[發(fā)明專利]一種無鹵阻燃增強(qiáng)PC/AES合金及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107189393A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高山俊;易娟;劉俊威
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L51/04;C08L51/06;C08L27/18;C08K13/06;C08K5/372;C08K5/523;C08K9/06;C08K3/34;C08K5/20;C08K5/526
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮,官群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種無鹵阻燃增強(qiáng)PC/AES合金及其制備方法。

背景技術(shù)

聚碳酸酯(PC)是一種性能優(yōu)異的工程塑料，因其具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐高溫性能而被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，然而，另一方面，聚碳酸酯也存在著流動(dòng)性差、缺口敏感、易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力開裂等缺點(diǎn)。AES樹脂是苯乙烯一丙烯腈一三元乙丙橡膠的三元共聚物，AES樹脂中EPDM(三元乙丙橡膠)分子鏈雙鍵含量少，故其在耐候性、沖擊強(qiáng)度等方面優(yōu)于ABS樹脂，PC/AES合金可以實(shí)現(xiàn)兩種樹脂的優(yōu)勢互補(bǔ)，得到綜合力學(xué)性能優(yōu)異且易于加工成型的合金材料。

PC/AES合金的阻燃性也是人們近年來研究的熱點(diǎn)，隨著人們生活水平的日益提高，社會(huì)對于材料的燃燒性能要求也更加嚴(yán)格。AES樹脂與PC的阻燃級別是UL94-HB，自身并不具備很好的阻燃性能，其合金的阻燃級別也不高，利用不同阻燃體系可以提高PC/AES合金的阻燃特性。傳統(tǒng)的鹵系阻燃帶來的危害日益引起人們的重視，如用溴系阻燃劑阻燃的PC/AES合金燃燒時(shí)生成較多的腐蝕性氣體和煙霧。近些年來國內(nèi)外的研究方向主要為無鹵阻燃體系。對于PC/AES合金，無鹵阻燃體系主要有磷系阻燃劑(磷酸三苯酯、雙酚A雙磷酸二苯酯等)、硅系阻燃劑(甲基苯基硅氧烷、無機(jī)硅酸鹽等)、膨脹型阻燃體系等。目前無鹵阻燃PC/AES合金存在的主要問題為阻燃合金的綜合力學(xué)性能較低，特別是抗沖擊性能下降明顯，阻燃合金燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧與熔滴，阻燃效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種無鹵阻燃增強(qiáng)PC/AES合金及其制備方法，采用季銨鹽復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑改性蒙脫土協(xié)同雙酚A-雙(磷酸二苯酯)(BDP)對PC/AES合金進(jìn)行阻燃增強(qiáng)，同時(shí)分別采用相容劑、潤滑劑等對其進(jìn)行增容改性，所得PC/AES合金阻燃效率高，綜合力學(xué)性能好，并能防止大量熔滴生成。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種無鹵阻燃增強(qiáng)PC/AES合金，該合金由以下質(zhì)量份的原料組成：PC 55-65份，AES 10-25份，相容劑4-12份，無鹵復(fù)配阻燃劑16-20份，抗滴落劑0.5-1份，潤滑劑0.1-0.5份，抗氧劑0.1-0.5份；

所述無鹵復(fù)配阻燃劑由雙酚A-雙(磷酸二苯酯)(BDP)與季銨鹽復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑改性蒙脫土按質(zhì)量比3-9:1混合得到；

所述季銨鹽復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑改性蒙脫土的制備方法為：

1)將鈉基蒙脫土分散于去離子水中，離心去除雜質(zhì)，用HCl溶液調(diào)節(jié)pH＝6，最后用去離子水沖洗至無Cl^-存在，隨后加入1.1倍陽離子交換含量的十八烷基三甲基溴化銨對鈉基蒙脫土進(jìn)行陽離子交換，在60-80℃條件下劇烈反應(yīng)4h，然后經(jīng)過濾、去離子水洗滌、干燥處理得到季銨鹽改性蒙脫土；

2)將步驟1)所得季銨鹽改性蒙脫土分散于水中，調(diào)節(jié)pH＝4，隨后加入1.1倍陽離子交換量的硅烷偶聯(lián)劑于60-80℃條件下劇烈反應(yīng)4h，經(jīng)過濾、去離子水洗滌，再經(jīng)干燥即得到季銨鹽復(fù)配硅烷偶聯(lián)劑改性蒙脫土。

所述BDP的含磷量為8.9％，為淡黃色透明液體，相對密度1.26g/cm³(20℃)，粘度為13000mPa·s(25℃)；

優(yōu)選的是，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH108(3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷)。KH108為無色透明液體，分子量為232g/mol，含氮量12.10％。十八烷基三甲基溴化銨分子量為392.5g/mol。

優(yōu)選的是，所述鈉基蒙脫土的陽離子交換容量為100mmol/100g。

有機(jī)磷系阻燃劑BDP與PC/AES合金體系具有良好的相容性，同時(shí)雙酚A雙(磷酸二苯酯)BDP為液相阻燃劑，對于合金具有很好的增塑作用，可以提高合金的加工性能。通過對阻燃合金熱失重分析得到，BDP阻燃增強(qiáng)合金的主要機(jī)理同時(shí)具有氣相與凝聚相阻燃，可以提高合金第二階段PC相的熱降解溫度，同時(shí)800℃下殘?zhí)剂吭黾印DP受熱產(chǎn)生PO·自由基，它可以捕獲H·與HO·自由基，從而抑制燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，達(dá)到氣相阻燃目的。鈉基蒙脫土經(jīng)過有機(jī)改性后與高分子合金基體相容性增強(qiáng)，基體插入蒙脫土層間，可以抑制分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)合金的熱穩(wěn)定性；同時(shí)蒙脫土受熱會(huì)形成SI-O或SI-C鍵包覆于合金的表面，阻止熱量的釋放與氧氣的進(jìn)入。本發(fā)明利用有機(jī)磷系阻燃劑BDP氣相阻燃增強(qiáng)PC/AES合金，同時(shí)促進(jìn)有機(jī)炭層的形成，利用無機(jī)納米硅酸有機(jī)改性蒙脫土抑制分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)表面炭層的穩(wěn)定，制備磷-硅高效無鹵阻燃PC/AES合金。