一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子 材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著合成高分子材料應(yīng)用范圍的不斷擴大，使得人類面臨著新的火災(zāi)威脅，原因 是該類材料具有易燃或可燃的顯著特征，與天然材料不同，合成材料在燃燒時產(chǎn)生大量有 毒及腐蝕性的氣體及煙塵。所以在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天，開發(fā)新型環(huán)保型阻燃劑顯得 尤為重要。
[0003] 聚碳酸酯是一類綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，被廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備、建筑 工程、交通運輸、儀表及電氣照明等領(lǐng)域。聚碳酸酯主鏈上含有苯環(huán)，燃燒時可縮合成芳香 型炭，成炭率較高，阻燃等級為UL94V-2,但可燃，燃燒時滴下的熱熔體，易引起附近材料的 著火，所以難以滿足某些領(lǐng)域?qū)Σ牧献枞夹阅艿囊蟆?br>[0004]目前聚碳酸酯常用環(huán)保型阻燃劑包括磷酸酯類阻燃劑、反應(yīng)型磷系阻燃劑、磺酸 鹽類阻燃劑、有機硅系阻燃劑等。使用磷酸酯類阻燃劑阻燃聚碳酸酯時，易降低聚碳酸酯的 水解穩(wěn)定性和熱變形溫度，并出現(xiàn)應(yīng)力開裂現(xiàn)象；反應(yīng)型磷系阻燃劑是在聚碳酸酯合成過 程中加入，雖然可以賦予材料永久性的阻燃性，但存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜、難以工業(yè)化的缺點； 磺酸鹽類阻燃劑添加量少、阻燃效率高并能維持材料的透明特性，但難以單獨使用，且價格 較高

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸 酯復(fù)合材料及其制備方法，以氮磷系阻燃劑為主體阻燃劑，復(fù)配添加至聚碳酸酯中，有效提 高了聚碳酸酯的阻燃性能，而且綠色環(huán)保，對環(huán)境無污染。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，是由以下重量份的原料制成的：
[0008] 聚碳酸酯100份、無鹵膨脹型阻燃劑5-100份、增容劑1-5份、助劑0. 01-3份；
[0009] 所述無鹵膨脹型阻燃劑是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-99. 9%的氮磷系阻燃劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 1-20 %的協(xié)效助劑組成；
[0010] 所述氮磷系阻燃劑為N，N'-二甲基磷酰基脲類的低聚物或三嗪類化合物。
[0011] 其中，N，N'-二甲基磷?；孱惖牡途畚锏慕Y(jié)構(gòu)式為：
【主權(quán)項】
1. 一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成 的： 聚碳酸酯100份、無鹵膨脹型阻燃劑5-100份、增容劑1-5份、助劑0. 01-3份； 所述無鹵膨脹型阻燃劑是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-99. 9 %的氮磷系阻燃劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 1-20 %的協(xié)效助劑組成； 所述氮磷系阻燃劑為N，N'-二甲基磷酰基脲類的低聚物或三嗪類化合物； 所述協(xié)效助劑為硼酸鋅、氧化鈦、氧化硅、聚硅氧烷、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化 鋁或硬脂酸酯類中的一種或幾種。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述 N,Nr _二甲基磷酰基脲類的低聚物的結(jié)構(gòu)式為：
式中，m為2~10的整數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述 三嗪類化合物為2, 4, 6-三氨甲基磷酸二苯酯基-1，3, 5-三嗪或2, 4, 6-三磷酸二乙酯 基-1，3, 5-三嗪。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述增 容劑為ABS接枝馬來酸酐或聚乙烯接枝馬來酸酐中的一種或兩種。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述助 劑為抗氧劑或光穩(wěn)定劑中的一種或兩種。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗 氧劑為三[2, 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八 碳醇酯、四[(2,4-二叔丁基酚）-4,4'聯(lián)苯基]二亞磷酸酯或四[0-(3,5-二叔丁基-4-羥 基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一種或多種。
7. 如權(quán)利要求5所述的一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，其特征在于，所述 光穩(wěn)定劑為2-(2H-苯并三唑-2-基）-4, 6-二（1-甲基-1-苯乙基）-苯酚、2' _(2' -羥 基_3'_叔丁基-5'-甲基苯基）-5_氯苯并三唑、2-[2_羥基_5_(1，1，3,3_四甲丁基）苯 基]苯并三唑、2, 4, 6-三（2'-羥基-4'-正丁氧基苯基）-1，3, 5-三嗪或雙（2, 2, 6, 6-四甲 基-4-哌啶基）癸二酸酯中的一種或多種。
8. 權(quán)利要求1至7任一項所述的無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于，步驟如下： (1)氮磷系阻燃劑的制備： 1)N，N' _二甲基磷?；孱惖牡途畚锏闹苽洌? 以亞磷酸三甲酯和二羥甲基脲為原料，亞磷酸三甲酯、二羥甲基脲的重量比為 (80-85) :20,先將部分亞磷酸三甲酯和部分二羥甲基脲混合，攪拌并升溫至100 °C，保 溫1. 5-2. 5h;滴加剩余的亞磷酸三甲酯，同時分批加入剩余的二羥甲基脲，控制溫度為 100°C，加料完畢后，保溫30min，升溫至140°C，保溫4-5h，至反應(yīng)液透明，停止加熱，加壓蒸 餾，即得； 2) 2, 4, 6-三氨甲基膦酸二苯酯基-1，3, 5-三嗪的制備 將多聚甲醛和異丙醇混合，調(diào)節(jié)混合溶液的pH為10,攪拌并升溫至70 °C，保溫 30-60min，得多聚甲醛的解聚液，向解聚液中分批加入三聚氰胺，同時滴加亞磷酸三苯酯， 滴加完畢后，70°C保溫2. 5-3. 5h，升溫至165°C，將生成的苯酚蒸出，待反應(yīng)完畢后，減壓蒸 餾除去副產(chǎn)品，即得；多聚甲醛、異丙醇、三聚氰胺和亞磷酸三苯酯加入量的比為3g :10mL: (12-13)g： (90-92)mL； 3) 2, 4, 6-三磷酸二乙酯基-1，3, 5-三嗪的制備 向亞磷酸三乙酯中分批加入三聚氰氯，加入完畢后，升溫至100°C，保溫6-8h，過濾， 用石油醚洗滌濾餅，并用乙醇重結(jié)晶，即得；亞磷酸三乙酯和三聚氰氯加入的質(zhì)量比為 (140-145) ： (25-30)； (2)將聚碳酸酯、氮磷系阻燃劑、協(xié)效助劑、增容劑和助劑在高速混合機中充分混合后， 使用平行雙螺桿擠出機造粒，即得無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料。
9.如權(quán)利要求8所述的無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 步驟（1)中N，N' _二甲基磷?；孱惖牡途畚锏闹苽?，先部分加入的亞磷酸三甲酯占加 入亞磷酸三甲酯總量的30-35% ;部分加入的二羥甲基脲占加入二羥甲基脲總量的40%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料，是由以下重量份的原料制成的：聚碳酸酯100份、無鹵膨脹型阻燃劑5-100份、增容劑1-5份、助劑0.01-3份；所述無鹵膨脹型阻燃劑是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-99.9％的氮磷系阻燃劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-20％的協(xié)效助劑組成；所述氮磷系阻燃劑為N,N′–二甲基磷?；孱惖牡途畚锘蛉侯惢衔?；所述協(xié)效助劑為硼酸鋅、氧化鈦、氧化硅、聚硅氧烷、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁或硬脂酸酯類中的一種或幾種。本發(fā)明的無鹵膨脹型阻燃聚碳酸酯復(fù)合材料有效提高了聚碳酸酯的阻燃性能，而且綠色環(huán)保，對環(huán)境無污染。
【IPC分類】C08K3-36, C08L69-00, C08K3-22, C08K5-5373, C08K3-38, C08K5-5393, C08K13-02, C08L55-02, C08L51-06
【公開號】CN104693770
【申請?zhí)枴緾N201510090200
【發(fā)明人】張金成, 張文, 陳運鋒, 滕謀勇, 畢靜利, 魏瑋, 張超
【申請人】魯西化工集團股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月27日