一种阻燃pc塑料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轻工、化工材料的技术领域，特别是涉及一种阻燃PC塑料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 高分子材料(包括塑料、橡胶和合成纤维等)与水泥、金属、木材被称为国民经济四 大材料。高分子材料具有良好的成型性、绝缘性和耐酸碱性等性能，在四大材料中发展最 快。高分子材料被广泛地应用于国民经济的各行各业。但是，普通的高分子材料都有一个致 命的缺点：即在高温下易分解、燃烧，同时在燃烧过程中还会生成大量的浓烟和有毒有害气 体，严重危害人们的生命财产和生态环境。因此，预防火灾，是现代社会安全的一个重要主 题，提高高分子材料的阻燃性能成为了其应用的主要挑战之一。
[0003] 聚碳酸酯(PC)塑料因具有良好的阻燃性、低密度、低成本、良好的综合性能等优越 的特性适用于墙壁开关、插座、管材、塑壳断路器、电机部件、板材等领域。近年来，国内外也 有不少生产企业开始研究开发出阻燃PC塑料，但目前用于制备阻燃PC塑料而添加的阻燃剂 以卤系阻燃剂较多，使得所制备的阻燃PC塑料在长期使用过程中尤其是燃烧过程中会产生 卤化氢的有毒物质，对人们的健康和人类环境都会造成极大的伤害。另外，现有技术中的阻 燃PC塑料的阻燃性能还有待进一步提高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种环保型的、且阻燃 性能得到较大提高的阻燃PC塑料。
[0005] 本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种环保型的阻燃PC 塑料的制备方法，该制备方法所制得的阻燃PC塑料相较于现有技术的PC塑料的阻燃性能得 到了较大的提高。
[0006] 为达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案来实现。
[0007] 提供一种阻燃PC塑料，包括以下重量百分比的组份： 聚碳酸酯 80~95% 自制的阻燃剂 5%~20%; 所述自制的阻燃剂是由含硼有机硅树脂和水滑石复合而成，并为层状结构的复合物。
[0008] 所述含硼有机硅树脂具有式I表示的结构： 式I;
所述含硼有机硅树脂的重均分子量为1500~2000,平均聚合度为5~10。
[0009] 为达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案来实现。
[0010] 提供一种阻燃PC塑料的制备方法，它包括以下步骤： 第一步，自制的阻燃剂的制备： 步骤一，含硼有机硅树脂和水滑石的制备： 含硼有机硅树脂的制备：由硅氧烷单体、硼酸、有机溶剂、水和催化剂反应制备含硼有 机硅树脂； 水滑石的制备：由铝盐、镁盐和十二烷基苯磺酸钠制备而成； 步骤二，将步骤一制得的水滑石过滤洗涤为中性;将含硼有机硅树脂用有机溶剂溶解， 得到溶解混合物，然后将洗涤为中性的水滑石加入到溶解混合物中，通过脱水缩合将水滑 石和含硼有机硅树脂进行复合反应，即制得所述阻燃剂； 第二步，将第一步制得的自制的阻燃剂与配方量的聚碳酸酯混合后，进行熔融造粒，然 后挤压成型，即制得阻燃PC塑料。
[0011] 上述技术方案中，所述第一步的步骤一含硼有机硅树脂的制备步骤如下： 步骤A，水解反应:将苯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、硼酸和有机溶剂混合 后，再加入催化剂和水，在一定温度下水解反应一定时间，得到水解液； 步骤B，缩聚反应:将步骤A制得的水解液通过减压蒸馏进行缩聚反应，制得所述含硼有 机硅树脂。
[0012] 上述技术方案中，所述步骤A的水解反应步骤中，所述苯基三乙氧基硅烷和所述二 甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1:1; 所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的总物质的量与所述硼酸之间的 摩尔比为1~4:1; 所述有机溶剂为无水乙醇;所述无水乙醇与所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙 氧基硅烷的总体积的体积比为1~3:2~4; 所述水的用量占所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷完全水解所需的 水用量的摩尔百分比为45%~55%; 所述催化剂为摩尔浓度是2mol/L~3mol/L的盐酸;所述盐酸的体积用量占所述苯基三 乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的总体积的4%~6%; 所述水解反应的温度为70°C~80°C，所述水解反应的时间为lh~2h。
[0013] 上述技术方案中，所述步骤B的缩聚反应步骤中，所述缩聚反应分为第一反应阶段 和第二反应阶段;所述第一反应阶段的反应温度为70°C~80°C，所述第一反应阶段的反应时 间为lh~2h;所述第二反应阶段的反应温度为110°C~120°C，所述第二反应阶段的反应时间 为0.5h~lh; 所述减压蒸馏的压强为〇. 〇3MPa~0. lOMPa。
[0014]上述技术方案中，所述第一步的步骤一水滑石的制备步骤中，所述水滑石是由硝 酸铝、硝酸镁、十二烷基苯磺酸钠和水混合后，先在40°060°C下反应0.3h~0.8h，再升温至 60°C~80°C反应22h~26h，制得水滑石； 所述水滑石中，镁离子和铝离子的摩尔比为1~3:1，镁离子、铝离子和钠离子三者总的 摩尔浓度为〇.2M~0.5M; 所述水滑石的pH值为10.5~10.7。
[0015]上述技术方案中，所述第一步的步骤二中，将含硼有机硅树脂用无水乙醇溶解后， 得到溶解混合物，然后将洗涤为中性的水滑石加入到溶解混合物中，在搅拌的条件下，于60 °C~80°C下通过脱水缩合将水滑石和含硼有机硅树脂进行复合反应22h~26h，得到反应混合 物，然后对反应混合物进行离心过滤，并洗涤至中性，然后于-50°C~-70°C下进行冷冻干燥， 即制得所述阻燃剂； 所述第一步的步骤二中，所述含硼有机硅树脂和所述水滑石的质量比为3~5:5~7。
[0016] 上述技术方案中，所述第二步中，将步骤一制得的自制的阻燃剂与配方量的聚碳 酸酯在转矩流变仪中混合并熔融造粒，然后在平板硫化机中挤压成型，即制得阻燃PC塑料。
[0017] 上述技术方案中，所述转矩流变仪设置有六个加温区，各加温区的温度分别设置 为:一区温度170°C~185°C，二区温度175°C~180°C，三区温度175°C~180°C，四区温度175°0 180°C，五区温度 175°C~180°C，六区温度 180°C~185°C; 所述平板硫化机设置有三个加温区，各加温区温度分别设置为：一区温度210°0220 °C，二区温度 210°C~220°C，三区温度 210°C~220°C。
[0018] 本发明的有益效果： (1)本发明提供的一种阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃剂是由含硼有机硅树脂 和水滑石复合而成，不含有卤系元素，能够使得本发明所制备的阻燃PC塑料在长期使用过 程中尤以及燃烧过程中均不会产生卤化氢的有毒物质，从而能够避免对人们的健康和人类 环境造成伤害，因此，本发明制得的一种阻燃PC塑料是一种环保型的阻燃PC塑料。
[0019] (2)本发明提供的一种阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃剂是由含硼有机硅 树脂和水滑石复合而成，是由含硼有机硅树脂和水滑石复合而成，其中，含硼有机硅树脂因 同时含有硼和硅两种阻燃元素而具有良好的阻燃性能，而水滑石本身属于无机阻燃剂，本 申请通过含硼有机硅树脂中羟基与水滑石层板上的羟基进行脱水缩合，使得含硼有机硅树 脂接枝水滑石，进而合成一种由有机材料与无机材料复合的协效型的自制的阻燃剂。该自 制的阻燃剂，与水滑石或含硼有机硅树脂相比，均具有更加优异的阻燃性能;并且，该自制 的阻燃剂，与水滑石相比，由于是由含硼有机硅树脂和水滑石复合而成，因此，该自制的阻 燃剂与聚碳酸酯的相容性非常好，并且具有稳定性好的优点。即，本发明的一种阻燃PC塑 料，组份中的聚碳酸酯与自制的阻燃剂之间既具有很好的相容性，又能够使得该阻燃PC塑 料的阻燃性能与现有技术中的同类产品相比，得到了较大的提高。
[0020] (3)本发明提供的一种阻燃PC塑料的制备方法，具有制备方法简单，生产成本低， 且能够适用于大规模生产的特点。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明的实施例1的一种阻燃PC塑料的断层面的扫描电子显微镜分析图。
[0022] 图2是本发明的实施例1的一种阻燃PC