一种微胶囊化磷酸锆的制备方法及由其组成的无卤阻燃pc的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阻燃工程塑料领域，具体涉及一种微胶囊化磷酸锆的制备方法及由其 组成的无卤阻燃PC。
【背景技术】
[0002] 聚碳酸酯(PC)作为通用工程材料之一，因其具有很多优异的本质性能而广泛应用 于电子电气、车辆工程、光学领域等工业领域和生活领域，其重要性日益凸显。并且，聚碳酸 酯是作为一种热塑性非晶高分子材料，其具有较好的冲击性能和弯曲强度，以及较高的可 见光透过率。而且，聚碳酸酯作为一种结构材料承受机械应力的同时，还具有能在较宽的温 度范围和较为复杂的环境中使用的性能，且电气性能优良。虽然PC具有一定的阻燃性，能够 达到UL-94 V-2级，极限氧指数为22%~25%，但是这并不能适应很多要求更高阻燃级别的领 域；同时，由于欧盟有害物质限制指令(RoHS)及废弃电器和电子设备(WEEE 2006)指令的颁 布，致使业界普遍倾向于使用更清洁、高环保的无卤阻燃剂。因此，目前用于PC阻燃的主要 包括有机磷系、磺酸盐类、有机硅系、膨胀型阻燃剂，但都不同程度的存在耐热温度不高、易 析出、易迀移、单独使用效果不佳、或者易吸潮等缺点。
[0003] 微胶囊化技术是指利用天然或者合成的包覆材料，将被包覆物质包覆起来，形成 一种具有封闭囊壁结构的微型胶囊技术。在阻燃技术领域，内部囊芯的阻燃剂与聚合物基 体隔开，初期不受外界的影响，而在适当的条件下，囊壁破裂使得囊芯直接作用于聚合物基 体，给可控阻燃和不同燃烧进程的阻燃控制带来智能和高效。
[0004] 磷酸锆是一类近些年研究比较热门的新型二维碟状片层微米级无机晶体，具备类 似蒙脱土、层状双氢氧化物的层柱形结构，其本身具备的片层结构有利于阻隔聚合物燃烧 过程中产生的可燃性、挥发性断裂分子链碎片挥发，同时也有利于阻隔氧和热的传递，并增 强炭层的力学强度。与此同时，层柱结构的内部空穴可以充当微反应器，其中具有的Lewis 酸位点可以在聚合物燃烧过程中催化聚合物成炭，并且在物理上增强炭层的厚度，所以将 其应用在聚合物材料的阻燃领域变得越来越广泛。但是将磷酸锆通过微胶囊化技术将其制 成微胶囊磷酸锆，并将微胶囊化磷酸锆具体应用到阻燃PC的文献尚未见到相关报道。
【发明内容】
[0005] 为克服上述技术问题，本发明的首要目的在于提供一种微胶囊化磷酸锆的制备方 法，该制备工艺简单易操作，适合工业化生产;其制备得到的微胶囊化磷酸锆具有高效的阻 燃效果。
[0006] 本发明的另一目的在于提供包含上述微胶囊化磷酸锆的制备方法制备得到的微 胶囊化磷酸锆的无卤阻燃PC。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种微胶囊化磷酸锆的制备方法，包括如下步骤： 将粒径为0.8μπι~1.2μπι的磷酸锆均匀地分散于溶剂中，得到磷酸锆分散液;同时将反应 试剂添加到上述磷酸锆分散液中，在温度50°C~180°C下机械搅拌并回流，发生杂化交联反 应，反应时间控制在1 h~36 h之间，反应结束后，洗涤，冷冻干燥，得到微胶囊化磷酸锆。
[0008] 所述制备得到的微胶囊化磷酸锆颜色为白色或淡黄色。
[0009] 其中，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙醇、丙酮、甲醛、甲醇、四氢呋 喃、二氧六环、N'N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或几种。
[0010] 其中，所述反应试剂包括磷腈和传统阻燃剂;所述磷腈与传统阻燃剂的摩尔比为 1:1~1:7〇
[0011] 其中，所述磷腈选自线性聚磷腈齐聚物、六氯环三磷腈、八氯环四磷腈、聚碳磷腈、 聚硫磷腈的一种或几种;所述传统阻燃剂选自季戊四醇、丙三醇、三氯氧磷、三聚氰胺、甲苯 二异氰酸酯、乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、壬二胺、聚乙二醇、二苯基亚甲基二异氰酸 酯、三聚氯氰、聚磷酸铵、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、4,4'_联苯亚甲基二异氰 酸酯、聚乙二酸乙二醇酯中的一种或几种。
[0012] 其中，所述机械搅拌的速率控制为150 rpm~350 rpm。
[0013] 其中，所述洗涤是指用乙醇、丙酮、甲苯、去离子水中的一种或几种反复洗涤2~3 次;所述冷冻干燥是将洗涤得到的微胶囊化磷酸锆分散在少量去离子水中并冷冻，在低温 下真空升华，得到最后的微胶囊化磷酸锆，其中，冷冻干燥温度为-50°O_30°C;冷冻干燥时 间为 20h-30h。
[0014] 其中，所述磷酸锆的添加量为lg~30g;反应试剂与磷酸锆的摩尔数之比为0.1:1~ 5:1，优选为0.1:1~2:1。当反应试剂与磷酸锆的摩尔数之比小于0.1:1时，会出现表面的囊 材不能完整的包覆磷酸锆；当反应试剂与磷酸锆的摩尔数之比大于5:1时，会出现一种磷腈 与一些传统的阻燃剂自聚合，导致磷酸锆表面未被包覆。
[0015] 其中，所述微胶囊化磷酸错的粒径为〇·6μηι~2·0μηι，优选0·8μηι~1 ·5μηι〇
[0016] 本发明还公开了一种包含上述微胶囊化磷酸锆的制备方法制备得到的微胶囊化 磷酸锆的无卤阻燃PC，按重量份计，包括如下组分： PC 70份~80份； 微胶囊化磷酸锆 10份~20份； 助剂 2份~10份。
[0017] 其中，所述PC为双酚A型芳香族聚碳酸酯，优选为熔融指数为10g/10min~38g/ lOmin，相对密度为1.18 g/cm3~1.22 g/cm3,熔融温度为220°C~240°C，粘均分子量13000-40000的芳香族聚碳酸酯;优选为牌号为德国拜耳集团的2205和德国拜耳集团的2805，更优 选为40wt% 2205和60wt% 2805的共混物。
[0018] 其中，所述助剂选自增韧剂、抗滴落剂、稳定剂、复合抗氧化剂、润滑剂、其它加工 助剂中的一种或几种。
[0019] 所述增韧剂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和/或热塑性弹性体(TBE)。
[0020]所述抗滴落剂选自聚四氟乙烯、聚六氟乙烯、聚（四氟乙烯-六氟乙烯冲的一种或 几种，密度2.1 g/cm3~2.2 g/cm3〇
[0021] 所述稳定剂选自双酸A缩水甘油醚、亚磷酸二苯酯的一种或其混合物。
[0022] 所述复合抗氧化剂选自抗氧剂1010与抗氧剂168等质量比复配物。
[0023] 所述润滑剂选自硅酮、液体石蜡、硬脂酸胺、硬脂酸锌、季戊四醇硬脂酸酯的一种 或几种，既有利加工过程，也对阻燃性能有提升作用。
[0024] 所述无卤阻燃PC的制备方法，包括如下步骤： 1) 将PC在温度为120°C~140°C鼓风烘箱中干燥8h~10h，之后进行熔融共混加工，得到PC 共混料;其中，所述PC粒料为40wt%德国拜耳集团的2205和60wt%德国拜耳集团的2805的混 合物； 2) 将PC共混料、微胶囊化磷酸锆阻燃剂和助剂在高速混合机中混合均匀，再通过双螺 杆挤出机挤出、拉条、冷却、切粒得到无卤阻燃PC;其中，双螺杆挤出机各区温度设置为230 °〇280 °C，转速为400 rpm。
[0025] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果： 1)本发明采用磷酸锆采用微胶囊技术制备得到微胶囊化磷酸锆，该制备工艺简单且易 操作，适合工业化生产;且制备得到的微胶囊化磷酸锆阻燃剂，与传统未包覆的磷酸锆阻燃 剂相比，在阻燃进程中，可以在不同燃烧阶段中发挥效果，从引燃阶段到熄灭阶段均会存在 一定的阻燃效果，从而，阻燃进程控制更优化合理，阻燃效果更有效持久。
[0026] 2)本发明通过将制备得到的微胶囊化磷酸锆添加到PC基体中，所制备得到的无卤 阻燃PC易加工成型、无卤环保、力学与阻燃性