專利名稱：高效無鹵阻燃聚碳酸酯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于阻燃產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種同時(shí)含有堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽和膦酸酯類阻燃劑，阻燃效率更高的無鹵聚碳酸酯。
二、技術(shù)背景聚碳酸酯是應(yīng)用廣泛的五大工程塑料之一，當(dāng)其本身具有一定厚度時(shí)，有一定的自身防火性能，但若將其用作光學(xué)中間體材料、自動(dòng)化辦公設(shè)備的外殼和機(jī)架材料時(shí)，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
阻燃劑是一類能阻止聚合物材料被引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?，根?jù)其使用方法可分為添加型和反應(yīng)型，添加型阻燃劑因其使用方便而得到廣泛的應(yīng)用。目前，在聚碳酸酯中添加的阻燃劑主要有鹵素阻燃劑，如四溴雙酚A、六溴苯、紅磷、磷酸酯；有機(jī)硅化物阻燃劑，如硅酮；或通過聚合物合金使聚碳酸酯獲得一定的阻燃性。這些常規(guī)的阻燃劑，由于阻燃效率低，一般要達(dá)到一定的阻燃要求，用量都較大，這就不可避免地要惡化聚碳酸酯等高聚物基材原有的優(yōu)異力學(xué)性能、電氣性能和熱穩(wěn)定性，增加高聚物燃燒或熱解時(shí)生成的煙量或有毒氣體量(歐育湘著，《阻燃劑》，1997，兵器工業(yè)出版社)。
除常規(guī)的阻燃劑外，另有專利文獻(xiàn)報(bào)道，可用于聚碳酸酯的極為有效的阻燃劑還有有機(jī)芳磺酸鹽，如芳磺酸、芳酮磺酸、芳硫磺酸、芳酯磺酸等以及帶有吸電基(如-x，-NO2)的芳砜磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽。這類阻燃劑，尤其是帶有吸電基的芳砜磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽(U.S，Pat3,948,851)，其優(yōu)異性體現(xiàn)在所需添加量小，阻燃效率較高，可克服常規(guī)聚碳酸酯阻燃劑的一些缺點(diǎn)，但又存在易在聚碳酸酯中達(dá)到飽和添加量和降低其材料透明度的問題。因此，對(duì)于這類阻燃劑，僅靠增加添加量而使聚碳酸酯獲得更為優(yōu)異的阻燃性，以滿足其某些使用場(chǎng)合更高的阻燃要求是不可行的，故需尋求其它途徑來進(jìn)一步提高聚碳酸酯的阻燃性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決已有技術(shù)存在的問題，提供一種阻燃效率更高，煙量小且能保持聚碳酸酯透明性的高效無鹵阻燃聚碳酸酯。
本發(fā)明提供的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，該聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯，并在其中含有堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑，其特征在于還含有膦酸酯類阻燃劑。堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的0.01～10％，優(yōu)選0.1～5％，膦酸酯類阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的1～10％，優(yōu)選3～7％。
其中所含的堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑優(yōu)選二苯砜磺酸鉀，二苯砜磺酸鈉或二苯砜磺酸鎂等。
其中所含的膦酸酯類阻燃劑為苯膦酰氯與雙酚類化合物聚合的膦酸酯類化合物，即 可采用JP72-32299文獻(xiàn)所公開的熔融縮聚方法。對(duì)用該方法制備的膦酸酯類化合物優(yōu)選聚苯基膦酸二苯砜酯，聚苯基膦酸雙酚A酯或萘酚A。
本發(fā)明的目的是由以下制備方法實(shí)現(xiàn)的(一)機(jī)械預(yù)混合將堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑和膦酸酯類阻燃劑加到聚碳酸酯中，在高速旋轉(zhuǎn)器中攪拌混合；(二)真空干燥將機(jī)械預(yù)混合的混合物在真空度10～15mmHg下干燥12～20小時(shí)，控制含水率＜0.5～1‰；(三)熔融混合將真空干燥后的混合物放入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出。擠出機(jī)各區(qū)的溫度分別控制為215℃、230℃、250℃、250℃、250℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為25～50轉(zhuǎn)/分；(四)冷卻切粒熔融共混物擠出后經(jīng)20～25℃水浴冷卻后切粒即成。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.添加的膦酸酯類阻燃劑能與堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑產(chǎn)生協(xié)同阻燃效果，大大提高了聚碳酸酯材料的阻燃性能。
2.膦酸酯類阻燃劑的加入，消除了單一添加堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑易達(dá)到飽和添加量的問題。
3.膦酸酯類阻燃劑的加入，增強(qiáng)了堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑與聚碳酸酯的相容性，能保持聚碳酸酯材料原有的透明性，使之適用范圍更廣泛。
4.膦酸酯類阻燃劑的加入，在提高了聚碳酸酯材料阻燃性能的同時(shí)，還明顯地減少了其熱分解燃燒時(shí)生成的有毒氣體量和煙量。
5.制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉。
具體實(shí)施例方式
下面給出實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述。需要在此說明的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1～16(一)機(jī)械預(yù)混合 按表1所列各實(shí)施例的聚碳酸酯、堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽和膦酸酯類阻燃劑的具體品種和份量一起加入高速旋轉(zhuǎn)器中攪拌混合，由于二苯砜磺酸鉀或二苯砜磺酸鈉呈粉末狀，較細(xì)，不易與顆粒狀聚碳酸酯和膦酸酯類阻燃劑混合均勻，須在二苯砜磺酸鉀或二苯砜磺酸鈉加入前先在聚碳酸酯中加入0.01～0.03ml硅油，這樣粉末狀的二苯砜磺酸鉀或二苯砜磺酸鈉就可較均勻附著于顆粒狀的聚碳酸酯/膦酸酯聚阻燃劑上而達(dá)到混合均勻的目的；(二)真空干燥 將混合均勻的物料放入真空烘箱中，在真空度10～15mmHg下干燥12～20小時(shí)，控制含水率小于0.5～1‰。
(三)熔融混合 將真空干燥后在物料放入TSSJ-33/-25型的雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出。擠出機(jī)各區(qū)的溫度分別控制為215℃、230℃、250℃、250℃、250℃，螺桿轉(zhuǎn)速控制為25～50轉(zhuǎn)/分。
(四)冷卻切粒 熔融共混物從擠出機(jī)擠出后進(jìn)入溫度為20～25℃的水浴進(jìn)行冷卻，然后經(jīng)PQ-50塑料切粒機(jī)切粒即可。
為了考察本發(fā)明提供的聚碳酸酯的阻燃性能，并與純聚碳酸酯和只添加了堿金屬或堿土金屬芳砜磺酸鹽的聚碳酸酯的阻燃劑性能進(jìn)行對(duì)比，將兩種熔混所得阻燃聚碳酸酯粒料和純聚碳酸酯真空干燥后，置于TTI-80型注射機(jī)中，按常規(guī)的注塑工藝條件注塑成130×13×3毫米的標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行下列燃燒性能測(cè)試。
1.氧指數(shù)測(cè)定用JF-3型氧指數(shù)儀按GB2406-80規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)程序測(cè)試。
2.垂直燃燒測(cè)定用CZF-2型綜合垂直燃燒儀按ISO1210-1992規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)程序測(cè)試。
表2即為測(cè)試結(jié)果。
表1

表2

注PC為聚碳酸酯；SSK和SSNa分別為二苯砜磺酸鉀和二苯砜磺酸鈉；PSPPP為聚苯基膦酸二苯砜酯；PDPPP為聚苯基膦酸雙酚A酯。
權(quán)利要求
1.一種高效無鹵阻燃聚碳酸酯，該聚碳酸酯為芳香族聚碳酸酯，并在其中含有堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑，其特征在于還含有膦酸酯類阻燃劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的0.01～10％，膦酸酯類阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的1～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的0.1～5％，膦酸酯類阻燃劑的含量為聚碳酸酯重量的3～7％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于所含的膦酸酯類阻燃劑為苯膦酰氯與雙酚類化合物聚合的膦酸酯類化合物，即
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于所含的膦酸酯類阻燃劑為苯膦酰氯與雙酚類化合物聚合的膦酸酯類化合物，即
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于所含的膦酸酯類化合物為聚苯基膦酸二苯砜酯、聚苯基膦酸雙酚A酯或苯酚A。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，其特征在于所含的膦酸酯類化合物為聚苯基膦酸二苯砜酯、聚苯基膦酸雙酚A酯或苯酚A。
全文摘要
本發(fā)明公開的高效無鹵阻燃聚碳酸酯，是以芳香族聚碳酸酯為基材，并在其中添加有堿金屬或堿土金屬的芳砜磺酸鹽阻燃劑，其技術(shù)特征是還在其中添加有由苯膦酰氯與雙酚類化合物聚合的膦酸酯類化合物阻燃劑，這兩類阻燃劑的同時(shí)加入，能產(chǎn)生協(xié)同阻燃效果，大大提高聚碳酯的阻燃性；增強(qiáng)芳砜磺酸鹽與聚碳酸酯的相容性，解決了其易在聚碳酸酯中達(dá)到飽和添加量的問題；能保持聚碳酸酯原有的透明性，使之適用范圍更廣泛；同時(shí)還明顯減少了其熱分解或燃燒時(shí)生成的有毒氣體量和煙量。
文檔編號(hào)C08L69/00GK1435446SQ02113279
公開日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者王玉忠, 弋冰 申請(qǐng)人:四川大學(xué)