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无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物

阅读：539发布：2021-03-01

IPRDB可以提供无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物。该无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物包含98.55～99.65wt％的聚碳酸酯树脂、0.05～0.5wt％的全氟烷基磺酸盐(perfluoroalkane sulfonate)、0.2～1.0wt％的丙烯酸改性聚四氟乙烯(acrylic Modified Polytetrafluoroethylene)。本发明作为环保材料，具有非常优异的阻燃性，不仅色彩表现度自如，而且不会降低既有物性。，下面是无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物，其特征在于包含：

98.55～99.65wt％的聚碳酸酯树脂；

05～0.5wt％的全氟烷基磺酸盐；及

2～1.0wt％的丙烯酸改性聚四氟乙烯。

2.根据权利要求1所述的无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物，其特征在于：上述全氟烷基磺酸盐为全氟丁基磺酸钾。

说明书全文

技术领域

本发明涉及无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物。详言之，本发明涉及一种阻燃剂，其含有全氟烷基磺酸盐及丙烯酸改性聚四氟乙烯。

背景技术

通常聚碳酸酯树脂是热塑性塑料，由于其优异的刚性和透明度，常用于电子/电器及汽车等领域的多种商业化用途。但聚碳酸酯树脂并不是绝对的难燃性材料，在高温条件下，滴下熔融物质，可点燃周围物质。因而，为了在各种用途中安全使用聚碳酸酯树脂，需要加入抑止上述物质可燃性的添加剂。
美国专利第3,971,756号、第4,028,297号、第4,110,299号、第 4,130,530号、第4,303,575、第4,335,038、第4,552,911号、第4,916,194 号、第5,218,027号及第5,508,323号中记载有阻燃性及防滴落的聚碳酸酯树脂组成物。虽然介绍了上述多种组成物，但是目前还需要改善阻燃性聚碳酸酯树脂组成物。
商业化中广为使用的无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物添加剂为有机盐，常用磺酸盐。例如全氟烷基磺酸盐，比如全氟丁基磺酸钾 (potassium perfluorobutane sulfonate)(又称KPFBS，Rimar盐(Rimar salt)，韩国专利申请第10-2002-7016369号)，邻苯二胺磺酸钾 (potassium diphenylsulfone sulfonate)(KSS)与聚碳酸酯树脂混合后，生成透明组成物。美国专利第3,775,367号中公开有聚碳酸酯树脂中的全氟烷基磺酸盐所起的作用。但是只使用这种物质所能获得的优点其局限性较大，其阻燃性也有一定的限制，实际上为了提高这些加入添加剂。既保持聚碳酸酯组成物的透明性，又提高上述组成物的阻燃性，当前采用的方法是添加有机卤素添加剂。但是溴(brome)、氯 (Chlorine)等卤素阻燃剂不能满足ECO环保标准，因为环保标准中禁止使用溴(brome)或氯(Chlorine)等卤素物质。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种制造刚性和透明性优异、环保、低成本的无卤素聚碳酸酯树脂组成物。
本发明的上述目的及其他目的通过以下说明能够全部实现。
本发明的目的在于提供一种无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物，该组成物含有98.55～99.65wt％的聚碳酸酯树脂，0.05～0.5wt％的全氟烷基磺酸盐(perfluoroalkane sulfonate)，0.2～1.0wt％的丙烯酸改性聚四氟乙烯(acrylic Modified Polytetrafluoroethylene)。
上述全氟烷基磺酸盐优选为全氟丁基磺酸钾(potassium perfluorobutane sulfonate)。
发明效果
本发明中的无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物是非但不包含卤素 (从环保角度考虑，被禁止使用)，同时不包含属于无卤素—磷的环保材料，具有高效的阻燃性，颜色表现自如。无卤素聚碳酸酯树脂组成物不存在降低物性及增加费用的问题，是一种有益的发明。
上述内容中本发明已围绕具体实施例详细说明，所属领域的技术人员非常清楚在本发明的范畴及技术范围内，可进行多种变形及改进。这些变形及改进理所当然地属于本发明的专利申请范围内。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。
本发明涉及无卤素阻燃性聚碳酸酯树脂组成物。上述组成物中使用的聚碳酸酯可分为任意等级，可通过现有方法制造。
本发明中的聚碳酸酯树脂组成物是，向聚碳酸酯树脂中添加阻燃成分混合而成。上述阻燃成分可使用全氟烷基磺酸盐及丙烯酸改性聚四氟乙烯。上述的全氟烷基磺酸盐可使用全氟丁基磺酸钾。
本发明中使用的全氟烷基磺酸盐记载于美国专利第3,775,367号。这种物质中最常用的是多数的阻燃剂制造商制得的可用于商业用途的全氟丁基磺酸钾。组成物中通过添加一定量的全氟烷基磺酸盐来提高阻燃性。通常，以组成物的总重量为基准，占0.05至0.5wt％，超过此范围反而无法改善透明性和阻燃性。本发明中使用DIC公司的全氟丁基磺酸钾(KPFBS)。
本发明的组成物中含有一定量的丙烯酸改性聚四氟乙烯，它在与全氟烷基磺酸盐共存的条件下可提高阻燃性。通常以组成物的总重量为基准，按照防火标准(UL-94V-0标准)添加0.2～1.0wt％。如超出此范围可能发生滴落(Dripping)现象或者加重材料本身的膨胀 (Swelling)现象，反而对阻燃性和其他物性造成不好的影响。
上述全氟烷基磺酸盐及丙烯酸改性聚四氟乙烯在双螺杆挤出机中与熔融的聚碳酸酯混合，可按照产品所需形态挤出成型或注射成型。例如，可以将包含全氟烷基磺酸盐及丙烯酸改性聚四氟乙烯的阻燃剂组成物添加到聚碳酸酯中。
本发明的聚碳酸酯树脂组成物中的各物质重量比例为聚碳酸酯树脂98.55～99.65wt％，优选98.95～99.50wt％；全氟烷基磺酸盐0.05～ 0.5wt％，优选0.05～0.1wt％；丙烯酸改性聚四氟乙烯0.2～1.0wt ％，优选0.2～0.7wt％。根据阻燃标准(UL-94V-0标准1.5mm， 1.0mm)，制造出具有半透明光学特点的聚碳酸酯树脂组成物。
本发明中使用的丙烯酸改性聚四氟乙烯为MRC公司的丙烯酸改性PTFE(注册商标Metablen A-3800，A-3000)，是一种表面可分散性优异的PTFE产品。
本发明中的半透明性是指光可透过特定物质，但光被物质中的少量的不透明粒子反射，其物质背后的物体相对于透明状态不是很清晰的性质。因而微弱的半透明性甚至较高的半透明性是随着物质中的不透明粒子的浓度而改变。但是，半透明的物质也可以透过光。只是透明物质不存在反射或散射，如同玻璃，光可以全部透过。
本发明中的透明程度分为三个(0：透明～2：半透明)阶段，在每个阶段，透明度降低时，半透明度则增加。
(0)透明(完全透明，像玻璃或纯粹的聚碳酸酯光可以完全透过。)
(1)最低程度的半透明(几乎透明)
(2)半透明(牛奶色或还算透明)
上述(0)～(2)项中的组成物是本发明要申请的内容。即，将 UL-94V-0标准1.5mm，1.0mm的阻燃厚度的上述物质试片置于普通文件上方，且能够正常阅读。上述物质用于手机、计算机、显示器、打印机及各种OA机器等电子/电器配件时，可用肉眼确认装置内部。
本发明中的组成物具有半透明特性最佳组合的特点，属于上述的 (0)～(2)项。特别优先的组成物符合UL-94V-0标准，属于更薄的 (1)～(2)范围。
本发明的聚碳酸酯树脂组成物可加入本领域技术人员公知的添加剂，这些添加剂包括稳定剂、脱模剂、光稳定剂、热稳定剂、颜料和染料等，但并不仅限于此。
以下，通过实施例更加详细地说明本发明，但本发明并非限定在实施例的技术方案。
实施例1～9
按照表1～表3的组成成分及含量比例，利用高速混合器(Super Mixer)混合均匀后，在250～290℃温度下用程序文件(process file) 利用双螺杆挤出机(twin screw extruder)挤出成型，再截断成颗粒状 (pellet)。颗粒状(Pellet)样品在约280～300℃温度下注射成型，在常温下充分调节(Conditioning)后制造试片。用以下方法测定试片的物性，其结果列于表1～3中。另外，如上述可加入已知添加剂，使用量相对于组成物总重量为0.25wt％。
上述试片以评价其阻燃性为目的，根据不同含量的全氟丁基磺酸钾及丙烯酸改性聚四氟乙烯挤出成型出聚碳酸酯树脂组成物，按照一定规格(ASTM规格)制成条状(Bar)试片。
◎拉伸强度(kg/cm2)及伸长率(％)：根据ASTM D638方法测定。
◎弯曲强度(kg/cm2)及弯曲模量(kg/cm2)：根据ASTM D790 方法测定。
◎Notch Izod冲击强度(kgf.cm/cm)：根据ASTM D256方法测定。
◎热变形温度(HDT，度)：用18.6kgf/cm2的载荷，根据ASTM D648 方法测定。
◎流动指数(MFR，g/10min)：根据ASTM D1238的方法，在300 ℃，1.2kgf的条件下测定。
◎阻燃性：根据美国保险商实验室(UL：Underwriter′s Laboratories) 指定的UL-94防火实验方法测定。垂直固定一定长度的试片，点燃火花10秒钟(点火源)，从燃烧时间和滴落性评价阻燃性。燃烧时间为挪开火花(点火源)后，试片继续有焰燃烧的时间。滴落造成的棉花点燃距离试片下端约300mm处放置的标识用棉花因试片的滴落点燃与否，阻燃性等级通常按照下表分类。
区分 V2 V1 V0 各样品1次/2次燃烧时间 30秒以下 30秒以下 10秒以下 5个样品的全部燃烧时间 250秒以下 250秒以下 50秒以下滴落造成的棉花点燃与否有无无
比较例1～4
采用表1～3中所示的组成成分和含量，制造同实施例相同的试片。检测其物性，把结果记录在表1～3。
                 【表1】

拉伸强度50mm/min 623 626 629 627 625 伸长率 >100 >100 >100 >100 >100 弯曲强度10mm/min 973 978 978 980 981
弯曲模量 22157 22234 22078 22009 21994 冲击强度3.2mm 78 79 79 78 76 热变形温度 18.5kgf/cm2 136 135 136 136 134 流动指数 300℃/1.2kfg 10.4 10.1 10.2 10.1 10.8 UL94阻燃1.5mm 透明性3.0mm V-0 1(半透明) V—0 2(半透明) V-0 1(半透明) V—0 2(半透明) V-0 1(半透明) V—0 2(半透明) V-0 1(半透明) V—0 2(半透明) V-2 0(透明) V—0 0(透明)
                  【表2】

拉伸强度50mm/min 659 657 668 664 伸长率 >100 >100 >100 >100 弯曲强度10mm/min 1007 1012 1016 1026 弯曲模量 23220 23356 23491 23864 冲击强度3.2mm 82 82 81 83 热变形温度 18.5kgf/cm2 134 134 135 136 流动指数 300℃/1.2kfg 8.5 8.8 9.3 9.1 UL94阻燃1.5mm 透明性1.0mm V-0 2(半透明) V—0 2(半透明) V-0 2(半透明) V—0 2(半透明) V-2 1(半透明) V—2 1(半透明) V-2 1(半透明) V—2 1(半透明)
            【表3】

拉伸强度50mm/min 637 629 645 647 伸长率 >100 >100 >100 >100 弯曲强度10mm/min 1006 1003 1008 1010 弯曲模量 23500 23252 23670 23648 冲击强度3.2mm 78 82 80 81 热变形温度 18.5kgf/cm2 133 135 134 135 流动指数300℃/1.2kfg 10.4 9.8 9.3 10.9 UL94防火透明性1.0mm V-0 1(半透明) V-0 2(半透明) V-0 2(半透明) V-2 0(透明)
如上述表1～3所述，实施例1～9与比较例1～4相比，在阻燃性方面显示出显著的改进。即使不能准确理解作用机制，从邻苯二胺磺酸钾及丙烯酸改性聚四氟乙烯中未观察到相似的现象来看，上述结果表明是在添加的阻燃剂成分的向上协同作用(Synergy)下实现的。并且，根据本发明的阻燃性聚碳酸酯树脂组成物的阻燃厚度(1.5mm. 1.0mm)相应的防火等级(UL—94 V-0标准)，生成了半透明的聚碳酸酯。同时，如实施例1～9的结果，组成物表现出卓越的阻燃性、优秀的机械性能及光学特点的极佳组合。

标题	发布/更新时间	阅读量
阻燃性聚酯-专利编号CN104610537A	2020-05-11	748
阻燃性聚酯-专利编号CN106947070A	2020-05-11	904
阻燃性合成皮革-专利编号CN104364439B	2020-05-12	696
阻燃性双轴缆线-专利编号CN105308689A	2020-05-12	380
阻燃性合成皮革-专利编号CN104364439A	2020-05-13	1056
阻燃性聚酯-专利编号CN104610537B	2020-05-12	796
一种阻燃性橡胶-专利编号CN104045953A	2020-05-13	908
一种阻燃性塑胶-专利编号CN103264562A	2020-05-13	695
阻燃性聚酯-专利编号CN105637025A	2020-05-11	593
阻燃性聚酯-专利编号CN105637025B	2020-05-11	102

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