一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料及其制备方法，属于高分子 材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着合成高分子材料应用范围的不断扩大，使得人类面临着新的火灾威胁，原因 是该类材料具有易燃或可燃的显著特征，与天然材料不同，合成材料在燃烧时产生大量有 毒及腐蚀性的气体及烟尘。所以在环保要求日益严格的今天，开发新型环保型阻燃剂显得 尤为重要。
[0003] 聚碳酸酯是一类综合性能优良的热塑性工程塑料，被广泛应用于机械设备、建筑 工程、交通运输、仪表及电气照明等领域。聚碳酸酯主链上含有苯环，燃烧时可缩合成芳香 型炭，成炭率较高，阻燃等级为UL94V-2,但可燃，燃烧时滴下的热熔体，易引起附近材料的 着火，所以难以满足某些领域对材料阻燃性能的要求。
[0004]目前聚碳酸酯常用环保型阻燃剂包括磷酸酯类阻燃剂、反应型磷系阻燃剂、磺酸 盐类阻燃剂、有机硅系阻燃剂等。使用磷酸酯类阻燃剂阻燃聚碳酸酯时，易降低聚碳酸酯的 水解稳定性和热变形温度，并出现应力开裂现象；反应型磷系阻燃剂是在聚碳酸酯合成过 程中加入，虽然可以赋予材料永久性的阻燃性，但存在生产工艺复杂、难以工业化的缺点； 磺酸盐类阻燃剂添加量少、阻燃效率高并能维持材料的透明特性，但难以单独使用，且价格 较高
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸 酯复合材料及其制备方法，以氮磷系阻燃剂为主体阻燃剂，复配添加至聚碳酸酯中，有效提 高了聚碳酸酯的阻燃性能，而且绿色环保，对环境无污染。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] -种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，是由以下重量份的原料制成的：
[0008] 聚碳酸酯100份、无卤膨胀型阻燃剂5-100份、增容剂1-5份、助剂0. 01-3份；
[0009] 所述无卤膨胀型阻燃剂是由质量分数为80-99. 9%的氮磷系阻燃剂和质量分数为 0. 1-20 %的协效助剂组成；
[0010] 所述氮磷系阻燃剂为N，N'-二甲基磷酰基脲类的低聚物或三嗪类化合物。
[0011] 其中，N，N'-二甲基磷酰基脲类的低聚物的结构式为：
【主权项】
1. 一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，是由以下重量份的原料制成 的： 聚碳酸酯100份、无卤膨胀型阻燃剂5-100份、增容剂1-5份、助剂0. 01-3份； 所述无卤膨胀型阻燃剂是由质量分数为80-99. 9 %的氮磷系阻燃剂和质量分数为 0. 1-20 %的协效助剂组成； 所述氮磷系阻燃剂为N，N'-二甲基磷酰基脲类的低聚物或三嗪类化合物； 所述协效助剂为硼酸锌、氧化钛、氧化硅、聚硅氧烷、氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化 铝或硬脂酸酯类中的一种或几种。
2. 如权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述 N,Nr _二甲基磷酰基脲类的低聚物的结构式为：
式中，m为2~10的整数。
3. 如权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述 三嗪类化合物为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. 如权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述增 容剂为ABS接枝马来酸酐或聚乙烯接枝马来酸酐中的一种或两种。
5. 如权利要求1所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述助 剂为抗氧剂或光稳定剂中的一种或两种。
6. 如权利要求5所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗 氧剂为三[2, 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八 碳醇酯、四[(2,4-二叔丁基酚）-4,4'联苯基]二亚磷酸酯或四[0-(3,5-二叔丁基-4-羟 基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。
7. 如权利要求5所述的一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述 光稳定剂为2-(2H-苯并三唑-2-基）-4, 6-二（1-甲基-1-苯乙基）-苯酚、2' _(2' -羟 基_3'_叔丁基-5'-甲基苯基）-5_氯苯并三唑、2-[2_羟基_5_(1，1，3,3_四甲丁基）苯 基]苯并三唑、2, 4, 6-三（2'-羟基-4'-正丁氧基苯基）-1，3, 5-三嗪或双（2, 2, 6, 6-四甲 基-4-哌啶基）癸二酸酯中的一种或多种。
8. 权利要求1至7任一项所述的无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特 征在于，步骤如下： (1)氮磷系阻燃剂的制备： 1)N，N' _二甲基磷酰基脲类的低聚物的制备： 以亚磷酸三甲酯和二羟甲基脲为原料，亚磷酸三甲酯、二羟甲基脲的重量比为 (80-85) :20,先将部分亚磷酸三甲酯和部分二羟甲基脲混合，搅拌并升温至100 °C，保 温1. 5-2. 5h;滴加剩余的亚磷酸三甲酯，同时分批加入剩余的二羟甲基脲，控制温度为 100°C，加料完毕后，保温30min，升温至140°C，保温4-5h，至反应液透明，停止加热，加压蒸 馏，即得； 2) 2, 4, 6-三氨甲基膦酸二苯酯基-1，3, 5-三嗪的制备 将多聚甲醛和异丙醇混合，调节混合溶液的pH为10,搅拌并升温至70 °C，保温 30-60min，得多聚甲醛的解聚液，向解聚液中分批加入三聚氰胺，同时滴加亚磷酸三苯酯， 滴加完毕后，70°C保温2. 5-3. 5h，升温至165°C，将生成的苯酚蒸出，待反应完毕后，减压蒸 馏除去副产品，即得；多聚甲醛、异丙醇、三聚氰胺和亚磷酸三苯酯加入量的比为3g :10mL: (12-13)g： (90-92)mL； 3) 2, 4, 6-三磷酸二乙酯基-1，3, 5-三嗪的制备 向亚磷酸三乙酯中分批加入三聚氰氯，加入完毕后，升温至100°C，保温6-8h，过滤， 用石油醚洗涤滤饼，并用乙醇重结晶，即得；亚磷酸三乙酯和三聚氰氯加入的质量比为 (140-145) ： (25-30)； (2)将聚碳酸酯、氮磷系阻燃剂、协效助剂、增容剂和助剂在高速混合机中充分混合后， 使用平行双螺杆挤出机造粒，即得无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料。
9.如权利要求8所述的无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于， 步骤（1)中N，N' _二甲基磷酰基脲类的低聚物的制备，先部分加入的亚磷酸三甲酯占加 入亚磷酸三甲酯总量的30-35% ;部分加入的二羟甲基脲占加入二羟甲基脲总量的40%。
【专利摘要】本发明公开了一种无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料，是由以下重量份的原料制成的：聚碳酸酯100份、无卤膨胀型阻燃剂5-100份、增容剂1-5份、助剂0.01-3份；所述无卤膨胀型阻燃剂是由质量分数为80-99.9％的氮磷系阻燃剂和质量分数为0.1-20％的协效助剂组成；所述氮磷系阻燃剂为N,N′–二甲基磷酰基脲类的低聚物或三嗪类化合物；所述协效助剂为硼酸锌、氧化钛、氧化硅、聚硅氧烷、氧化镁、氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝或硬脂酸酯类中的一种或几种。本发明的无卤膨胀型阻燃聚碳酸酯复合材料有效提高了聚碳酸酯的阻燃性能，而且绿色环保，对环境无污染。
【IPC分类】C08K3-36, C08L69-00, C08K3-22, C08K5-5373, C08K3-38, C08K5-5393, C08K13-02, C08L55-02, C08L51-06
【公开号】CN104693770
【申请号】CN201510090200
【发明人】张金成, 张文, 陈运锋, 滕谋勇, 毕静利, 魏玮, 张超
【申请人】鲁西化工集团股份有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月27日