具有高鉛筆硬度的阻燃性聚碳酸酯組合物的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了阻燃性聚碳酸酯組合物，其呈現(xiàn)出抗沖擊性、耐熱性、和鉛筆硬度的平衡。
【專利說(shuō)明】具有高鉛筆硬度的阻燃性聚碳酸酯組合物

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及具有高鉛筆硬度的阻燃性聚碳酸酯組合物。

【背景技術(shù)】
[0002]可制備現(xiàn)代聚碳酸酯組合物，以呈現(xiàn)出良好的抗沖擊性、耐熱性和阻燃性，但是這些材料通常存在較差的鉛筆硬度。可向聚碳酸酯材料中添加聚(甲基丙烯酸甲酯)以提高鉛筆硬度，但是，只有在阻燃性顯著損失的情況下才能實(shí)現(xiàn)這樣的提高。因此，對(duì)于具有提高的鉛筆硬度，并且保持良好的抗沖擊性、耐熱性和阻燃性能的阻燃性聚碳酸酯材料存在需要。本公開(kāi)的組合物和方法滿足這些需要和其他需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本公開(kāi)的目的，如在此實(shí)施和廣泛描述的，在一個(gè)方面，本公開(kāi)涉及阻燃性聚碳酸酯組合物，且具體地涉及無(wú)磷阻燃性聚碳酸酯組合物。
[0004]在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供包含約0.5wt.%至約99.5wt.%的包含聚碳酸酯、硅酮-聚碳酸酯共聚物、或它們的組合的第一聚合物組分；精細(xì)二氧化硅；約0?七％至約30wt.%的包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、或它們的組合的第二聚合物組分；和約0.5wt.%至25wt.%的阻燃劑添加劑(阻燃添加劑，flame retardant additive)的組合物。
[0005]本公開(kāi)的另外的方面部分地在下面的說(shuō)明中闡述，并且部分地從說(shuō)明中顯而易見(jiàn)，或可通過(guò)本公開(kāi)的實(shí)踐得知。本公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)在所附權(quán)利要求中具體指出的要素和組合而實(shí)現(xiàn)和獲得。應(yīng)理解，前面的一般性說(shuō)明和下面的詳細(xì)說(shuō)明都僅為示例性和解釋性的，且并不限制權(quán)利要求。

【具體實(shí)施方式】
[0006]通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述和包括在其中的實(shí)例可更容易地理解本公開(kāi)。
[0007]在公開(kāi)和描述本發(fā)明化合物、組合物、制品、系統(tǒng)、設(shè)備、和/或方法之前，應(yīng)理解，除非另外規(guī)定，它們并不局限于具體的合成方法，或除非另外規(guī)定，并不局限于特定的試劑，當(dāng)然，這些都可變化。還應(yīng)理解，在此使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體方面的目的，并不旨在進(jìn)行限制。盡管，在本公開(kāi)的實(shí)踐或測(cè)試中可使用與在此描述的那些相似或等效的任何方法和材料，下文將描述實(shí)例方法和材料。
[0008]在此提及的所有出版物以參考的方式并入本文，以公開(kāi)和描述與所引用的出版物相關(guān)的方法和/或材料。
[0009]定義如下。除非另外定義，在此使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本公開(kāi)所屬本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同含義。盡管，在本公開(kāi)的實(shí)踐或測(cè)試中可使用與在此說(shuō)明的那些相似或等效的任何方法和材料，下文將描述實(shí)例方法和材料。
[0010]除非上下文另外明確地說(shuō)明，否則如在本說(shuō)明書以及所附權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式“一種”、“一個(gè)”、以及“該”包括復(fù)數(shù)指示物。因此，例如，提及“酮”包含兩種或更多種酮的混合物。“或”表示“和/或”。
[0011]范圍可在此表示為從“約”一個(gè)特定值，和/或至“約”另外一個(gè)特定值。當(dāng)表示這樣的范圍時(shí)，另一方面包括從一個(gè)特定值和/或至另一個(gè)特定值。類似地，當(dāng)通過(guò)使用前置詞“約”將值表示為近似值時(shí)，應(yīng)理解，特定的值形成另一方面。應(yīng)進(jìn)一步理解，每個(gè)范圍的端點(diǎn)顯著地與另一個(gè)端點(diǎn)相關(guān)，并且獨(dú)立于另一個(gè)端點(diǎn)。還應(yīng)理解，在此公開(kāi)了很多值，并且，每個(gè)值在此還公開(kāi)為除了該值自身以外“約”該特定值。例如公開(kāi)了值“10”，那么也就公開(kāi)了“約10”。還應(yīng)理解，還公開(kāi)了兩個(gè)特定單元之間的每個(gè)單元。例如，如果公開(kāi)了 10和15，那么也公開(kāi)了 11、12、13和14。
[0012]如在此使用，術(shù)語(yǔ)“可選的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情況可以發(fā)生或不發(fā)生，且說(shuō)明書包含所述事件或情況發(fā)生的狀況和沒(méi)有發(fā)生的狀況。例如，短語(yǔ)“可選取代的烷基”表示烷基團(tuán)可以或不可以被取代，并且說(shuō)明書包括取代的和未取代的烷基。
[0013]如在此使用的，“組合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等?；衔锊捎脴?biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)命名法來(lái)描述。例如，沒(méi)有被任何指定基團(tuán)取代的任何位置應(yīng)理解為其化合價(jià)已經(jīng)被指定的鍵，或氫原子填充。不在兩個(gè)字母或符號(hào)之間的破折號(hào)用于表明取代基的連接點(diǎn)。例如，-CHO通過(guò)羰基基團(tuán)的碳連接。
[0014]公開(kāi)了有待用于制備本公開(kāi)的組合物的組分以及有待用于在此公開(kāi)的方法中的組合物本身。在此公開(kāi)了這些和其他材料，且應(yīng)理解，當(dāng)這些材料的組合、子集、相互作用、組群等被公開(kāi)時(shí)，并且同時(shí)，這些化合物的每個(gè)不同個(gè)體和集體的組合和排列的具體的提及不可明確地公開(kāi)時(shí)，每一個(gè)都在此具體地考慮和描述。例如，如果公開(kāi)和討論特定的化合物，并且討論了可對(duì)包含化合物的許多分子做出的許多修改，除非明確指明相反，具體地考慮了化合物和可能的修改的每一種以及所有的組合和排列。因此，如果公開(kāi)了一類分子A、B、和C以及公開(kāi)了一類分子D、E和F以及組合分子，A-D的實(shí)例，那么即使每一個(gè)不是單獨(dú)地列舉，每一個(gè)單獨(dú)地和集體地考慮為表示組合，認(rèn)為公開(kāi)了 A-E、A-F、B-D、B-E、B_F、C-D、C-E和C-F。同樣地，也公開(kāi)了這些的任何子集或組合。因此，例如，認(rèn)為公開(kāi)了 A-E、B-F和C-E的子群。該概念應(yīng)用于包括，但不局限于，制備和使用本公開(kāi)組合物的方法中的步驟的本申請(qǐng)的所有方面。因此，如果有多種可執(zhí)行的額外步驟，應(yīng)理解，這些額外的步驟的每一個(gè)可以使用本公開(kāi)方法的任一具體方面或方面的組合來(lái)執(zhí)行。
[0015]在說(shuō)明書和結(jié)論性的權(quán)利要求中提及組合物或制品中的特定的元素或組分的重量份數(shù)，是指組合物或制品中的元素或組分和任何其他元素或組分之間的重量關(guān)系，用重量份數(shù)表示。因此，在含有2重量份數(shù)的組分X和5重量份數(shù)的組分Y的化合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且不管額外的組分是否包含在化合物內(nèi)，都以這樣的比例存在。
[0016]除非明確指出相反，否則組分的重量百分?jǐn)?shù)是基于其中包含組分的制劑或組合物的總重量。
[0017]如在說(shuō)明書和結(jié)論性的權(quán)利要求中使用的化學(xué)物質(zhì)的殘基，是指在特定反應(yīng)方案或隨后的制劑或化學(xué)產(chǎn)物中的化學(xué)物質(zhì)的最終產(chǎn)物的部分，而不管該部分是否實(shí)際上由化學(xué)物質(zhì)獲得。因此，聚酯中的乙二醇?xì)埢侵妇埘ブ幸粋€(gè)或多個(gè)-OCH2CH2O-單元，不管乙二醇是否用于制備聚酯。類似地，聚酯中的癸二酸殘基是指聚酯中的一個(gè)或多個(gè)-CO(CH2)8CO-部分，不管殘基是否通過(guò)癸二酸或其酯反應(yīng)以獲得聚酯而獲得。
[0018]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“烷基基團(tuán)”為支鏈或無(wú)支鏈的I至24個(gè)碳原子的飽和烴基團(tuán)，如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戍基、己基、庚基、羊基、癸基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基等?！暗图?jí)烷基”基團(tuán)為含有I至6個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)。
[0019]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“烷氧基”為通過(guò)單個(gè)的、末端醚鍵結(jié)合的烷基基團(tuán)；即，“烷氧基”基團(tuán)可定義為-0R，其中R為如上述定義的烷基?！暗图?jí)烷氧基”基團(tuán)為含有I到6個(gè)碳原子的烷氧基基團(tuán)。
[0020]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“烯基基團(tuán)”為具有2至24個(gè)碳原子以及含有至少一個(gè)碳-碳雙鍵的結(jié)構(gòu)式的烴基。非對(duì)稱結(jié)構(gòu)如(AB)C = C(CD)旨在包括E和Z異構(gòu)體。這可以在其中存在不對(duì)稱烯烴的本文的結(jié)構(gòu)式中推測(cè)，或通過(guò)鍵符號(hào)C明確地表明。
[0021]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“炔基基團(tuán)”為具有2至24個(gè)碳原子以及含有至少一個(gè)碳-碳三鍵的結(jié)構(gòu)式的烴基。
[0022]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“芳基基團(tuán)”為任何碳基芳族基團(tuán)，包含，但不局限于，苯、萘等。術(shù)語(yǔ)“芳族”也包含“雜芳基”，其定義為具有接合在芳族基團(tuán)環(huán)內(nèi)的至少一個(gè)雜原子的芳族基團(tuán)。雜原子的實(shí)例包括，但不局限于，氮、氧、硫和磷。芳基基團(tuán)可為取代或未取代的。芳基基團(tuán)可以用一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)取代，包括，但不局限于烷基、炔基、烯基、芳基、鹵化物、硝基、氣基、酷、麗、醒、羥基、竣酸或烷氧基。
[0023]如在此使用的， 術(shù)語(yǔ)“環(huán)烷基基團(tuán)”為由至少三個(gè)碳原子組成的非芳族碳基環(huán)。環(huán)烷基基團(tuán)的實(shí)例包括，但不局限于，環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等。術(shù)語(yǔ)“雜環(huán)烷基基團(tuán)”為如上定義的環(huán)烷基基團(tuán)，其中環(huán)中至少一個(gè)碳原子被雜原子取代，例如，但不局限于，氮、氧、硫或磷。
[0024]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“芳烷基”為具有連接至芳族基團(tuán)的如上定義的烷基，炔基或烯基基團(tuán)的芳基基團(tuán)。芳烷基基團(tuán)的實(shí)例為芐基基團(tuán)。
[0025]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“羥烷基基團(tuán)”為至少一個(gè)氫原子被羥基基團(tuán)取代的上面描述的烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環(huán)烷基、鹵代烷基或雜環(huán)烷基基團(tuán)。
[0026]術(shù)語(yǔ)“烷氧基烷基基團(tuán)”定義為至少一個(gè)氫原子被上述的烷氧基基團(tuán)取代的上面描述的烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環(huán)烷基、鹵代烷基或雜環(huán)烷基基團(tuán)。
[0027]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“酯”由式-C(O)OA表示，其中A可為上面描述的烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基基團(tuán)。
[0028]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“碳酸酯基團(tuán)”由式-OC(O)OR表示，其中R可為上述的氫、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環(huán)烷基、鹵代烷基或雜環(huán)烷基基團(tuán)。
[0029]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“羧酸”由式-C(O)OH表示。
[0030]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“醛”由式-C(O)H表示。
[0031]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“酮基團(tuán)”由式-C(O)R表示，其中R為上面描述的烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環(huán)烷基、鹵代烷基或雜環(huán)烷基基團(tuán)。
[0032]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“羰基基團(tuán)”由式C = O表示。
[0033]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“醚”由式AOA1表示，其中A和A1可獨(dú)立地為上面描述的烷基、鹵代烷基、烯基、炔基、芳基、雜芳基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、雜環(huán)烷基或雜環(huán)烯基基團(tuán)。
[0034]如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“磺基-氧代基團(tuán)”由式_S(0)2R、-OS (O)2R、或-OS (O)2OR表示，其中R可為上面描述的氫、烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、環(huán)烷基、鹵代烷基、或雜環(huán)烷基基團(tuán)。
[0035]除非明確指出相反，否則貫穿說(shuō)明書使用的組分和材料的術(shù)語(yǔ)連同說(shuō)明和來(lái)源一起列于下面表1中。
[0036]表1:使用的原材料
[0037]

【權(quán)利要求】
1.一種組合物，包含: a)從約0.5wt.%至約99.5wt.%的第一聚合物組分,其包含聚碳酸酯、娃酮-聚碳酸酯共聚物、或它們的組合； b)精細(xì)二氧化硅； c)從約Owt.%至約30wt.%的第二聚合物組分,其包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、或它們的組合；和 d)從約0.5wt.%至約25wt.%的阻燃劑添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述第一聚合物組分包含聚碳酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述第一聚合物組分包含硅酮-聚碳酸酯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的組合物,包含從約50wt.%至約75wt.%的所述第一聚合物組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述精細(xì)二氧化硅包含氣相二氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述精細(xì)二氧化硅具有小于約10nm的平均粒徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述精細(xì)二氧化硅具有約12nm的平均粒徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述精細(xì)二氧化硅的至少一部分包含布置在其表面上的三甲基官能團(tuán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的組合物，包含從約0.3wt.%至約2wt.%的精細(xì)二氧化硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述第二聚合物組分包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的組合物，其中所述第二聚合物組分進(jìn)一步包含聚(甲基丙烯酸甲酯)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述第二聚合物組分包含丙烯腈-乙烯-苯乙烯。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合物，其中所述第二聚合物組分進(jìn)一步包含聚(甲基丙烯酸甲酯)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的組合物,包含從約15wt.%至約18.5wt.%的所述第二聚合物組分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述阻燃劑添加劑包含雙酚A二磷酸酯。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的組合物，具有在最高達(dá)1.7mm厚度下VO的阻燃性等級(jí)并且具有在500g下B或更硬的鉛筆硬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的組合物，具有在最高達(dá)1.7mm厚度下VO的阻燃性等級(jí)、至少80J/m的缺口 IZOD沖擊等級(jí)、至少約85°C的熱變形溫度、和在700g下HB或更硬的鉛筆硬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述的沖擊等級(jí)為至少100J/m。
19.一種制備阻燃性聚碳酸酯組合物的方法，所述方法包括: 使約0.5wt.%至約99.5wt.%的包含聚碳酸酯、娃酮-聚碳酸酯共聚物、或它們的組合的第一聚合物組分與精細(xì)二氧化硅、約Owt.%至約30wt.%的包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯腈-乙烯-苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、或它們的組合的第二聚合物組分和約0.5wt.%至約25wt.%的阻燃劑添加劑接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方 法，其中所述精細(xì)二氧化硅的至少一部分包含布置在其表面上的三甲基官能團(tuán)。
【文檔編號(hào)】C08K5/523GK104169349SQ201380012614
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】馬石平 申請(qǐng)人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責(zé)任公司