耐電痕性組合物、其制備方法和其制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及至少滿足某些耐電痕性要求的聚碳酸酯組合物、其制備方法和制品。滿足這些要求的組合物、方法和制品至少包含聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；和過渡金屬氧化物，例如二氧化鈦。
【專利說明】耐電痕性組合物、其制備方法和其制品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及至少滿足某些耐電痕性要求的聚碳酸酯組合物、方法和制品。
【背景技術(shù)】
[0002]聚碳酸酯(PC)和共聚碳酸酯樹脂提供了許多顯著的優(yōu)點并且被用于若干不同的商業(yè)應(yīng)用。用于電氣應(yīng)用的聚碳酸酯需要良好的阻燃性和電絕緣性能(如在漏電流下的耐電痕性)的組合。經(jīng)常通過添加阻燃添加劑來增強(qiáng)的PC的成焦性能經(jīng)常會導(dǎo)致較差的耐電痕性，從而使這些性能的組合充滿挑戰(zhàn)性。在許多情況下，還要求良好的沖擊性能以及特別是在低溫下的耐沖擊性。使用沖擊改性劑不僅可能損害耐電痕性，而且在許多情況下還損害阻燃性。因而更加具有挑戰(zhàn)性的是尋找到組合了阻燃性、耐電痕性和低溫耐沖擊性以及它們的組合的材料。因此，在本領(lǐng)域中仍需要用于電氣應(yīng)用的產(chǎn)品的各種各樣的材料，這些材料提供耐電痕性、阻燃性、和/或沖擊性能的微妙平衡，以及它們的組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]A.耐電痕性/沖擊
[0004]本發(fā)明提供了一種組合物，包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；可選地溴化有機(jī)阻燃劑；可選地氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和3.0mm的厚度下，組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液,組合物不顯示電痕。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種組合物，該組合物包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯;5wt%至45wt%的聚娃氧燒嵌段-共-聚碳酸酯；3wt%至40wt%的過渡金屬氧化物；可選地溴化有機(jī)阻燃劑；可選地氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和3.0mm的厚度下，組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕。[0006]本發(fā)明進(jìn)一步提供了控制包含含有聚碳酸酯材料的制品的電流電痕的方法，該方法包括:提供一種組合物，該組合物包含至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；可選地溴化有機(jī)阻燃劑；可選地氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和3.0mm的厚度下，組合物具有至少35千焦耳/平方米(kj/m2)的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，以及進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTMD-3638，在250V下，通過至少50滴0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕；和加工所述含聚碳Ife酷的材料以形成制品。[0007]本發(fā)明進(jìn)一步提供了包含上述聚碳酸酯配方的制品。
[0008]B.耐電痕性/FR
[0009]本發(fā)明提供了一種組合物，該組合物包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；溴化有機(jī)阻燃劑或鹵素有機(jī)阻燃劑化合物；可選地氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)UL94的方法，所述組合物具有在1.5mm、l.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm下大于0.85的p (FTP)VO可燃性等級,并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕。
[0010]本發(fā)明還提供了一種組合物，該組合物包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；5 wt%至45wt%的聚娃氧燒嵌段-共-聚碳酸酯；3wt%至40wt%的過渡金屬氧化物；lwt%至10wt%的來自溴化有機(jī)阻燃劑的溴原子；可選地O至lwt%的氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)UL94的方法,所述組合物具有在1.5mm、1.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm下的>0.85的P (FTP) VO可燃性等級，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的
0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕。
[0011 ] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了控制包含含有聚碳酸酯的材料的制品的電流的電痕的方法，該方法包括:提供一種組合物，該組合物包含至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；溴化有機(jī)阻燃劑或鹵素有機(jī)阻燃劑化合物；可選地O至lwt%的氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)UL94的方法，在1.5mm以上、1.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm之間,所述組合物具有大于0.85的p (FTP)VO可燃性等級,并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕；和加工所述含有聚碳酸酯的材料以形成制品。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步提供了包含上述聚碳酸酯配方的制品。
[0013]C.耐電痕性/沖擊/FR
[0014]本發(fā)明提供了一種組合物，該組合物包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；溴化有機(jī)阻燃劑或鹵素有機(jī)阻燃劑化合物；可選地O至lwt%的氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和厚度為3.0mm下，組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且其中，根據(jù)UL94的方法,在1.5mm、1.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm下，所述組合物具有大于0.85的P (FTP) VO可燃性等級，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種組合物，該組合物包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯;5wt%至45wt%的聚娃氧燒嵌段-共-聚碳酸酯；3wt%至40wt%的過渡金屬氧化物；lwt%至10wt%的來自溴化有機(jī)阻燃劑或包含鹵素的阻燃劑的溴原子；可選地O至lwt%的氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和厚度為3.0mm下，組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且其中，根據(jù)UL94的方法，在1.5mm、1.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm下,組合物具有大于(“>”)0.85的P (FTP)VO可燃性等級，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的
0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步提供了控制包含含有聚碳酸酯的材料的制品的電流的電痕的方法，該方法包括:提供至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；溴化有機(jī)阻燃劑或鹵素有機(jī)阻燃劑化合物；可選地O至lwt%的氟化聚烯烴；可選地賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選地含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和厚度為3.0mm下，組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且其中，根據(jù)UL94的方法，在1.5mm、1.0mm或0.8mm或在1.5mm至0.8mm下,所述組合物具有>0.85的p (FTP)VO可燃性等級，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，組合物不顯示電痕；和加工所述含有聚碳酸酯的材料以形成制品。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步提供了包含上述聚碳酸酯配方的制品。
【具體實施方式】
[0018]將電痕定義為在某些條件和某個電壓下在聚合物表面上形成導(dǎo)電通路。塑料中的電弧痕可以是在電氣應(yīng)用中使用的塑料部件中的火源，因此對于在某些電氣應(yīng)用中使用的塑料，耐電痕性往往是重要的安全要求。
[0019]耐電痕性是在某些條件和某些電壓下塑料配方抵抗電痕的能力。經(jīng)常利用確定為ASTM D-3638的測試步驟來測量模塑聚碳酸酯制品的耐電痕性。報告塑料的耐電痕性的常用方法是通過它的相比電痕化指數(shù)評級(CTI)。塑料的CTI等級表明在某些電壓下塑料耐電痕的程度。CTI評級范圍為從CT1-O至CT1-5，其中CT1-1等級指示塑料比具有較低CTI等級(例如CT1-3)的塑料更耐電痕。
[0020]如上文所述，本發(fā)明提供了組合物或源自其的制品，其專注于:至少耐電痕性和沖擊性能；至少耐電痕性和阻燃性；和至少耐電痕性、沖擊性能和阻燃性。另外，在本發(fā)明中還體現(xiàn)了控制包含聚碳酸酯的組合物的電流的電痕的方法。
[0021]下文以更具體的方式描述了上述各種要素:聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；二氧化鈦；阻燃化合物；氟化聚烯烴；添加劑；和炭黑。本發(fā)明可以包括每種要素的一個或多個方面并且可以包含除本發(fā)明中描述的那些要素以外的其它要素，只要滿足包含給定配方/樹脂的組合物/一種或多種源自其的制品的特定性能要求。
[0022]如在本說明書和所附權(quán)利要求書所使用的，除非上下文中另有明確規(guī)定，單數(shù)形式“一”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)指稱?！盎颉笔侵浮昂?或.”。
[0023]過渡金屬氧化物，例如二氧化鈦，包括堿性元素可選地加上其它化學(xué)物質(zhì)，即，其它成分如添加劑或作為涂層。在一個實施方式中，不存在其它添加劑。在另一個實施方式中，過渡金屬氧化物具有顆粒形態(tài)，沒有添加劑，并且具有無機(jī)或有機(jī)涂層。
[0024]連同本發(fā)明的其它成分來使用聚碳酸酯，例如，連同下文描述的聚硅氧烷共聚碳酸酯和過渡金屬氧化物，其一個實例是包含二氧化鈦的組合物。聚碳酸酯的量將取決于最終使用材料的必要性能特征。例如，將以加入組合物的聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的量平衡聚碳酸酯的量，例如，平衡添加聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯對耐電痕性性能的影響。另外，必須以不顯著降級聚碳酸酯材料或聚碳酸酯組合物的耐電痕性性能來選擇添加劑/其它化學(xué)物質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定聚碳酸酯的降解量而無需過多的實驗，和如在本發(fā)明中闡述的通過量化CTI值來測量耐電痕性。聚碳酸酯可以具有各種物理和化學(xué)性質(zhì)，但必須將它們加以平衡以得到所希望的結(jié)果:滿足具體的最終使用要求。
[0025]在一個實施方式中，聚碳酸酯可以是直鏈的、支鏈的聚碳酸酯或它們的組合?？梢岳镁哂幸韵率?I)的重復(fù)結(jié)構(gòu)性背景的各種類型的聚碳酸酯用于本發(fā)明/由本披露內(nèi)容所涵蓋的發(fā)明:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，其包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；過渡金屬氧化物；可選的溴化有機(jī)阻燃劑；可選的氟化聚烯烴；可選的賦予所期望的使用性能的一種或多種添加劑；和可選的含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在_30°C和厚度為3.0mm下，所述組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，所述組合物不顯示電痕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述聚碳酸酯源自至少一種或多種雙酚類并且所述雙酚類中的一種是雙酚A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元、和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其中，結(jié)構(gòu)I的E的平均值是20至60。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其中，結(jié)構(gòu)I的E的平均值是30至50。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的組合物，其中，所述過渡金屬氧化物是二氧化鈦，并且可選地其中所述二氧化鈦具有大于50nm且小于350nm的平均顆粒尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述二氧化鈦是沒有有機(jī)涂層的無機(jī)涂覆的二氧化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述二氧化鈦是具有有機(jī)涂層的有機(jī)涂覆的二氧化鈦。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合物，其中，所述有機(jī)涂層是聚硅氧烷涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的組合物，其中，基于所述組合物的總重量，所述溴化有機(jī)阻燃劑具有0.3wt%至10wt%溴原子的溴含量。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中任一項所述的組合物，其中，基于所述組合物的總重量，所述溴化有機(jī)阻燃劑具有2wt%至6wt%溴原子的溴含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的組合物，其中，所述過渡金屬氧化物是二氧化鉻。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元、和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組合物，其中，所述過渡金屬氧化物是具有大于或等于IOOnm或小于350nm平均顆粒尺寸的二氧化鈦。
15.一種組合物，包含:至少一種不是聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯的聚碳酸酯；5wt%至30wt%的聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；3wt%至40wt%的過渡金屬氧化物；可選的溴化有機(jī)阻燃劑；可選的氟化聚烯烴；可選的賦予使用性能的一種或多種添加劑；和可選的含有炭黑的材料，其中，根據(jù)IS0-180標(biāo)準(zhǔn)并使用5.5J沖擊錘，在-30°C和厚度為3.0mm下，所述組合物具有至少35kJ/m2的帶缺口懸臂梁式?jīng)_擊強(qiáng)度，并且進(jìn)一步其中，根據(jù)ASTM D-3638，在250V下，通過至少50滴的0.1%氯化銨水溶液，所述組合物不顯示電痕。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中，所述過渡金屬氧化物是二氧化鈦。
17.根據(jù)權(quán)利要求15-16中任一項所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元、和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項所述的組合物，其中，所述金屬氧化物是二氧化鈦。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項所述的組合物，其中，所述組合物包含7.5#%至25wt%的聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯；5wt%至15wt%的二氧化鈦；可選的2wt%至6wt%的溴原子或鹵素原子；和可選的0.lwt%至0.5wt%的氟化聚烯烴。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元、和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元、和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中，所述聚硅氧烷嵌段-共-聚碳酸酯源自至少雙酚A或一種或多種含二羥基芳烴單元和具有以下結(jié)構(gòu)的聚硅氧烷雙酚:


23.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的組合物，其中，基于所述組合物的總重量，所述組合物中所述炭黑的wt%是小于lwt%。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-22中任一項所述的組合物，其中，基于所述組合物的總重量，所述組合物中所述炭黑的wt%是小于0.5wt%。
25.一種制品，包含根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項所述的組合物。
26.—種絕緣材料，包含根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項所述的組合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制品，其中，所述制品選自以下至少一種:太陽能裝置、電氣接線盒、電插座、電動汽車充電器、室外電器外殼、智能電表外殼、智能電網(wǎng)功率節(jié)點、PV框架和MCB。
28.—種接線盒外殼，包含根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項所述的組合物。
29.—種控制包含含有聚碳酸酯的材料的制品的電流的電痕的方法，包括:提供根據(jù)權(quán)利要求1-24中任一項所述的組合物；和加工所述含有聚碳酸酯的材料以形成制品。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述制品選自以下至少一種:太陽能裝置、電氣接線盒、電插座、電動汽車充電器、室外電器外殼、智能電表外殼、智能電網(wǎng)功率節(jié)點、PV框架、MCB、智能電網(wǎng)功率節(jié)點。
31.一種控制包含含有聚碳酸酯的材料的制品的電流的電痕的方法，包括:提供根據(jù)權(quán)利要求1-24所述的組合物；和加工`所述含有聚碳酸酯的材料以形成制品。
【文檔編號】C08L69/00GK103459501SQ201280016781
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】卡林·范德韋特林, 羅伯特·D·范德格蘭佩爾, 杰基索爾·帕爾, 安德里斯·J·P·范茨爾, 保羅·D·西貝特 申請人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責(zé)任公司