CN105001456A - 一种pc用无卤复合阻燃剂及由其制备的阻燃pc材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：磷系阻燃剂30～50份、磺酸盐类阻燃剂20～40份、阻燃协效剂3-7份、分散剂0.1～0.2份、润滑剂0.5-0.8份、相容剂？2-8份。本发明采用磷系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂和阻燃协效剂复配制得PC用无卤阻燃剂，通过共混法制备出的PC材料性能优异，阻燃等级可达UL-94？V0级，极限氧指数可达38%；同时本发明克服了现有卤系阻燃剂及磷系阻燃剂的缺点，可广泛应用于电子电器、航天航空、汽车、生产医疗器械、光学元件、包装等领域。

Description

一种PC用无卤复合阻燃剂及由其制备的阻燃PC材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种PC用无卤复合阻燃剂及由其制备的阻燃PC材料。

背景技术

聚碳酸酯（PC）是一种具有综合均衡的机械、电气及耐热性能的热塑性工程塑料，以优异的抗冲击强度和耐蠕变性著称，具有优良的透明性（可见光透过率在90%以上）、电绝缘性、耐热性和尺寸稳定性。PC本身具有一定的阻燃性，其极限氧指数为21%-24%，UL-94达V-2级，但仍可燃烧，且燃烧时有热溶体滴落，容易引起火灾，难以满足阻燃防火的要求。目前用于聚碳酸酯中阻燃主要有卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂、硼系阻燃剂等等。由于卤系阻燃剂需要与锑类化合物复配，但其会使PC变得完全不透明，限制其应用范围，再者卤系阻燃剂在燃烧时会产生有毒的卤化氢气体和大量烟雾，甚至产生一些致癌物质，严重影响人类的生命健康；而添加磷系阻燃剂容易降低材料的热变形温度，造成材料变形；硅系阻燃剂的价格高昂，用量大则造成成本过高，用量低则达不到令人满意的阻燃效果。中国专利CN 103059346A 公开了一种复合阻燃剂、制备方法及应用，但其采用溴系阻燃剂，且用量大，明显不符合环保要求。

因此，亟需一种无卤素、阻燃效果好、容易加工、不影响材料性能的PC用阻燃剂，以满足各个应用领域对PC阻燃性能的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种PC用无卤复合阻燃剂及由其制备的PC材料。

一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：

磷系阻燃剂                                     30～50份；

磺酸盐类阻燃剂                  20～40份；

阻燃协效剂                       3-7份

分散剂                                         0.1～0.2份；

润滑剂                         0.5-0.8份；

相容剂                           2-8份；

进一步的，所述磷系阻燃剂为磷酸三甲酚酯、磷酸间苯二酚酯、亚磷酸酯中一种或几种。燃烧时可与PC基体或其分解物反应生成P-O-C，形成含磷的炭化层，或发生交联反应生成热稳定性好的多芳结构的网状化合物，从而起到阻燃作用。

进一步的，所述磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾。其与磷系阻燃剂复配具有协同阻燃作用，可加速PC分解速率，促进PC交联和成炭，形成炭层结构，阻碍氧气和热量向材料内部传递。

进一步的，所述阻燃协效剂为蒙脱土，其加入到聚合物中不但可提高材料的机械性能、热学性能等，而且阻燃性能也有较大幅度的提高，可以促进材料燃烧时成碳、抑制熔滴、降低材料的热释放速度，起到阻隔作用。

进一步的，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠，可使材料的各成分分散均匀；润滑剂为硬脂酸钙，起润滑、脱模作用；相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯，对材料具有改进抗冲击性能及使材料的各成分容易相容的性能。

进一步的，其制备方法是将磺酸盐类阻燃剂、阻燃协效剂、分散剂、润滑剂及相容剂置于高速混合机中在200-500 r/min的转速下混合搅拌10-20分钟，后将磷系阻燃剂边搅拌边加入该混合物，在500-1500r/min的转速下继续充分混合，即得PC用无卤复合阻燃剂。

同时，本发明还提供一种由该阻燃剂制备的阻燃PC材料，其原料按重量份计包括以下组分：

PC                          70-90份；

PC用无卤复合阻燃剂          4-9份；

抗氧化剂                    0.1-0.5份；

紫外线吸收剂                0.2-0.5份；

其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧剂为科莱恩公司生产的抗氧化剂P-EPQ。

本发明的有益效果:

1.利用磷系阻燃剂、磺酸盐类阻燃剂及阻燃协效剂三者的协同阻燃效应，使得制备出的PC材料具有优异的阻燃效果，加入少量其阻燃性能完全可以达到UL-94 1.6mm V-0的标准。

2.本发明的PC用无卤复合阻燃剂，不含卤素对环境友好，属于环保产品且可通过配方筛选提高材料的加工性能和各种机械性能，克服了现有卤素阻燃剂和磷系阻燃剂的缺点，广泛应用于制备电器、电讯行业的部件、汽车配件、光学元件、包装材料等领域，以满足这些产品的使用需求。

3.本发明的PC用无卤复合阻燃剂，制备工艺简单，成本较低，与PC相容性好，易分散，具有重要的经济效益。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：

磷系阻燃剂                                             30份；

磺酸盐类阻燃剂                          20份；

阻燃协效剂                              3份

分散剂                                                 0.1份；

润滑剂                                0.5份；

相容剂                                2份；

所述磷系阻燃剂为磷酸三甲酚酯；所述磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾；所述阻燃协效剂为蒙脱土。

所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；润滑剂为硬脂酸钙；相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯。

本实施例还提供一种上述阻燃剂的制备方法，先将磺酸盐类阻燃剂、阻燃协效剂、分散剂、润滑剂及相容剂置于高速混合机中在200-500 r/min的转速下混合搅拌10-20分钟，后将磷系阻燃剂边搅拌边加入该混合物，在500-1500r/min的转速下继续充分混合，即得PC用无卤复合阻燃剂。

实施例2

一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：

磷系阻燃剂                                             40份；

磺酸盐类阻燃剂                 30份；

阻燃协效剂                      5份

分散剂                                          0.15份；

润滑剂                         0.7份；

相容剂                           5份；

所述磷系阻燃剂为磷酸间苯二酚酯；所述磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾；所述阻燃协效剂为蒙脱土。

所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；润滑剂为硬脂酸钙；相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯。

本实施例的制备方法同实施例1。

实施例3

一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：

磷系阻燃剂                                       50份；

磺酸盐类阻燃剂                 40份；

阻燃协效剂                        7份

分散剂                                          0.2份；

润滑剂                         0.8份；

相容剂                           8份；

所述磷系阻燃剂为亚磷酸酯；所述磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾；所述阻燃协效剂为蒙脱土。

所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；润滑剂为硬脂酸钙；相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯。

本实施例的制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例提供一种阻燃PC材料，其原料按重量份计包括以下组分：

PC                          70份；

PC用无卤复合阻燃剂          4份；

抗氧化剂                    0.1份；

紫外线吸收剂                0.2份；

其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧剂为科莱恩公司生产的抗氧化剂P-EPQ。

本实施例中PC用无卤复合阻燃剂为实施例1所提供的阻燃剂，制备方法采用本行业通用方法熔融混炼、挤出造粒，即获得PC阻燃材料。

实施例5

本实施例提供一种阻燃PC材料，其原料按重量份计包括以下组分：

PC                          80份；

PC用无卤复合阻燃剂          6份；

抗氧化剂                    0.3份；

紫外线吸收剂                0.3份；

其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧剂为科莱恩公司生产的抗氧化剂P-EPQ。

本实施例中PC用无卤复合阻燃剂为实施例2所提供的阻燃剂，制备方法采用本行业通用方法熔融混炼、挤出造粒，即获得PC阻燃材料。

实施例6

本实施例提供一种阻燃PC材料，其原料按重量份计包括以下组分：

PC                          90份；

PC用无卤复合阻燃剂          9份；

抗氧化剂                    0.5份；

紫外线吸收剂                0.5份；

其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧剂为科莱恩公司生产的抗氧化剂P-EPQ。

本实施例中PC用无卤复合阻燃剂为实施例3所提供的阻燃剂，制备方法采用本行业通用方法熔融混炼、挤出造粒，即获得PC阻燃材料。

对比例1

本对比例提供一种阻燃PC材料，其阻燃剂为磷酸三甲酚酯，其余组分和制备方法与实施例4一致。

对比例2

本对比例提供一种阻燃PC材料，其阻燃剂为磷酸间苯二酚酯，其余组分和制备方法与实施例5一致。

对比例3

本对比例提供一种阻燃PC材料，其阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾，其余组分和制备方法与实施例6一致。

使用ASTM国际标准及相关标准对本发明的实施例及对比例所得的阻燃PC材料进行测试，其结果如表1所示：

表1

性质	方法	单位	实施例4	实施例5	实施例6	对比例1	对比例2	对比例3
									比重	ASTM D792	—	1.21	1.2	1.21	1.2	1.2	1.2
模收缩	ASTM D955	%	0.35-0.6	0.35-0.6	0.35-0.6	0.35-0.6	0.35-0.6	0.35-0.6
									拉伸强度	ASTM D638	Mpa	62	65	60	42	45	50
弯曲强度	ASTM D790	Mpa	88	89	85	62	69	72
									延伸率	ASTM D638	%	65	66	64	60	62	58
弯曲模数	ASTM D790	Mpa	2412	2465	2351	1784	1859	1980
									缺口冲击强度(1/8")	ASTM D256	KJ/M2	75	78	72	46	50	53
热变形温度	ASTM D648	℃	128	128	128	110	115	120
									耐燃性	UL94	(1/8")	V0	V0	V0	V1	V1	V1
极限氧指数（LOI）	GB/T2046-2008	%	35	36	38	27	28	29

以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种PC用无卤复合阻燃剂，其原料按重量份计包括以下组分：

磷系阻燃剂         30～50份；

磺酸盐类阻燃剂                         20～40份；

阻燃协效剂                                 3-7份

分散剂             0.1～0.2份；

润滑剂                                 0.5-0.8份；

相容剂                                 2-8份。

2.根据权利要求1所述的PC用无卤复合阻燃剂，其特征在于：所述磷系阻燃剂为磷酸三甲酚酯、磷酸间苯二酚酯、亚磷酸酯中一种或几种。

3.根据权利要求1所述的PC用无卤复合阻燃剂，其特征在于：所述磺酸盐类阻燃剂为苯磺酰基苯磺酸钾。

4.根据权利要求1所述的PC用无卤复合阻燃剂，其特征在于：所述阻燃协效剂为蒙脱土。

5.根据权利要求1所述的PC用无卤复合阻燃剂，其特征在于：所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；润滑剂为硬脂酸钙；相容剂为马来酸酐接枝丙烯酸酯。

6.根据权利要求1所述的PC用无卤复合阻燃剂，其特征在于：其制备方法是将磺酸盐类阻燃剂、阻燃协效剂、分散剂、润滑剂及相容剂置于高速混合机中在200-500 r/min的转速下混合搅拌10-20分钟，后将磷系阻燃剂边搅拌边加入该混合物，在500-1500r/min的转速下继续充分混合，即得PC用无卤复合阻燃剂。

7.一种由权利要求1-6任意一项所述阻燃剂制备的阻燃PC材料，其原料按重量份计包括以下组分：

PC                        70-90份；

PC用无卤复合阻燃剂        4-9份；

抗氧化剂                  0.1-0.5份；

紫外线吸收剂              0.2-0.5份；

其中，所述紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UV-531；抗氧剂为科莱恩公司生产的抗氧化剂P-EPQ。