点燃火焰以后，燃烧和/或熏烧的平均时期不超过三十(30)秒，但是垂直放置的样品产生引燃棉的燃烧颗粒的滴落。五个棒消焰时间是对于五个棒的消焰时间，每个点燃两次，其中，第一(t1)和第二(t2)点燃的消焰时间的和小于或等于250秒的最大消焰时间(t1+t2)。
在一个实施方式中，阻燃剂组合物尤其用于制造通过UL94垂直燃烧测试，尤其是UL945VB标准的阻燃剂制品中。在UL94垂直燃烧测试中，将火焰应用至放置在棉绒垫(cotton wool pad)上的垂直固定测试样品。为了达到5VB等级，在将火焰的五个应用至测试棒之后，燃烧必须在60秒内停止，并且不可能存在引燃垫的滴落。
如果样品可以通过5VB，那么样品可以继续在5VA上测试以获得5VA列表。在5VA上描述的组合物的各种实施方式满足UL945VB标准。如下进行测试：
通过位于水平面上的环架上的夹具支撑板样品(150±5mm×150±5mm)。然后，将火焰以与垂直方向成20±5°的角度应用至板的底表面的中心，使得蓝色椎体的尖端刚好接触样品。应用火焰持续5±0.5秒，并且然后，去除火焰持续5±0.5秒。重复操作直至板样品已经进行测试火焰的五个应用。当期望时，为了完成测试，手持燃烧器和夹具，使得内部蓝色椎体的尖端保持与板表面接触。在测试火焰的第五个应用之后，并且在所有火焰或灼热燃烧已经停止之后，可以观察并记录火焰是否穿透(烧透)板。
VXTOOL测试用于评价p(FTP)，即，当经历火焰时针对第一次通过的概率。在VXTOOL测试中，根据UL94测试协议燃烧20个火焰棒，并且分析火焰数据以评价p(FTP)值。p(FTP)值可以在0和1之间的范围内，并且表明当测试V-0或V-1时，第一批的五个棒将通过UL94测试的概率。较高的p(FTP)值表明较大的通过可能性，以及由此改善的阻燃性。因此，1.0的VXTOOL p(FTP)V-0表明非常高的实现V-0阻燃等级的可靠性/概率，而0.0的p(FTP)V-0表明实现V-0阻燃等级的非常差的概率。
悬臂梁式冲击强度用于比较塑料材料的抗冲击性。在23℃和0℃下，使用3.2-mm厚的模制缺口悬臂梁式冲击棒测定缺口悬臂梁式冲击强度。根据ASTM D256测定缺口悬臂梁式冲击强度。以焦耳/米记录结果。在室温(23℃)和低温(-20℃)下进行测试。
热挠曲温度(heat deflection temperature)(HDT)是在升高的温度同时支撑负载下，材料进行持续短时间的能力的相对测量。测试测量温度对刚度的影响：给予标准测试样品定义的表面应力，并且温度以匀速上升。根据ASTM D648，在1.82MPa负载下，用3.2mm厚度的棒平放测定HDT。以℃记录结果。
在300℃/1.2kg下，根据ASTM D 1238测定熔体体积速率(MVR)。
阻燃剂组合物显示特性如韧性、熔融加工性、冲击强度和阻燃性的有利的组合。
旨在是示例性的而非限制性的以下实施例，示出了阻燃剂组合物和制造本文中描述的一些不同实施方式的阻燃剂组合物的方法。
实施例
进行以下实施例以说明公开的组合物和制造包含聚碳酸酯均聚物、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和磷腈低聚物的阻燃聚碳酸酯组合物的方法。用于均聚物或用于各种共聚物中的聚碳酸酯可以是线性聚合物或支化聚合物。进行该实施例以表明磷腈化合物可以用于聚碳酸酯组合物中，并且可以产生显示阻燃性而不丢失韧性或耐冲击性的光学透明的化合物。当添加至聚碳酸酯组合物中时，比较阻燃剂如BPADP、KSS和Rimar盐通常导致韧性和耐冲击性的损失。
该实施例详述了使用与支化聚碳酸酯共混的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。实施例还使用线性聚碳酸酯。简言之，除了聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物之外，聚碳酸酯组合物包含线性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯。聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物与支化聚碳酸酯协同地起作用以产生在1.0 mm样品厚度下显示UL94 V-0的韧性透明的阻燃剂组合物。
表1列出了用于以下实施例中的成分以及这些成分的简要说明。表2列出了混合条件，并且表3列出了模制条件。
表1
在具有11个桶的东芝SE37mm双螺杆挤出机上进行混合。表2中详述了针对每个桶的温度。所有组分从挤出机的主喉部进料。添加剂(磷腈、稳定剂、脱模剂)与聚碳酸酯粉末在超级共混机中预共混，并且然后通过主喉部进料至挤出机中。
表2
挤出机类型 测量单位 TEM-37BS
桶尺寸 mm 1500
螺杆设计 无 L-3-1B
模具 mm 3
区域1温度 ℃ 50
区域2温度 ℃ 100
区域3温度 ℃ 270
区域4温度 ℃ 270
区域5温度 ℃ 270
区域6温度 ℃ 270
区域7温度 ℃ 270
区域8温度 ℃ 270
区域9温度 ℃ 270
区域10温度 ℃ 270
区域11温度 ℃ 270
模具温度 ℃ 270
螺杆速度 rpm 400
生产量 kg/h 40
转矩 ％ 77
真空1 MPa -0.08
侧进料机1速度 rpm 250
在90℃下，将挤出颗粒在除湿干燥器中干燥4小时。不同厚度的UL94测试棒，即，1.0mm、1.2mm、2.0mm和2.5mm用单门工具模制，并且0.3mm、0.4mm用片门工具(film gatetooling)模制。表3示出了模制条件。
表3
在本文中，如下测定了热塑性组合物的性能。通过使用凝胶渗透色谱法(GPC)，测定了聚合物的分子量(Mn、Mw和多分散性)。根据ASTM D256测定了缺口悬臂梁式冲击(NII)。在300℃，在1.2kg负荷下，根据ASTM D1238测定MVR和MFR。根据ASTM D648，在1.8MPa负载下，用3.2mm厚度的棒平放测定热挠曲温度(HDT)(℃)。通过差示扫描量热计(DSC)测定玻璃化转变温度(Tg)。根据ASTM D1003，通过雾度-防护装置II(Haze-Guard II)两者测定透射率(透过率)(T％)和雾度(％)。根据UL协议，按照以下步骤进行UL94 Vx测试：将火焰棒分别置于23℃和50％相对湿度的条件下48小时以常规老化，以及置于70℃的条件下168小时用于热老化。在门控结束下，燃烧棒用于Vx评价。对于一些具体实施例，仅测试了5个火焰棒，并且下标是标记本身。对于大多数实施例，测试了10个火焰棒。
通过以下参数已经观察到了火焰性能：
(i)FOT-第一(时间1)和第二(时间2)的平均消焰时间(在下标情况下，在5个棒内)
(ii)烧尽-10个火焰棒内的长消焰的数目(在下标情况下，在5个棒内)
(iii)滴落-10个火焰棒内的滴落的数目(在下标情况下，在5个棒内)
(iv)p(FTP)-通过的概率
(v)等级-未通过、V-2、V-1或V0
(vi)在一些实施例中，列出了时间1/时间消焰时间的细节，以表明强的阻燃性能。
p(FTP)值包括FOT以及如果在UL94协议下测试，评价第一批5个或10个棒将通过指定的等级的概率的燃烧特性。因此，p(FTP)在0至1之间的范围内，较高的值(值接近1)表明通过特定等级的较高的可能性。
组合物以及特性示出在以下表4至11中。如在表4中示出的，支化聚碳酸酯和线性双酚A聚碳酸酯分别与0wt％、4wt％、6wt％和8wt％的磷腈(SPB-100)共混以研究磷腈的作用。从表4可以看出，在加入磷腈(SPB-100)的情况下，阻燃剂组合物的玻璃化转变温度(Tg)和缺口悬臂梁式冲击强度两者降低。当加入6wt％的SPB-100时，还观察到了脆性-韧性(延展性)转变。这非常类似于通过使用在3wt％的BPADP负载下，观察到其脆性-韧性转变的BPADP阻燃剂(比较阻燃剂)所观察到的。此外，SPB-100不会影响也类似于具有BPADP的聚碳酸酯的透明度的聚碳酸酯的透明度。此外，SPB-100可以改善聚碳酸酯的熔体流动速率(MFR)，同时对分子量降低不具有明显的影响。SPB-100可以起阻燃剂的作用，然而，当将其单独用于聚碳酸酯中时，在2.5mm下难以保持UL94 V-0，而仅可以达到UL94 V-2。
以下表4中的实施例示出了包含线性和支化聚碳酸酯以及磷腈化合物的阻燃剂组合物的火焰性能以及其他特性。
表4
表4示出了，除了磷腈化合物之外，包含支化和线性聚碳酸酯的阻燃剂组合物在2.0mm样品厚度下不能达到UL94 V-0。为了在2.0毫米的样品厚度下达到UL94 V-0，需要将协同剂(与磷腈化合物协同的试剂)加入至聚碳酸酯中。这些协同剂可能是Rimar盐和/或KSS/NaT和/或聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物。
表5示出了具有上述协同剂的各种组合的实施例。一些组合物包含磷腈化合物(SPB-100)、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和聚碳酸酯组合物(其包含支化聚碳酸酯)。
从表5可以看出，在23℃下，样品#9的缺口悬臂梁式冲击强度高于800J/m，并且样品#5、#6和#7的光透射率(透过率)均高于87％，并且因此，通过使用在磷腈和透明聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物之间的协同作用，可以开发韧性透明组合物(其在1.2mm样品厚度下显示UL94 V-0)聚碳酸酯共混物。还筛选其他硅酮类阻燃剂(除了聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物之外)如八苯基环四硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷，并且将结果总结在表6中。结果表明，在1.2毫米厚度下，表6中的所有制剂不能达到UL94 V-0等级。因此，在磷腈化合物和其他硅酮阻燃剂之间的阻燃协同作用不如聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物之间显示的协同作用显著(如果存在的话)。值得注意的是，表6中的FP110是由Fushimi公司提供的磷腈化合物。
表5
表6
表6仅测试了5个火焰棒。
表7示出了，不具有支化聚碳酸酯的制剂的阻燃性能仅在2.0毫米或更大下可以达到UL94 V-0。总结表4至7中的所有数据，可以得出当用于阻燃剂组合物中时，仅聚硅氧烷-碳酸酯聚合物和支化聚碳酸酯表明与磷腈化合物的协同效应。如在表5中可以看出的，具有聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、支化聚碳酸酯和磷腈化合物的制剂在1.2mm样品厚度下可以通过UL94 V-0测试(例如，样品#9)。支化聚碳酸酯表现为抗滴落剂，并且阻燃剂组合物中存在的支化聚碳酸酯与聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物产生出乎意料的协同作用。
进一步研究了具有小于1.2毫米的厚度的样品。表8示出了，当聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物负载从28.065％(样品#9)两倍至56.13％(样品#22)时，在1.0mm下，可以达到UL-94V-0的阻燃性能。因此，在聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的帮助下，在1.0mm下，可以达到UL-94V-0的阻燃性等级。
如以上指出的，观察到支化聚碳酸酯表现为抗滴落剂。因此，如果支化聚碳酸酯可以与其他抗滴落剂一起使用，进行实施例以研究。这在以下表9中证明。
表7
表8
当将支化聚碳酸酯用作抗滴落剂时，通过加入另外的抗滴落剂可以补充其对于阻燃剂组合物的作用。选择TSAN作为抗滴落剂以补充支化聚碳酸酯的抗滴落作用。
具有一系列磷阻燃剂的聚碳酸酯的阻燃性能列出在表9中。此外，在一些样品中，用TSAN抗滴落剂补充支化聚碳酸酯。在表9中可以看出，SPB-100的阻燃性能比BPADP和PX200更好，并且在0.75mm样品厚度下，可以达到UL94 V-0。表9的磷腈化合物包括SPB-100和FP-110。
在TSAN的帮助下，可以轻微地改善抗滴落特性。FP-110是由Fushimi提供的另一种磷腈化合物。如表9中示出的，在这2种磷腈化合物中，可以发现阻燃性能没有显著差别。应当注意的是，SPB-100和FP-110两者可以与BPADP一起使用。当2％的BPADP被磷腈(SPB-100或FP-110)取代时，通常改善阻燃性能。在0.83mm样品厚度下，具有2wt％的SPB-100和7wt％的BPADP的聚碳酸酯产生轻微改善的UL94 V-0的阻燃性能。
如在表9中示出的，当仅使用磷腈/TSAN时，不能制备在0.3mm下具有UL94 V-0等级的阻燃性的韧性聚碳酸酯共混物。为了开发在0.3mm下的UL94 V-0，在聚碳酸酯共混物中可能不得不添加其他添加剂。总之，当用于阻燃剂组合物中时，SPB-100示出了与聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物和支化聚碳酸酯的协同效应。
表9
进行表10的实施例以证明阻燃剂组合物的轮廓。表#10示出了包含四硬脂酸季戊四醇酯、滑石、和/或脱模剂的阻燃剂组合物。进行表10的实施例以确定将什么样的添加剂添加至包含含有支化聚碳酸酯、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、以及磷腈化合物的聚碳酸酯组合物的阻燃剂组合物，以在0.4毫米样品厚度下获得V-0等级。
表10
如在表10中示出的，当使用10％的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物时，阻燃剂组合物在0.4mm样品厚度下不能达到强的UL94 V-0等级。该组合物仅在0.4mm下可以轻微地通过UL94V-0(样品#32)。然而，如果将聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物负载增加至30％(样品#33)，组合物可以在0.4mm下达到强的UL94 V-0等级。样品#33和#34的阻燃性表明，脱模剂(四硬脂酸季戊四醇酯)和亚磷酸酯稳定剂不会影响阻燃性能。然而，样品#32、#35和#36的阻燃性表明，在该组合物中，需要至少2％的滑石用于阻燃性能(在0.4mm样品厚度下，UL94 V-0)。在不使用滑石的情况下，具有磷腈、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、线性聚碳酸酯、以及TSAN的阻燃剂组合物不能在0.4mm下获得UL94 V-0等级。
如在以上实施例可以看出的，当根据UL-94协议测定时，在各种厚度下阻燃剂组合物具有V-0、V-1或V-2的阻燃性。样品厚度可以是0.1毫米或更小，0.3毫米或更小，具体地，0.4毫米或更小，具体地，0.8毫米或更小，具体地，1.0mm或更小，具体地，1.2mm或更小，具体地，1.5mm或更小，具体地，1.8mm或更小，具体地，2.0mm或更小，具体地，3.0mm或更小。组合物还可以是具有以下光学透射率的光学透明的：大于75％，具体地，大于80％，具体地，大于85％，具体地，大于90％，具体地，大于95％，并且具体地，大于99％。使用ASTM D1003测定组合物的透射百分比和雾度百分比。
在另一个实施方式中，阻燃剂组合物可以是不透明的，并且当根据UL-94协议测定时，在各种厚度下可以具有V-0、V-1或V-2的阻燃性。当根据UL94协议测试时，样品厚度可以是0.3毫米或更大，具体地，0.4毫米或更大，具体地，0.8毫米或更大，具体地，1.0毫米或更大，具体地，1.2mm或更大，具体地，1.5mm或更大，具体地，1.8mm或更大，具体地，2.0mm或更大。在所有这些厚度下，根据选择的组成，阻燃剂组合物可以显示V-0、V-1、或V-2的阻燃性。
总之，在一个实施方式中，阻燃剂组合物包含线性聚碳酸酯、支化聚碳酸酯、聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、以及磷腈化合物。当根据ASTM D 1003测定时，阻燃剂组合物是光学透明的。在一个实施方式中，当根据ASTM D 1003测定时，阻燃剂组合物具有大于75％，具体地，大于95％的光学透明性。
在一个实施方式中，组合物包含抗滴落剂。当根据UL-94协议测定时，阻燃剂组合物在1.5毫米或更低，具体地，1.2毫米或更低，具体地，0.8毫米或更低，具体地，0.4毫米或更低，并且更具体地，0.3毫米或更低的厚度下，具有V-0的阻燃性。在一个实施方式中，阻燃剂组合物是不包含除了磷腈化合物之外的阻燃剂的组合物。
尽管已经参考一些实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以做出各种改变，并且可以用等价物替换其要素。此外，在不背离其基本范围的情况下，可以做出多种修改以使特定情形或材料适于本发明的教导。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，但是，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 (24)

1.一种阻燃剂组合物，包含：
10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；
支化聚碳酸酯；
10至65重量百分比的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包含10重量百分比或更低的具有小于30,000道尔顿的重均分子量的聚硅氧烷；以及
1至20重量百分比的磷腈化合物，其中，所有重量百分比基于所述组合物的总重量；并且
其中，当根据ASTM D 1003测定时，对于0.1至3.0毫米的样品厚度，所述组合物在可见波长区域内的透射率大于75％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据ASTM D 1003测定时，对于0.1至3.0毫米的样品厚度，在可见波长区域内的透射率大于95％。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述线性聚碳酸酯源自双酚A聚碳酸酯，并且其中，所述线性聚碳酸酯具有通过聚碳酸酯标准测定的15,000至60,000道尔顿的重均分子量。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述线性聚碳酸酯源自两种线性聚碳酸酯均聚物的共混物，其中，一种线性聚碳酸酯均聚物具有高于另一种线性聚碳酸酯均聚物的分子量。
5.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，所述支化聚碳酸酯以10至50重量百分比的量存在。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包含8重量百分比或更低的具有小于30,000道尔顿的重均分子量的聚硅氧烷。
7.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，所述磷腈化合物以3至10wt％的量存在。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述磷腈化合物具有式(16)的结构：
其中，在式(16)中，m代表3至25的整数，并且Ph代表苯基基团，R1和R2相同或不同并且独立地是氢、羟基、C1-12烷氧基、或C1-12烷基。
9.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述磷腈化合物是苯氧基环三磷腈、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的至少一种的组合。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述磷腈化合物具有式(17)的结构：
其中，在式(17)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代表苯基基团，R1和R2相同或不同并且独立地是氢、卤素、C1-12烷氧基、或C1-12烷基。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述磷腈化合物是交联的苯氧基磷腈。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物具有以下式(15)中示出的结构：
其中，x是1至45，y是1至90，并且z是1至90。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物以大于30wt％的量存在。
14.根据权利要求13所述的组合物，进一步包含抗滴落剂、滑石、或它们的组合。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据UL-94协议测定时，所述组合物在0.3毫米或更低的厚度下具有V-0的阻燃性。
16.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据UL-94协议测定时，所述组合物在0.4毫米或更低的厚度下具有V-0的阻燃性。
17.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据UL-94协议测定时，所述组合物在0.8毫米或更低的厚度下具有V-0的阻燃性。
18.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据UL-94协议测定时，所述组合物在1.2毫米或更低的厚度下具有V-0的阻燃性。
19.根据权利要求1所述的组合物，其中，当根据UL-94协议测定时，所述组合物在1.5毫米或更低的厚度下具有V-0的阻燃性。
20.一种阻燃剂组合物，包含：
10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；
支化聚碳酸酯；
10至65重量百分比的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包含10重量百分比或更低的具有小于30,000道尔顿的重均分子量的聚硅氧烷；以及
1至20重量百分比的磷腈化合物，其中，所有重量百分比基于所述组合物的总重量，
其中，所述组合物不包含除了所述磷腈化合物之外的阻燃剂。
21.一种方法，包括：
共混10至90重量百分比的线性聚碳酸酯；
支化聚碳酸酯；
10至65重量百分比的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物，其中，所述聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包含10重量百分比或更低的具有小于30,000道尔顿的重均分子量的聚硅氧烷；以及
1至20重量百分比的磷腈化合物，
以形成阻燃剂组合物，其中，所有重量百分比基于所述组合物的总重量，
其中，当根据ASTM D 1003测定时，对于0.1至3.0毫米的样品厚度，所述组合物在可见波长区域内的透射率大于75％。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述共混在挤出机中进行。
23.根据权利要求21所述的方法，进一步包括对所述阻燃剂组合物进行注射成型。
24.一种由根据权利要求1所述的组合物制备的制品。
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