一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚碳酸酯具有高强度、高韧性、高耐热、良好的尺寸稳定性以及电绝缘等优异特性，在家电、医疗器械、电子电气等领域获得了广泛应用。其中，电子电气领域要求测试样品受500w火焰多次施焰后不能出现穿孔现象，但目前聚碳酸酯产品无法满足该要求，尤其是薄壁产品。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物及其制备方法与应用，以有效改善聚碳酸酯受500w火焰烧穿的施焰时间，使其1.6mm方板ul94-5v燃烧烧穿施焰时间＞45s。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种无卤阻燃聚碳酸酯组合物，包括以下重量份的组分：

3、

4、其中，所述阻燃协效剂a为二氧化钛；

5、所述阻燃协效剂b为硅烷偶联剂改性的片状氧化铝。

6、所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物在磺酸盐阻燃剂以及阻燃协效剂二氧化钛和表面包覆硅烷偶联剂的片状氧化铝的协同作用下，其受500w火焰烧穿的施焰时间得到显著提高，且其1.6mm方板ul94-5v燃烧烧穿施焰时间＞45s。其中，二氧化钛在阻燃过程中可以催化磺酸盐阻燃剂成炭；片状氧化铝具有良好的热传导性能，避免材料局部过热，但其能催化聚碳酸酯分解，用硅烷偶联剂对其进行表面包覆可以避免其催化聚碳酸酯分解而影响阻燃性；另外，这两种阻燃协效剂能够搭接网络结构，利于二者协同发挥阻燃性能。

7、可选地，所述片状氧化铝的径厚比在2以上，如2、3、4、5、6、7、8、9或10等。所述片状氧化铝的径厚比通过如下方法测得：将样品干燥后用扫描电子显微镜(sem)拍摄放大400-1000倍后的照片，采用nano measurer软件打开电镜照片，设定标尺，在每个样品的sem图片中选取50个样品，分别用软件标记其直径与厚度，软件自动生成测量报告，得出该样品的平均径厚比。

8、优选地，所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物包括以下重量份的组分：

9、阻燃协效剂a 2-4份

10、阻燃协效剂b 0.05-0.15份。当所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物中阻燃协效剂a和阻燃协效剂b的含量在该特定范围内时，阻燃协效剂a和阻燃协效剂b在聚碳酸酯中的分散性更好，阻燃协效剂b对聚碳酸酯的分解程度更低，且阻燃协效剂a催化磺酸盐阻燃剂成炭的作用更强，阻燃协效剂b热传导的作用更强，因此该组合物受500w火焰烧穿的施焰时间更长。

11、优选地，所述阻燃协效剂b中，硅烷偶联剂的质量为片状氧化铝质量的0.2％～4％。更优选地，所述阻燃协效剂b中，硅烷偶联剂的质量为片状氧化铝质量的0.4％～2％。当所述阻燃协效剂b中硅烷偶联剂的质量为片状氧化铝质量的0.2％～4％，如0.2％、0.5％、1％、2％、3％、或4％等时，不仅可以更好的包覆片状氧化铝，降低pc降解的风险，还能避免硅烷偶联剂发生过交联而导致片状氧化铝发生团聚影响分散，从而使组合物受500w火焰烧穿的施焰时间更长。尤其当所述阻燃协效剂b中硅烷偶联剂的质量为片状氧化铝质量的0.4％～2％，如0.4％、0.5％、0.7％、1％、1.2％、1.5％、或2％等时，组合物1.6mm方板ul94-5v燃烧烧穿施焰时间进一步改善。

12、所述阻燃协效剂b中，硅烷偶联剂与片状氧化铝的质量比通过tga(热重分析)测试得到。

13、在一实施例中，所述阻燃协效剂b的制备方法包括以下步骤：将片状氧化铝和硅烷偶联剂在溶剂中分散，加热反应，再静置，过滤，洗涤，烘干，得到阻燃协效剂b。

14、可选的，所述片状氧化铝和所述硅烷偶联剂的质量比为100：(0.5～7)。

15、可选的，所述溶剂的体积为所述片状氧化铝的质量的比例为(100～300)ml：1g。

16、可选的，所述溶剂包括95％(v/v)～100％(v/v)乙醇，如95％(v/v)乙醇或无水乙醇。

17、可选的，所述片状氧化铝的含水率为0.5wt.％以下，如0.5wt.％、0.4wt.％、0.3wt.％、0.2wt.％、0.1wt.％或0。片状氧化铝在制备阻燃协效剂b的过程中，可以利用自身所携带的水分、吸收空气中的水分和/或溶剂中的水分，参与反应。可选的，所述加热反应的温度为50～70℃；所述加热反应的时间为1～3h。

18、可选的，洗涤所用洗涤剂包括无水乙醇。

19、优选地，所述阻燃协效剂b的粒径d50为4～16μm。更优选地，所述阻燃协效剂b的粒径d50为5～11μm。

20、当所述阻燃协效剂b的粒径d50为4～16μm，如4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、或16μm等时，其容易与所述阻燃协效剂a搭接网络结构，使组合物的阻燃性更好。尤其当所述阻燃协效剂b的粒径d50为5～11μm，如5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、或11μm等时，组合物的阻燃性进一步改善。

21、优选地，所述阻燃协效剂a的粒径d50为80～600nm。更优选地，所述阻燃协效剂a的粒径d50为170～230nm。

22、当所述阻燃协效剂a的粒径d50为80～600nm，如80nm、100nm、150nm、180nm、200nm、220nm、250nm、300nm、400nm、500nm、或600nm等时，其容易与所述阻燃协效剂b搭接网络结构，使组合物的阻燃性更好。尤其当所述阻燃协效剂a的粒径d50为170～230nm，如170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、或230nm等时，组合物的阻燃性进一步改善。

23、所述阻燃协效剂a和b的粒径d50按照gbt19077-2016粒度分布激光衍射法测得。

24、优选地，所述硅烷偶联剂包括双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

25、优选地，所述磺酸盐阻燃剂包括全氟丁基磺酸钾、3-苯磺酰基苯磺酸钾中的至少一种。

26、优选地，还包括以下重量份的组分：

27、抗滴落剂 0.01～0.2份，和/或

28、加工助剂 0.01～5份。

29、优选地，所述抗滴落剂包括聚四氟乙烯。

30、优选地，所述加工助剂包括抗氧剂、润滑剂中的至少一种。

31、作为一个示例，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的至少一种。

32、作为一个示例，所述润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡或有机硅润滑剂中的至少一种。

33、优选地，所述聚碳酸酯树脂在300℃，1.2kg负载条件下的熔体流动速率为2～21g/10min。所述聚碳酸酯树脂的熔体流动速率可根据iso 1133-1:2011测得。

34、在一实施例中，所述聚碳酸酯树脂在所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物的重量百分含量为85％以上，如85％、88％、90％、95％、或99.4％等。

35、本技术还提供了一种所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物的制备方法包括以下步骤：

36、将全部原料混合分散，得到预混料；

37、将所述预混料加入挤出机中进行熔融挤出造粒，即得所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物。

38、可选的，挤出机为双螺杆挤出机。

39、可选的，螺杆长径比为35～65:1。

40、可选的，螺筒温度为210-250℃。

41、可选的，螺杆转速为200～800rpm。

42、本技术还提供了所述无卤阻燃聚碳酸酯组合物在电子电气产品中的应用，如插座、开关面板等。

43、相比现有技术，本技术的有益效果在于：本技术通过在聚碳酸酯树脂中添加磺酸盐阻燃剂以及阻燃协效剂二氧化钛和片状氧化铝，并在片状氧化铝表面包覆硅烷偶联剂，以显著改善其受500w火焰烧穿的施焰时间，使其1.6mm方板ul94-5v燃烧烧穿施焰时间＞45s，适用于制备电子电气等产品。