CN1546567A

CN1546567A - 阻燃、消烟型聚碳酸酯合金

Info

Publication number: CN1546567A
Application number: CNA2003101159322A
Authority: CN
Inventors: 白福臣; 叶永成; 贾宝山; 房海霞
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2023-12-16
Also published as: CN1317330C

Abstract

本发明属于一种阻燃、消烟和增韧型聚碳酸酯合金的制备方法。以芳香族聚碳酸酯为主要原料，用含有聚丁二烯相的高聚物作为增韧剂；用与聚碳酸酯、聚丁二烯相都有相容性的接枝改性聚合物为增容剂，采用共混、增容改性手段研制出多元聚碳酸酯的共混合金。同时引入卤素与无机化合物复配体系和硅酮、钼化合物、锌化合物抑烟体系，使该合金具有良好的消烟、阻燃性能。

Description

阻燃、消烟型聚碳酸酯合金

技术领域

本发明属于一种阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法。

背景技术

聚碳酸酯具有透明性、尺寸稳定性、高耐热性、吸水率低、无毒、介电性能优良等许多特点，已广泛地应用于电子电器、建筑行业、光盘、汽车、医疗器械以及包装等许多领域。然而，由于聚碳酸酯熔体粘度高，加工流动性差，缺口敏感性强，制品易应力开裂等缺点，在很大程度上限制了其应用范围。为了解决上述问题，研究人员采用共混改性的方法，研究开发出一系列聚碳酸酯共混改性高分子合金材料，例如美国专利USP5223573、USP5594062、USP6197873；日本专利JP04298562等分别报道了聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物，聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯合金。这些聚碳酸酯合金对改善聚碳酸酯的加工性能具有一定的作用，但还不能满足人们日益提高的使用要求。换言之，这些二元共混材料已属于淘汰产品，研究和生产应用多元聚碳酸酯合金是目前急需解决的问题。

另外，随着人们生活水平的日益提高，对生活环境和安全防护措施的要求也不断提高，尤其是近几年来火灾调查结果表明，火灾导致人员死亡的原因主要是因烟雾窒息而死，人们对应用阻燃、消烟材料的呼声越来越高，阻燃、消烟型聚碳酸酯合金正是符合这一要求的高科技产品。在这方面中国专利CN1412246A和CN1435446A有相关的报道，但这类材料仅仅具有阻燃性能，不具有消烟的功效，达不到令人满意的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法。

聚碳酸酯以其优良的力学使用性能而备受人们青睐，为了进一步扩展其应用领域，必须通过改性的方法使聚碳酸酯合金高功能化，来克服其自身存在的缺点。本发明采用共混、增容改性的手段，运用适当的增韧剂、增容剂，研制出具有优良力学使用性能的聚碳酸酯多元共混合金。同时加入适当的阻燃剂、抑烟剂，使该合金具有优良的阻燃、消烟之功能，应用这种材料对提高人们的安全防范措施具有十分重要的意义。

聚碳酸酯与聚丁二烯相的溶解度参数之差约为7.45(J/cm³)1/2，根据相近相似相容原理，可以推测，聚碳酸酯与聚丁二烯相具有一定的相容性。因此通过共混的手段、用含有聚丁二烯相的高聚物来增韧聚碳酸酯，可以明显提高其冲击强度、挠曲性和拓宽其加工温度范围。为进一步提高聚碳酸酯和聚丁二烯相的相容性，在共混过程中又引入增容体系，聚碳酸酯与聚丁二烯相的增容体系为接枝改性高聚物。这类增容体系的一部分与聚碳酸酯具有优良的相容性，而另一部分又与聚丁二烯相具有良好的相容性，从而使聚碳酸酯与聚丁二烯相在共混的过程中有机地结合起来，在结构上形成均匀的连接相；与此同时，又将卤素衍生物与无机化合物的协同阻燃体系和硅酮聚合物、钼化合物、锌化合物的抑烟作用引入该合金体系中，赋予该合金材料高功能化。

本发明选择的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，其用量以重量百分比计，为56-83％；

增韧剂为含有聚丁二烯相的热塑型聚合物，包括丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯嵌段聚合物(SEBS)或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)其中的一种或几种，优选为MBS，其用量为8-20％；

增容剂为聚乙烯-马来酸酐接枝物(PE-g-MAH)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)、茂金属乙烯-1-辛烯接枝马来酸酐(POE-g-MAH)或聚丙烯/茂金属乙烯-1-辛烯接枝马来酸酐(PP/POE-g-MAH)其中的一种或者几种，优选为ABS-g-MAH和PP/POE-g-MAH，其用量为1-6％；

阻燃剂为十溴二苯醚(DBDPO)、十四溴二苯氧基苯(DBDPOB)、四溴双酚A(TBBPA)、三氧化二锑(Sb₂O₃)、氢氧化镁[Mg(OH)₂]或氢氧化铝[Al(OH)₃]其中的两种或者几种，优选为十溴二苯醚和三氧化二锑，其用量为7-15％；

抑烟剂为硅酮、硼酸锌、锡酸锌或三氧化钼(MoO₃)其中的一种或者几种。硅酮为含有

和基团的聚合物，R为甲基、乙基、正丙基或异丙基基团，硅酮聚合物的重均分子量在1000--100000之内，抑烟剂优选为硼酸锌和硅酮，其用量为1-3％。

制备步骤如下：

1)、将聚碳酸酯进行干燥，温度为120±5℃，时间≥20小时；同时将增韧剂、增容剂、阻燃剂、抑烟剂进行干燥，温度为80±5℃，时间≥8小时；

2)、将干燥后的聚碳酸酯放入高速搅拌机中，室温下依次加入增韧剂、增容剂、阻燃剂、抑烟剂进行混合，每次加料时间间隔为2-8分钟；

3)、混合好的物料加入TE-65，长径比为32的双螺杆挤出机中熔融

挤出，挤出机各段温度为215±5℃、230±5℃、250±5℃、

250±5℃，螺杆转速为250-450转/分；

4)、切料即成阻燃、消烟型聚碳酸酯合金塑料粒。

本发明制备的阻燃、消烟型聚碳酸酯合金，性能指标如下：

拉伸强度(MP_a) ≥45

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) ≥25

弯曲强度(MP_a) ≥85

弯曲模量(MP_a) ≥1820

氧指数 ≥32

烟密度(min^-1) ≤480

阻燃UL-94 V-O级

具体实施方式

实施例1：(重量单位：千克，以下各实例同)

PC 63.4

ABS 20

MoO₃ 3

Al(OH)₃ 2

DBDPO 8.7

ABS-g-MAH 2.9

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为210℃、232℃、255℃、255℃。螺杆转速为350转/分

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 55.4

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) 28.0

弯曲强度(MP_a) 89.5

弯曲模量(MP_a) 1930

氧指数 34

烟密度(min^-1) 460

阻燃UL-94 V-O

实施例2

PC 64 TBBPA 13

MBS 10 Mg(OH)₂ 2

ABS 5 PE-g-MAH 4

硼酸锌2

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为215℃、230℃、254℃、250℃，螺杆转速为450转/分。

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 47.5

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) 38.2

弯曲强度(MP_a) 91.2

弯曲模量(MP_a) 1943

氧指数 32

烟密度(min^-1) 450

阻燃UL-94 V-O

实施例3

PC 65 DBDPO 10

SBS 5 Mg(OH)₂ 1.5

ABS 15 Al(OH)₃ 1.5

PP/POE-g-MAH 1

硅酮{(CH₃)₃SiO_0.5]_0.4(SiO₂)_0.6} 1

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为：214℃、235℃、250℃、255℃。螺杆转速为300转/分。

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 51.2

简支梁缺口冲击强度(KJ/m2) 31.7

弯曲强度(MP_a) 88.6

弯曲模量(MP_a) 1846

氧指数 38

烟密度(min^-1) 470

阻燃UL-94 V-O

实施例4

PC 61 TBBPA 13

SEBS 9 Al(OH)₃ 2

POE-g-MAH 3 MBS 9

硼酸锌 1.5

硅酮[(CH₃)₃SiO(CH₃CH₃SiO)nSi(CH₃)₃] 1.5

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为：

210℃、250℃、255℃、250℃.螺杆转速为380转/分。

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 53.7

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) 49.4

弯曲强度(MP_a) 92.4

弯曲模量(MP_a) 1930

氧指数 36

烟密度(min^-1) 420

阻燃UL-94 V-O

实施例5

PC 71 TBBPA 12

SEBS 8 Sb₂O₃ 1.5

POE-g-MAH 5

锡酸锌 1 硼酸锌 1.5

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为：212℃、235℃、254℃、252℃.螺杆转速为320转/分。

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 59.7

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) 29.4

弯曲强度(MP_a) 97.1

弯曲模量(MP_a) 2154

氧指数 35

烟密度(min^-1) 440

阻燃UL-94 V-O

实施例6

PC 68 PBDPOB 8

ABS 7 Al(OH)₃ 2

SBS 7 MoO₃ 1

PP/POE-g-MAH 6

硼酸锌 1

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒，各段温度为：210℃、230℃、253℃、255℃.螺杆转速为290转/分。

力学性能测试如下：

拉伸强度(MP_a) 64.3

简支梁缺口冲击强度(KJ/m²) 27.4

弯曲强度(MP_a) 101.4

弯曲模量(MP_a) 2156

氧指数 33

烟密度(min^-1) 450

阻燃UL-94 V-O

实施例7

PC 77 PBDPOB 9

MBS 8 Sb₂O₃ 1.5

POE-g-MAH 2 锡酸锌 2.5

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒即成阻燃、消烟型聚碳酸酯合金塑料粒，各段温度为：215℃、234℃、254℃、255℃，螺杆转速为320转/分。

实施例8

PC 68 TBBPA 7

ABS 10 Al(OH)₃ 2

MBS 8 Mg(OH)₂ 2

MoO₃ 1.5 ABS-g-MAH 1.5

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒即成阻燃、消烟型聚碳酸酯合金塑料粒，各段温度为：215℃、234℃、254℃、255℃.螺杆转速为250转/分。

实施例9

PC 75 DBDPO 5

MBS 8 Sb₂O₃ 2

PE-g-MAH 2 锡酸锌 1

SBS 6 MoO₃ 1

将上述混合好的材料用TE-65双螺杆挤出机挤出造粒即成阻燃、消烟型聚碳酸酯合金塑料粒，各段温度为：215℃、232℃、253℃、255℃.螺杆转速为350转/分。

Claims

1、一种阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法，选择的聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，其用量以重量百分比计，为56-83％；

增韧剂为含有聚丁二烯相的热塑型聚合物丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯嵌段聚合物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物其中的一种或几种，其用量为8-20％；

增容剂为聚乙烯-马来酸酐接枝物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、茂金属乙烯-1-辛烯接枝马来酸酐或聚丙烯/茂金属乙烯-1-辛烯接枝马来酸酐其中的一种或者几种，其用量为1-6％；

阻燃剂为十溴二苯醚、十四溴二苯氧基苯、四溴双酚A、三氧化二锑、氢氧化镁[Mg(OH)₂]或氢氧化铝[Al(OH)₃]其中的两种或者几种，其用量为7-15％；

抑烟剂为硅酮、硼酸锌、锡酸锌或三氧化钼其中的一种或者几种，硅酮为含有

和

基团的聚合物，R为甲基、乙基、正丙基或异丙基基团，硅酮聚合物的重均分子量在1000--100000之内，其用量为1-3％；

制备步骤如下：

3)、混合好的物料加入TE-65，长径比为32的双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各段温度为215±5℃、230±5℃、250±5℃、250±5℃，螺杆转速为250-450转/分；

4)、切料即成阻燃、消烟型聚碳酸酯合金塑料粒。

2、如权利要求1所述的阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法，其特征在于所述增韧剂优选为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。

3、如权利要求1所述的阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法，其特征在于所述增容剂优选为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐或聚丙烯/茂金属乙烯-1-辛烯接枝马来酸酐。

4、如权利要求1所述的阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法，其特征在于所述阻燃剂优选为十溴二苯醚和三氧化二锑。

5、如权利要求1所述的阻燃、消烟型聚碳酸酯合金的制备方法，其特征在于所述抑烟剂优选为硼酸锌和硅酮。