專利名稱：阻燃聚碳酸酯樹脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及阻燃聚碳酸酯樹脂組合物。因其強(qiáng)度和透明性，聚碳酸酯樹脂具有特別多的顯著工業(yè)用途。不幸的是，聚碳酸酯樹脂本身可燃，并且會滴下熱熔體物質(zhì)，造成附近的材料也著火。因此，為在很多應(yīng)用中安全地使用聚碳酸酯，必須包括阻止材料的可燃性能和/或降低滴淌的添加劑。挑戰(zhàn)是，在不損害所需的強(qiáng)度和透明性、不引入新問題(如與鹵化添加劑相關(guān)的潛在環(huán)境問題)和不使價格上升過高的情況下，確定完成此目的的添加劑。
背景技術(shù)：
已公開了用于生產(chǎn)阻燃和/或耐滴淌聚碳酸酯的各種不同材料。這些材料的例子是描述于US Patents 3,971,756、4,028,297、4,110,299、4,130,530、4,303,575、4,335,038、4,552,911、4,916,194、5,218,027和5,508,323中的材料。盡管存在這些各種類型的公開文獻(xiàn)，然而，仍然留有改進(jìn)阻燃聚碳酸酯樹脂配方的空間。
商品化的廣泛用于阻燃聚碳酸酯樹脂組合物的添加劑是有機(jī)鹽類，特別是磺酸鹽。這些鹽的具體例子是全氟鏈烷磺酸鹽，如全氟丁烷磺酸鉀(“KPFBS”，又稱為“Rimar鹽”)，和二苯基砜磺酸鉀(“KSS”)，當(dāng)它們與聚碳酸酯樹脂摻混時得到無混濁(haze)組合物。在聚碳酸酯樹脂中使用全氟鏈烷磺酸鹽描述于US Patents 3,775,367中。然而，僅使用這些材料可獲得的益處是有限的，實(shí)際上通常要包括另外的添加劑。在保持透明度下用于增強(qiáng)這些類型的組合物阻燃性質(zhì)的常規(guī)方式是加入可溶有機(jī)鹵添加劑。例如，工業(yè)等級的LEXAN聚碳酸酯樹脂(如940A，920A)含KSS(0.3phr)和四溴雙酚A/雙酚A共聚物(0.5phr，凈0.13phr溴含量)的混合物。若沒有溴，920A和940A等級在預(yù)定這些等級滿足的UL 94 V0 125mil可燃性試驗(yàn)中存在不一致/不可靠的性能。然而，溴化的添加劑不適合要求滿足“ECO-便利”標(biāo)準(zhǔn)的組合物，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)限制包括溴或氯。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過將包括全氟鏈烷磺酸鹽如全氟丁烷磺酸鉀，和環(huán)硅氧烷如八苯基環(huán)四硅氧烷的阻燃組分加入聚碳酸酯中，可賦予聚碳酸酯樹脂組合物改進(jìn)的阻燃性能。該阻燃組分按合適的量加入以形成聚碳酸酯組合物，其中全氟鏈烷磺酸鹽的存在量相對于整個組合物為0.02至0.1phr，環(huán)硅氧烷的存在量相對于整個組合物為至少0.02。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及包括聚碳酸酯樹脂的阻燃組合物。本發(fā)明組合物的聚碳酸酯組分可為任何等級的并可由任何方法制備。因此，例如該聚碳酸酯可通過界面方法或通過催化酯基轉(zhuǎn)移方法制備。該聚碳酸酯可為支化或線性結(jié)構(gòu)，并可包括官能取代基。聚碳酸酯共聚物也包括在本發(fā)明之內(nèi)。通過這些方法制備聚碳酸酯的技術(shù)是公知的例如從USPatents 3,030,331、3,169,121、4,130,548、4,286,083、4,552,704、5,210,268和5,606,007。
當(dāng)聚碳酸酯樹脂制備后，可將其與阻燃組分摻混。根據(jù)本發(fā)明，這種阻燃組分包括全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷。
如上所述，可用于本發(fā)明的全氟磺酸鹽描述于US Patents3,775,367中。最常用的這些材料是全氟丁烷磺酸鉀，可從多種途徑市購。該全氟鏈烷磺酸鹽以足夠賦予阻燃性質(zhì)的量包含在組合物中。通常，其用量為0.02至0.1phr，按組合物總重量計。用量超過0.1phr會導(dǎo)致混合的產(chǎn)品混濁(haze)、而不會導(dǎo)致改進(jìn)的阻燃性能。
環(huán)硅氧烷以在全氟鏈烷磺酸鹽存在下足夠提供改進(jìn)的阻燃性能的量包括于組合物中。通常其用量為0.02至0.3phr，按組合物總重量計。可用于本發(fā)明的合適環(huán)硅氧烷包括具有如下通式的那些 其中R獨(dú)立地選自C1至C36烷基、氟化或全氟C1至C36烷基、C1至C36烷氧基、C6至C14芳基、6至14個碳原子的芳氧基、7至36個碳原子的芳烷氧基和6至14個碳原子的芳基取代的C1至C36烷基。環(huán)硅氧烷的具體例子包括但不限于八苯基環(huán)四硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、十甲基環(huán)五硅氧烷、十二甲基環(huán)六硅氧烷、三甲基三苯基環(huán)三硅氧烷和四甲基四苯基環(huán)四硅氧烷。
將全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷與熔融聚碳酸酯，例如在螺桿型擠出機(jī)中摻混，并擠出并模制為所需形狀的部件?？蓪⑺鼈兓旌?，例如作為包括全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷的阻燃添加劑組合物，或以任何順序連續(xù)加入聚碳酸酯中。本發(fā)明的阻燃組合物合適地包括比例約0.07至5(重量)的全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷。
為測試阻燃性能，由含各種量的全氟丁烷磺酸鉀和環(huán)硅氧烷的擠出聚碳酸酯模制成棒。發(fā)現(xiàn)這些組合物顯示明顯改進(jìn)的阻燃性能，如下面所列實(shí)施例中反映的。盡管作用機(jī)理不清楚，但這一結(jié)果可能是由于各阻燃組分的協(xié)同相互作用帶來的，因?yàn)閷τ贙SS與環(huán)硅氧烷的組合未觀察到類似的改進(jìn)。此外，盡管這里報道的小規(guī)模試驗(yàn)未確實(shí)證明這一點(diǎn)，但大規(guī)模試驗(yàn)證明使用本發(fā)明的阻燃組合物導(dǎo)致聚碳酸酯降低混濁。
本發(fā)明組合物可包括本領(lǐng)域已知的包括于聚碳酸酯組合物中的常規(guī)添加劑。這些添加劑包括但不限于穩(wěn)定劑、脫模劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、顏料和染料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過下面的非限制性實(shí)施例進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1通過如下方法制備用于按照UL94程序進(jìn)行燃燒性能測試的聚碳酸酯樣品將兩種不同分子量等級的線性LEXAN聚碳酸酯樹脂摻混以使其達(dá)到目標(biāo)熔體流動15至16，按照ASTM D1238在300℃、1.2kg下測量。某些組合物還包括0.35phr季戊四醇四硬脂酸酯(PETS)脫模劑。將該粉末共混物樣品在溫度范圍230至290℃下擠出并切割為珠粒。將這些珠粒樣品在溫度295℃下注塑為具有尺寸5英寸×1/2英寸、厚度125mil的測試部件。
將這些部件用標(biāo)準(zhǔn)Underwriters Laboratory UL94測試方法(2天處理法)測試，不同的是測試20個棒，而不是通常的5個棒。通過如下方法分析數(shù)據(jù)首先計算平均起火時間(avFOTsec)、起火時間的標(biāo)準(zhǔn)偏差(sdFOTsec)和總滴數(shù)，并用統(tǒng)計方法將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為特定樣品配方達(dá)到在5個棒試驗(yàn)的常規(guī)UL 94測試中的V0“通過”分級的第一次通過預(yù)期概率，或“p(FTP)”。對于UL測試中的最大阻燃性能，優(yōu)選p(FTP)盡可能接近1。
將珠粒樣品還模塑為具有尺寸2英寸×英寸×125mil的測試部件。將這些部件用于采用ASTM D1003測試法的濁度測量。
這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果概述于表1A-D中。如該表所示，同時包括全氟丁烷磺酸鉀和環(huán)硅氧烷(八苯基環(huán)四硅氧烷)的本發(fā)明配方的第一次通過概率“p(FTP)”比僅用全氟丁烷磺酸鉀觀察到的至少高數(shù)倍。僅用環(huán)硅氧烷進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示很小的阻燃性能改進(jìn)(如存在任何改進(jìn)的話)。使用KSS和環(huán)硅氧烷的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)未顯示增強(qiáng)的阻燃性能。
用相同的配方，但不包括KPFDS制備對比組合物。這些對比組合物中的硅氧烷量為0.05、0.1、0.2、1.0和2.0phr。所有對比樣品未通過UL94 V0測試。
表1A
表1B 表1C
表1D 實(shí)施例2按照與實(shí)施例1相同的方式制備樣品，不同的是使用的聚碳酸酯樹脂為70重量份含0.42mol％1，1，1-三(羥苯基)乙烷的支化聚碳酸酯樹脂和30重量份線性聚碳酸酯樹脂的共混物，以使其達(dá)到目標(biāo)熔體流動2至3，按照ASTM D1238在300℃、1.2kg下測量。還包括UV穩(wěn)定劑(UV5411，2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)苯并三唑)。將樣品在240至305℃下擠出并在320-332℃注塑為具有厚度60mil、75mil和125mil的測試部件。這些配方和結(jié)果概述于表2A和B中。在60mil和125mil下進(jìn)行對比性試驗(yàn)。60mil試驗(yàn)僅顯示邊緣性能，并且對于所有含KPFBS的樣品無此趨勢，并且對所有無KPFBS的樣品滴淌失敗。125mil測試對于具有0.07KPFBS的樣品具有p(FTP)0.9867。其它含KPFBS的樣品由于在75mil時通過因此未測試。無KPFBS的所有樣品具有滴淌失敗。


權(quán)利要求
1.一種阻燃添加劑組合物，包括全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷，其中全氟鏈烷磺酸鹽和環(huán)硅氧烷以重量比例0.07至5存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的添加劑組合物，其中環(huán)硅氧烷為八苯基環(huán)四硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的添加劑組合物，其中全氟鏈烷磺酸鹽為全氟丁烷磺酸鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的添加劑組合物，其中全氟鏈烷磺酸鹽為全氟丁烷磺酸鉀。
全文摘要
通過將包括全氟鏈烷磺酸鹽如全氟丁烷磺酸鉀，和環(huán)硅氧烷如八苯基環(huán)四硅氧烷的阻燃組分加入聚碳酸酯中，可賦予聚碳酸酯樹脂組合物改進(jìn)的阻燃性能。該阻燃組分按合適的量加入以形成聚碳酸酯組合物，其中全氟鏈烷磺酸鹽的存在量相對于整個組合物為0.02至0.1phr，環(huán)硅氧烷的存在量相對于整個組合物為至少0.02phr。
文檔編號C08K5/42GK1955214SQ200610160330
公開日2007年5月2日 申請日期2001年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月28日
發(fā)明者N·R·羅森圭斯特, R·K·辛格赫, J·H·文格羅維尤斯 申請人:通用電氣公司