CN114933795B - 超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～45份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～45份、硅氧烷共聚聚碳酸酯15～25份、阻燃剂0.1～1份和助剂0.5～1.5份。该聚碳酸酯组合物同时兼具优异的韧性、耐折叠性能和阻燃性能，并且具有良好的综合性能，可应用于薄膜等领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)是一种通用工程塑料，具有透明性、耐冲击性、耐高温性能等优点。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，已经成为五大工程塑料中增长速度较快的通用工程塑料。聚碳酸酯被广泛应用于汽车、电器、电子、机械和医疗等领域。其中，无卤阻燃聚碳酸酯组合物是一种应用非常广泛的材料。
为了满足各领域对聚碳酸酯组合物性能的要求，聚碳酸酯组合物应该具有稳定的薄壁阻燃性能，以及在工作服役过程中保证有足够的机械性能。但目前的聚碳酸酯组合物，难以同时兼具较高的韧性和阻燃性能。聚碳酸酯组合物中加入阻燃剂后，材料的冲击强度会降低，使韧性变差，材料成型的薄膜不抗撕裂，不结实耐用；而且阻燃剂的含量越多，韧性就会越差，从而影响了薄膜材料的挤出成型。而聚碳酸酯组合物中增韧剂的加入又会导致材料阻燃性能的下降。并且，在产品越来越要求薄壁化的情况下，容易导致聚碳酸酯组合物的阻燃性不稳定、韧性下降等缺点，在一定程度上限制了材料的应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，该聚碳酸酯组合物同时兼具优异的阻燃性能和韧性。
本发明的另一目的在于提供超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法。
本发明的又一目的在于提供超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物在制备薄膜材料领域中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～45份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～45份、硅氧烷共聚聚碳酸酯15～25份、阻燃剂0.1～1份和助剂0.5～1.5份。
本发明还提供了如上所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
将各组分进行混炼造粒。
本发明还提供了如上所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物在制备薄膜材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的聚碳酸酯组合物，通过向聚碳酸酯组合物中添加硅氧烷共聚聚碳酸酯，在不影响聚碳酸酯组合物的阻燃性等其他性能的基础上，显著提高了聚碳酸酯组合物的韧性。
(2)本发明的聚碳酸酯组合物，通过硅氧烷共聚聚碳酸酯、特定熔融指数的聚碳酸酯、阻燃剂和助剂的相互配合，使得聚碳酸酯组合物在高韧性的情况下，还具有薄壁阻燃性，且具有良好的综合性能。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法和应用进行具体说明。
在本发明的一些实施方式中提供了超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～45份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～45份、硅氧烷共聚聚碳酸酯15～25份、阻燃剂0.1～1份和助剂0.5～1.5份。
本发明通过采用特定熔融指数的聚碳酸酯、硅氧烷共聚聚碳酸酯、阻燃剂和助剂，各组分相互配合，在不用影响其他性能的基础上，有效提高了聚碳酸酯组合物的韧性和耐折叠性能；使该聚碳酸酯组合物同时兼具优异的薄壁阻燃性能和韧性。
本发明的熔融指数(MI)单位为g/10min，测试条件为300℃/1.2kg。
如在不同实施方式中，超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物中的各组分的用量可分别如下：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯，典型但非限制性的，例如，可以为35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份或者45份等等；
熔融指数为15～18的聚碳酸酯，典型但非限制性的，例如，可以为35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份或者45份等等；
硅氧烷共聚聚碳酸酯，典型但非限制性的，例如，可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或者25份等等；
阻燃剂，典型但非限制性的，例如，可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或者1份等等；
助剂，典型但非限制性的，例如，可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或者1.5份等等。
在本发明的一些实施方式中，超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～40份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～40份、硅氧烷共聚聚碳酸酯20～25份、阻燃剂0.2～0.5份和助剂0.5～1份。
在本发明的一些实施方式中，超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为10的聚碳酸酯38～39份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯38～39份、硅氧烷共聚聚碳酸酯22～23份、阻燃剂0.2～0.4份和助剂0.6～0.8份。
在本发明的一些实施方式中，硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法包括：
将双酚A、硅氧烷、三乙胺、葡萄糖酸钠和溶剂混合得到混合溶液，向上述混合溶液中通入光气后，加入对枯基苯酚反应得到硅氧烷共聚聚碳酸酯。
在本发明的一些实施方式中，硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法中，双酚A、硅氧烷、光气和对枯基苯酚的摩尔比为1：0.015～0.02：1.5～2：0.03～0.05。
在本发明的一些具体的实施方式中，硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法，具体包括如下步骤：
将双酚A、硅氧烷、三乙胺、葡萄糖酸钠、水和二氯甲烷混合得到混合溶液，向上述混合溶液中通入光气后，加入氢氧化钠溶液保证反应体系的pH为9～11，然后加入对枯基苯酚的二氯甲烷溶液进行反应，反应结束后得到硅氧烷共聚聚碳酸酯。
在本发明的一些具体的实施方式中，硅氧烷共聚聚碳酸酯的重均分子量为28000～30000，分散性指数为2.5～2.8。
在本发明的一些实施方式中，阻燃剂包括有机硅阻燃剂；优选地，阻燃剂包括有机硅。
在本发明的一些实施方式中，助剂包括抗滴落剂、脱模剂、紫外线稳定剂和热稳定剂中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，抗滴落剂、脱模剂、紫外线稳定剂和热稳定剂的质量比为0.1～0.5：0.1～0.5：0.01～0.05：0.5～1.5；优选地，抗滴落剂、脱模剂、紫外线稳定剂和热稳定剂的质量比为0.2～0.4：0.2～0.4：0.02～0.04：0.08份～0.1。
在本发明的一些具体的实施方式中，超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为10的聚碳酸酯38～39份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯38～39份、硅氧烷共聚聚碳酸酯22～23份、阻燃剂0.2～0.4份、抗滴落剂0.2～0.4份、脱模剂0.2～0.4份、紫外线稳定剂0.02～0.04份和热稳定剂0.08份～0.1份。
在本发明的一些实施方式中，抗滴落剂包括SN3307PF和/或SN3310；抗滴落剂可购买于广州熵能创新材料股份有限公司。
在本发明的一些实施方式中，脱模剂包括SP10S和/或B50H1；脱模剂可购买于巴斯夫。
在本发明的一些实施方式中，紫外线稳定剂包括4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4,4′-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
在本发明的一些实施方式中，热稳定剂包括B900和/或/>B225；热稳定剂可购买于巴斯夫。
在本发明的一些实施方式中还提供了超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
各组分进行混炼造粒。
在本发明的一些实施方式中，混炼造粒包括采用双螺杆挤出机；优选地，混练造粒的温度为250～320℃。
在本发明的一些具体的实施方式中，双螺杆挤出机的各区温度设置为：3区的温度为295～315℃、2区的温度为280～305℃、1区的温度为260～295℃。
在本发明的一些实施方式中还提供了超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物在制备薄膜材料中的应用。
在本发明的一些具体的实施方式中，薄膜的厚度为0.175～0.2mm。
采用本发明的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物制得的薄膜，可兼具薄壁阻燃性和高韧性，且综合性能优良。
实施例1
本实施例提供的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为10的聚碳酸酯38.8份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯38.8份、硅氧烷共聚聚碳酸酯22.5份、阻燃剂0.3份、抗滴落剂0.3份、脱模剂0.3份、紫外线稳定剂0.03份和热稳定剂0.09份。
其中，阻燃剂为聚硅氧烷；
抗滴落剂为SN3307PF；
脱模剂为SP10S；
紫外线稳定剂为4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶；
热稳定剂为B225。
硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法，包括如下步骤：
向反应容器中加入10L二氯甲烷、6L水、3400g双酚A、1100g硅氧烷、22g三乙胺和10g葡萄糖酸钠后，通入光气(光气的通入速度为80g/min)，然后加入40wt％的氢氧化钠溶液，使反应体系的pH保持在10；当光气的通入量达到215g时，向上述反应体系中加入470g对枯基苯酚的二氯甲烷溶液(对枯基苯酚生物质量为105g)；光气的通入量达到2000g时，反应结束得到反应液，反应液经分离提纯得到硅氧烷共聚聚碳酸酯，硅氧烷共聚聚碳酸酯的重均分子量为29277，多分散性指数为2.7。
本实施例的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，包括如下步骤：
按配比称取各组分，采用双螺杆挤出机进行混练造粒；双螺杆挤出机的各区温度设置为：3区的温度为300℃、2区的温度为290℃、1区的温度为270℃。
实施例2
本实施例提供的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为12的聚碳酸酯45份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯45份、硅氧烷共聚聚碳酸酯25份、阻燃剂1份、抗滴落剂0.5份、脱模剂0.5份、紫外线稳定剂0.05份和热稳定剂1.5份。
其中，阻燃剂为聚硅氧烷；
抗滴落剂为SN3310；
脱模剂为SP10S；
紫外线稳定剂为4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶；
热稳定剂为B900。
硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法与实施例1相同。
本实施例的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8的聚碳酸酯35份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35份、硅氧烷共聚聚碳酸酯15份、阻燃剂0.1份、抗滴落剂0.1份、脱模剂0.1份、紫外线稳定剂0.01份和热稳定剂0.5份。
其中，阻燃剂为聚硅氧烷；
抗滴落剂为SN3307PF；
脱模剂为SP10S；
紫外线稳定剂为4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶；
热稳定剂为B900。
硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法与实施例1相同。
本实施例的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法与实施例1相同。
比较例1
本对比例提供的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法与实施例1相同，不同之处仅在于：由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为13的聚碳酸酯38.8份、熔融指数为20的聚碳酸酯38.8份、阻燃剂0.3份、抗滴落剂0.3份、脱模剂0.3份、紫外线稳定剂0.03份和热稳定剂0.09份。
实验例1
为了对比说明不同实施例和比较例制备得到的聚碳酸酯组合物的性能，对各实施例和比较例制备得到的聚碳酸酯组合物性能进行测试，测试结果如表1和表2所示。
其中，断裂拉伸应力的测试参考ASTM D 638；
拉伸应变的测试参考ASTM D 638；
弯曲应力的测试参考ASTM D 790；
弯曲模量的测试参考ASTM D 790；
Izod冲击强度的测试ASTM D 256；测试条件为23℃；
熔融指数MI的测试条件为300℃/1.2kg，参考ASTM D 1238；
体积电阻的测试参考ASTM D 257；
介电强度的测试参考：ASTM D 149；
阻燃性测试标准为UL94；
维卡软化温度的测试参考ASTM D 1525。
表1
表2
从表1和表2可以看出，本发明的聚碳酸酯组合物在高韧性的情况下，还具有阻燃性，且具有优良的综合性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～45份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～45份、硅氧烷共聚聚碳酸酯15～25份、阻燃剂0.1～1份和助剂0.5～1.5份；
所述硅氧烷共聚聚碳酸酯的制备方法包括：
将双酚A、硅氧烷、三乙胺、葡萄糖酸钠和溶剂混合得到混合溶液，向所述混合溶液中通入光气后，加入对枯基苯酚反应得到所述硅氧烷共聚聚碳酸酯；
所述双酚A、所述硅氧烷、所述光气和所述对枯基苯酚的摩尔比为1：0.015～0.02：1.5～2：0.03～0.05；
所述阻燃剂包括有机硅阻燃剂；
所述助剂包括抗滴落剂、脱模剂、紫外线稳定剂和热稳定剂；
所述抗滴落剂、所述脱模剂、所述紫外线稳定剂和所述热稳定剂的质量比为0.1～0.5：0.1～0.5：0.01～0.05：0.5～1.5。
2.根据权利要求1所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，主要由按重量份数计的如下组分制得：
熔融指数为8～12的聚碳酸酯35～40份、熔融指数为15～18的聚碳酸酯35～40份、硅氧烷共聚聚碳酸酯20～25份、阻燃剂0.2～0.5份和助剂0.5～1份。
3.根据权利要求1所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述抗滴落剂包括SN3307PF和/或SN3310。
4.根据权利要求1所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述脱模剂包括SP10S和/或B50H1。
5.根据权利要求1所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述紫外线稳定剂包括4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、4,4′-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述热稳定剂包括B900和/或/>B225。
7.权利要求1～6任一项所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
各组分进行混炼造粒。
8.权利要求7所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，所述混炼造粒包括采用双螺杆挤出机。
9.权利要求7所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，所述混练造粒的温度为250～320℃。
10.权利要求1～6任一项所述的超薄耐折叠无卤阻燃聚碳酸酯组合物在制备薄膜材料中的应用。
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