[發(fā)明專利]聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷納米復合物的制備方法以及在阻燃聚碳酸酯中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210004328.1
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102532505A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李向梅;宋琴;楊榮杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08G64/38
• 分類號: C08G64/38;C08G64/30;C08G64/18;C08G77/448;C08K3/34;C08K3/32;C08L69/00;C08L83/10;B29C47/92;B29C45/78
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷納米復合物的制備方法以及在阻燃聚碳酸酯中的應用，屬于阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚碳酸酯(PC)具有較高的熔體粘度，加工困難，難于制作大型制品易發(fā)生應力開裂，且耐溶劑性、耐磨損性、耐沸水性較差，高溫起泡；耐老化性能很差，透明PC制品在儲存、加工及使用過程中因熱空氣老化或熱水老化，性能變壞，如沖擊強度降低、制品表面龜裂、泛黃并光澤喪失，以至于影響其制品的正常使用。PC的熱分解溫度高(310℃)，自身具有一定的阻燃性(氧指數(shù)為24％)，PC具有自熄性，燃燒時會放出二氧化碳，其阻燃性能優(yōu)于一般塑料。但為了滿足某些應用領(lǐng)域?qū)ψ枞夹缘奶厥庖?，必須對PC及其共混體(或合金)進行阻燃處理。對于PC的阻燃，目前較常采用的有以下幾種體系：(一)鹵系阻燃PC主要包括多溴二苯醚類、溴代雙酚A類、溴代高聚物及齊聚物等，但由于此類阻燃劑與環(huán)保不相容，正受到嚴重的挑戰(zhàn)和人們的審慎對待，許多國家和地區(qū)先后頒布并實施了禁用鹵系阻燃劑的禁令。(二)磷系阻燃PC，主要途徑是采用添加磷系及磷-氮系化合物，及環(huán)三膦腈衍生物等。但現(xiàn)用的磷酸酯水解穩(wěn)定性低，易揮發(fā)(多為液態(tài))，使被阻燃材料的熱性能下降，另外，磷酸酯阻燃PC易應力開裂，透明度降低，熱穩(wěn)定性惡化，高溫尺寸穩(wěn)定性欠佳。膦腈類阻燃及同時含磷和氮，且他們?yōu)楦呷埸c固體，熱穩(wěn)定性也好，如分子中含反應性官能團，還能與PC上的基團反應，所以近幾年備受人們的注目，近三年有不少關(guān)于膦腈作為PC阻燃劑的專利發(fā)表，但此類阻燃系統(tǒng)尚處于研制階段，一些問題尚待解決，也許有工業(yè)化的可能。(三)含硫阻燃劑阻燃PC，如芳香族磺酸鹽(堿金屬或堿土金屬)及全氟烷基磺酸鹽(與聚四氟乙烯并用)，此技術(shù)早已見于上世紀70年代早期的美國專利(USP?3,775,367)，但其阻燃的聚碳酸酯透明性和耐熱性有所變化。另外，磺酸鹽能促使聚碳酸酯分解，使其阻燃的聚碳酸酯熱穩(wěn)定性明顯降低。而且單獨使用存在阻燃級別不一致或不可靠的現(xiàn)象，需與其它阻燃劑(比如鹵系)協(xié)同使用；同時磺酸鹽阻燃PC的機理尚未完全明了。(四)硅化合物阻燃PC，包括支化的及未支化的聚硅氧烷，5％的用量可使PC的氧指數(shù)達33％～40％，UL94阻燃等級達V-0級。USP?6,518,357描述了一種硅倍半氧烷阻燃PC的制備方法，包括聚苯基甲基硅氧烷、苯基硅倍半氧烷與二甲基硅氧烷共聚物、聚苯基乙烯基硅倍半氧烷三種不同的硅化合物，添加量在1％～5％之間，與磺酸鹽類協(xié)同使PC達到了UL94V-0級，其中尤其以后兩種硅倍半氧烷與磺酸鹽類協(xié)同阻燃PC效果最好，硅化合物添加量1％，二苯基磺酸鉀磺酸鹽添加量為0.3％，1.6mm厚度的PC可達UL94V-0級。文獻中(Polymer?Degradation?and?Stability?93(2008)627～639)也報道了添加2％的苯基三硅醇低聚硅倍半氧烷也可將PC的最大熱釋放速率從492kW/m2降低到267kW/m2。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了進一步提高聚碳酸酯的阻燃效果，提出聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷納米復合物的制備方法以及在阻燃聚碳酸酯中的應用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷納米復合物的制備方法，具體步驟為：

1)將聚二甲基硅氧烷(PDMS)、碳酸二苯酯(DPC)和氯化鎂(MgCl₂)催化劑加入到反應容器中，惰性氣體保護，攪拌，加熱進行熔融酯交換反應，反應結(jié)束后將產(chǎn)物降溫至60～80℃；

2)將步驟1)中降溫后的產(chǎn)物中加入雙酚A，惰性氣體保護，攪拌，加熱進行縮聚反應；加熱進行縮聚反應的程序控制為：第一階段，加熱至150～170℃，保溫40～60min；第二階段，升溫至171～200℃，保溫40～60min；第三階段，升溫至240～270℃，抽真空，反應15～30min；然后加入納米材料，繼續(xù)進行反應，反應25～40min；

3)將步驟2)得到的產(chǎn)物加入到二氯甲烷中，然后再用無水乙醇進行洗滌，過濾，將濾餅進行干燥，得到聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷納米復合物。

上述步驟1)中碳酸二苯酯(DPC)、氯化鎂(MgCl₂)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的質(zhì)量比為50～70∶3～10∶1；加熱溫度為150～180℃，加熱時間為10～50min；

上述步驟2)中加入的雙酚A的質(zhì)量與步驟1)中加入的碳酸二苯酯的質(zhì)量比為1∶1～1.5；

上述步驟2)中加入的納米材料與步驟1)中加入的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為26～52∶1；