一种低热释放聚碳酸酯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚碳酸酯材料技术领域，尤其涉及一种低热释放聚碳酸酯材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 普通应用领域一般用UL(美国保险商实验室）体系来评估材料的防火效果，该体 系着重考查材料的初始可燃性。对人员高度集中、空间相对狭小封闭的飞机机舱而言，材料 一旦着火燃烧，就会大量消耗氧气、释放热量并产生有毒可燃的气体，可燃气体会进一步助 燃产生更多热量，热量集中释放就会营造一个局部的高温环境，导致材料加速降解并产生 更多有毒可燃气体。用UL体系评估舱内材料阻燃性能仅适合于火灾初期，一旦局部高温环 境形成，将会由舱内材料可燃气体释放量的速率（或者说耗氧速率）来决定乘员逃生时间。
[0003] 1917年，Thornton发现大多数高聚物燃烧时，产生的可燃气体每消耗1kg氧，将放 出（13. 1±0. 7)MJ热量。1980年，Huggett建立了通过测定高聚物燃烧耗氧量来估算其热 释放速率的方法。依据此原理，Babrauskas于1982年发明了锥形量热仪，俄亥俄州立大学 也改进并制造出了高精度的0SU量热仪。1984年，FAA颁布了联邦航空条例（FAR)，确立了 机舱内材料阻燃性能的适航标准FAR25. 853,相应热释放控制条款为FAR25. 853 (d)，推荐 使用0SU量热仪作为的标准测试方法。FAR25. 853(d)的控制性指标逐步提高，推动着新型 低热释放材料的持续发展。1996年，FAA和FTT公司又合作开发了FAA微型量热仪，使得热 释放测试变得更加方便快捷。
[0004] 自从1984年FAA发布FAR以来，其他国家和地区纷纷以此为蓝本制定了自己的航 空条例，其内容也基本相同。以2001年修订后的运输类飞机适航标准FAR25部为例，其中 客舱内部设施热释放控制性条款为FAR25. 853 (d)，其接受准则规定的热辐射下客舱材料2 分钟总放热量的平均值不得超过65kW?min/m2, 5分钟内峰值热释放速率的平均值不得超 过65kW*min/m2。相应地，欧洲航空安全局（EASA)和中国民用航空局（CAAC)适航标准的 相关条款为EASA25. 853 (d)和CCAR25. 853 (d)，规章的序号和内容都相同。各国航空器制造 单位如波音和空客，虽然也有各自的材料使用标准，但都统一遵循这一条款。
[0005] 聚碳酸酯（PC)综合性能优异，较容易通过改性实现阻燃性能的提高和热释放的 降低，是一种理想的航空材料开发对象，在机舱内部有广泛的应用前景，比如行李架部件、 座椅部件、手推车部件、空调部件、箱柜部件、天花板、舷窗、壁板、餐板、地板、货舱地垫、航 空托盘等，由于具有低比重特性，可以有效降低飞机负荷，节省燃油，减少二氧化碳排放。
[0006] 迄今为止，已经有多种方法来降低聚碳酸酯材料的热释放，以使其达到舱内材料 使用标准。
[0007]USP4629759公开了一种聚碳酸酯和聚醚酰亚胺共混物的阻燃方法，通过添加溴化 聚苯乙烯阻燃剂得到了热释放峰值小于100KW/m2的材料。
[0008]USP4923933将含双酚A、间苯二甲酸和对苯二甲酸的聚碳酸酯、含四溴双酚A的聚 碳酸酯和聚酰亚胺-硅氧烷共聚物共混，制得了热释放峰值小于50KW/m2的低热释放聚碳 酸酯。
[0009]CN94115303. 7选用含间苯二甲酸和对苯二甲酸的聚碳酸酯与聚醚酰亚胺和聚酰 亚胺-硅氧烷共聚物共混，制得了低热释放的舱板材料。
[0010] CN200680049993. 5和USP7652107将含间苯二酚的聚芳基酯或聚芳基碳酸酯和聚 酰亚胺-硅氧烷共聚物共混，得到了低热释放的热塑性材料。
[0011] USP7790262公开了 一种聚硅氧烷、间苯二酚和双酚A的碳酸酯共聚物及其制备方 法，该共聚物具有低热释放特性。
[0012] 这些方法有的将聚醚酰亚胺和普通聚碳酸酯共混，有的将对、间苯结构引入聚碳 酸酯再与聚酰亚胺-硅氧烷共聚物共混，有的将对、间苯结构和聚硅氧烷直接引入聚碳酸 酯。聚醚酰亚胺和聚碳酸酯的共混需要超过300摄氏度的温度，这会导致聚碳酸酯降解，而 且，通常不易得到浅色效果。具有间苯结构的聚碳酸酯或聚芳酯需要特殊合成，并不是一种 简单可行的工艺。
【发明内容】
[0013] 为解决现有的聚碳酸酯材料的缺点，本发明的目的是提供一种低热释放聚碳酸酯 材料及其制备方法，本发明将溴系阻燃剂、半芳香族聚酯和硅氧烷聚碳酸酯组合物通过机 械熔融共混，得到2分钟热释放总量小于65kW?min/m2,5分钟峰值热释放速率小于65kW/ m2的低热释放聚碳酸酯，满足了FAR25. 853对舱内材料热释放水平的要求。
[0014] 本发明的低热释放聚碳酸酯材料的配方包括以下重量百分比的原料：溴系阻燃 剂以溴的质量计算为组合物总量的5% -40%、半芳香族聚酯2% -50%、硅氧烷聚碳酸酯 30% -90%。
[0015] 所述的溴系阻燃剂为十溴二苯醚、溴化聚苯乙烯、三（三溴苯基）氰尿酸酯、含四 溴双酚A的聚碳酸酯或三溴苯酚封端的四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物，所述的溴系阻燃剂中 溴的质量百分含量在30% -90%。
[0016] 优选所述的溴系阻燃剂以溴的质量计算为聚碳酸酯材料总量的10% -25%。
[0017] 所述的半芳香族聚酯为普通PET聚酯切片或含溴或磷成份的阻燃共聚酯。
[0018] 优选所述的半芳香族聚酯在聚碳酸酯材料中添加质量为5% -30%。
[0019] 所述的硅氧烷聚碳酸酯优选但不仅限于市售产品。
[0020] 优选所述的硅氧烷聚碳酸酯在聚碳酸酯材料中添加质量为40% -80%。
[0021] 所述的硅氧烷聚碳酸酯中，硅氧烷是以共聚形式存在于聚碳酸酯中，硅氧烷质量 百分含量为1% -10%。
[0022] 所述的低热释放聚碳酸酯材料中还含有添加剂，所述添加剂为颜料、填充剂、增强 剂、抗氧剂、抗紫外剂、润滑剂、脱模剂或抗滴落剂中的一种或几种，添加剂在聚碳酸酯材料 中添加量为〇. 1% -30%。
[0023] 本发明的低热释放聚碳酸酯材料的制备方法的具体步骤如下：
[0024] (1)按配比称取原料；
[0025] (2)将步骤⑴称取的原料进行干燥；
[0026] (3)将干燥后的原料通过密炼机或螺杆挤出机在250°C_330°C范围内熔融混合， 挤出冷却后得到本发明的低热释放聚碳酸酯材料。
[0027] 与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
[0028] 本发明通过熔融共混的方法，将溴系阻燃剂加入硅氧烷聚碳酸酯，虽然可以显著 降低其热释放数值，但在合适的添加量下，尚不能达到FAR25. 853(d)要求的2分钟总放热 量的平均值不得超过65kW^化/!!!2』分钟内峰值热释放速率的平均值不得超过65kW m2。惊奇的是，在上述两种组合物中添加聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)，进一步显著降低了 热释放数值，得到了满足FAR25. 853 (d)要求的阻燃共混物。
[0029] 本发明全部采用市售原料，没有采用特殊合成原料，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯 还可以是再生料，不但成本低廉，而且具有特殊环保意义。
[0030] 如此，本发明提供了一种原料来源广泛，加工方法简单易行的配方及工艺，得到了 2分钟热释放总量小于65kW?min/m2、5分钟峰值热释放速率小于65kW/m2的低热释放聚碳 酸酯，满足FAR25. 853对舱内材