一種阻燃pc塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輕工、化工材料的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種阻燃PC塑料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高分子材料(包括塑料、橡膠和合成纖維等)與水泥、金屬、木材被稱為國民經(jīng)濟四 大材料。高分子材料具有良好的成型性、絕緣性和耐酸堿性等性能，在四大材料中發(fā)展最 快。高分子材料被廣泛地應用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。但是，普通的高分子材料都有一個致 命的缺點：即在高溫下易分解、燃燒，同時在燃燒過程中還會生成大量的濃煙和有毒有害氣 體，嚴重危害人們的生命財產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。因此，預防火災，是現(xiàn)代社會安全的一個重要主 題，提高高分子材料的阻燃性能成為了其應用的主要挑戰(zhàn)之一。
[0003] 聚碳酸酯(PC)塑料因具有良好的阻燃性、低密度、低成本、良好的綜合性能等優(yōu)越 的特性適用于墻壁開關(guān)、插座、管材、塑殼斷路器、電機部件、板材等領(lǐng)域。近年來，國內(nèi)外也 有不少生產(chǎn)企業(yè)開始研究開發(fā)出阻燃PC塑料，但目前用于制備阻燃PC塑料而添加的阻燃劑 以鹵系阻燃劑較多，使得所制備的阻燃PC塑料在長期使用過程中尤其是燃燒過程中會產(chǎn)生 鹵化氫的有毒物質(zhì)，對人們的健康和人類環(huán)境都會造成極大的傷害。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的阻 燃PC塑料的阻燃性能還有待進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種環(huán)保型的、且阻燃 性能得到較大提高的阻燃PC塑料。
[0005] 本發(fā)明的目的之二在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種環(huán)保型的阻燃PC 塑料的制備方法，該制備方法所制得的阻燃PC塑料相較于現(xiàn)有技術(shù)的PC塑料的阻燃性能得 到了較大的提高。
[0006] 為達到上述目的之一，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0007] 提供一種阻燃PC塑料，包括以下重量百分比的組份： 聚碳酸酯 80~95% 自制的阻燃劑 5%~20%; 所述自制的阻燃劑是由含硼有機硅樹脂和水滑石復合而成，并為層狀結(jié)構(gòu)的復合物。
[0008] 所述含硼有機硅樹脂具有式I表示的結(jié)構(gòu)： 式I;
所述含硼有機硅樹脂的重均分子量為1500~2000,平均聚合度為5~10。
[0009] 為達到上述目的之二，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0010] 提供一種阻燃PC塑料的制備方法，它包括以下步驟： 第一步，自制的阻燃劑的制備： 步驟一，含硼有機硅樹脂和水滑石的制備： 含硼有機硅樹脂的制備：由硅氧烷單體、硼酸、有機溶劑、水和催化劑反應制備含硼有 機硅樹脂； 水滑石的制備：由鋁鹽、鎂鹽和十二烷基苯磺酸鈉制備而成； 步驟二，將步驟一制得的水滑石過濾洗滌為中性;將含硼有機硅樹脂用有機溶劑溶解， 得到溶解混合物，然后將洗滌為中性的水滑石加入到溶解混合物中，通過脫水縮合將水滑 石和含硼有機硅樹脂進行復合反應，即制得所述阻燃劑； 第二步，將第一步制得的自制的阻燃劑與配方量的聚碳酸酯混合后，進行熔融造粒，然 后擠壓成型，即制得阻燃PC塑料。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟一含硼有機硅樹脂的制備步驟如下： 步驟A，水解反應:將苯基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、硼酸和有機溶劑混合 后，再加入催化劑和水，在一定溫度下水解反應一定時間，得到水解液； 步驟B，縮聚反應:將步驟A制得的水解液通過減壓蒸餾進行縮聚反應，制得所述含硼有 機硅樹脂。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述步驟A的水解反應步驟中，所述苯基三乙氧基硅烷和所述二 甲基二乙氧基硅烷的摩爾比為1:1; 所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的總物質(zhì)的量與所述硼酸之間的 摩爾比為1~4:1; 所述有機溶劑為無水乙醇;所述無水乙醇與所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙 氧基硅烷的總體積的體積比為1~3:2~4; 所述水的用量占所述苯基三乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷完全水解所需的 水用量的摩爾百分比為45%~55%; 所述催化劑為摩爾濃度是2mol/L~3mol/L的鹽酸;所述鹽酸的體積用量占所述苯基三 乙氧基硅烷和所述二甲基二乙氧基硅烷的總體積的4%~6%; 所述水解反應的溫度為70°C~80°C，所述水解反應的時間為lh~2h。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述步驟B的縮聚反應步驟中，所述縮聚反應分為第一反應階段 和第二反應階段;所述第一反應階段的反應溫度為70°C~80°C，所述第一反應階段的反應時 間為lh~2h;所述第二反應階段的反應溫度為110°C~120°C，所述第二反應階段的反應時間 為0.5h~lh; 所述減壓蒸餾的壓強為〇. 〇3MPa~0. lOMPa。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟一水滑石的制備步驟中，所述水滑石是由硝 酸鋁、硝酸鎂、十二烷基苯磺酸鈉和水混合后，先在40°060°C下反應0.3h~0.8h，再升溫至 60°C~80°C反應22h~26h，制得水滑石； 所述水滑石中，鎂離子和鋁離子的摩爾比為1~3:1，鎂離子、鋁離子和鈉離子三者總的 摩爾濃度為〇.2M~0.5M; 所述水滑石的pH值為10.5~10.7。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述第一步的步驟二中，將含硼有機硅樹脂用無水乙醇溶解后， 得到溶解混合物，然后將洗滌為中性的水滑石加入到溶解混合物中，在攪拌的條件下，于60 °C~80°C下通過脫水縮合將水滑石和含硼有機硅樹脂進行復合反應22h~26h，得到反應混合 物，然后對反應混合物進行離心過濾，并洗滌至中性，然后于-50°C~-70°C下進行冷凍干燥， 即制得所述阻燃劑； 所述第一步的步驟二中，所述含硼有機硅樹脂和所述水滑石的質(zhì)量比為3~5:5~7。
[0016] 上述技術(shù)方案中，所述第二步中，將步驟一制得的自制的阻燃劑與配方量的聚碳 酸酯在轉(zhuǎn)矩流變儀中混合并熔融造粒，然后在平板硫化機中擠壓成型，即制得阻燃PC塑料。
[0017] 上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)矩流變儀設置有六個加溫區(qū)，各加溫區(qū)的溫度分別設置 為:一區(qū)溫度170°C~185°C，二區(qū)溫度175°C~180°C，三區(qū)溫度175°C~180°C，四區(qū)溫度175°0 180°C，五區(qū)溫度 175°C~180°C，六區(qū)溫度 180°C~185°C; 所述平板硫化機設置有三個加溫區(qū)，各加溫區(qū)溫度分別設置為：一區(qū)溫度210°0220 °C，二區(qū)溫度 210°C~220°C，三區(qū)溫度 210°C~220°C。
[0018] 本發(fā)明的有益效果： (1)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃劑是由含硼有機硅樹脂 和水滑石復合而成，不含有鹵系元素，能夠使得本發(fā)明所制備的阻燃PC塑料在長期使用過 程中尤以及燃燒過程中均不會產(chǎn)生鹵化氫的有毒物質(zhì)，從而能夠避免對人們的健康和人類 環(huán)境造成傷害，因此，本發(fā)明制得的一種阻燃PC塑料是一種環(huán)保型的阻燃PC塑料。
[0019] (2)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料，由于所添加的自制的阻燃劑是由含硼有機硅 樹脂和水滑石復合而成，是由含硼有機硅樹脂和水滑石復合而成，其中，含硼有機硅樹脂因 同時含有硼和硅兩種阻燃元素而具有良好的阻燃性能，而水滑石本身屬于無機阻燃劑，本 申請通過含硼有機硅樹脂中羥基與水滑石層板上的羥基進行脫水縮合，使得含硼有機硅樹 脂接枝水滑石，進而合成一種由有機材料與無機材料復合的協(xié)效型的自制的阻燃劑。該自 制的阻燃劑，與水滑石或含硼有機硅樹脂相比，均具有更加優(yōu)異的阻燃性能;并且，該自制 的阻燃劑，與水滑石相比，由于是由含硼有機硅樹脂和水滑石復合而成，因此，該自制的阻 燃劑與聚碳酸酯的相容性非常好，并且具有穩(wěn)定性好的優(yōu)點。即，本發(fā)明的一種阻燃PC塑 料，組份中的聚碳酸酯與自制的阻燃劑之間既具有很好的相容性，又能夠使得該阻燃PC塑 料的阻燃性能與現(xiàn)有技術(shù)中的同類產(chǎn)品相比，得到了較大的提高。
[0020] (3)本發(fā)明提供的一種阻燃PC塑料的制備方法，具有制備方法簡單，生產(chǎn)成本低， 且能夠適用于大規(guī)模生產(chǎn)的特點。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的實施例1的一種阻燃PC塑料的斷層面的掃描電子顯微鏡分析圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明的實施例1的一種阻燃PC