[发明专利]阻燃透明聚碳酸酯组合物

说明书

本发明提供透明聚碳酸酯组合物，其包含聚碳酸酯树脂和阻燃剂混合物，所述阻燃剂混合物包含(A)三(2,4,6‑三溴苯氧基)均三嗪和(B)碱金属盐形式的芳族砜磺酸盐。该组合物在聚碳酸酯厚度等于或小于1.6mm时达到V‑0的UL‑94可燃性测试等级。本发明还公开了制备该组合物的方法。

商业用聚合物包含添加剂，包括阻燃剂。塑料材料的可燃性特征可根据Underwriter Laboratories标准UL 94规定的方法定量，其中将明火施加到由测试的聚合物制剂制成的垂直安装的测试样品的最下边缘。UL 94测试方法中使用的样品厚度不同(典型厚度为约3.2mm、约1.6mm、约0.8mm和约0.4mm)。在测试期间，记录测试样品的可燃性的各种特征。然后，根据分类要求，将测试的聚合物制剂在测量的测试样品厚度被归为V-0、V-1或V-2等级。被归为V-0等级的聚合物制剂是不易燃的。

聚碳酸酯是具有高冲击强度的透明聚合物，可适用于各种应用，例如实验室安全防护罩、安全头盔、汽车部件、食品容器以及电话和电子部件。通常，许多商业等级的纯聚碳酸酯具有固有的UL 94 V-2等级。

在降低聚碳酸酯的可燃性以达到UL 94 V-0等级方面已获得商业接受的添加剂是二苯基砜磺酸钾盐(本申请中缩写为KSS)，这主要是因为它不影响聚碳酸酯的透明度。

如上所述，可燃性测试的结果取决于材料的厚度。作为唯一的添加剂或借助于其它添加剂(即，聚甲基苯基硅氧烷)，KSS已经成功地在由聚碳酸酯制成的1.6-3.2mm厚度的样品中使用以达到UL 94 V-0等级。然而，为支持本发明进行的实验工作表明，KSS在降低具有较小厚度的聚碳酸酯产品的可燃性方面效果较差，例如，使用KSS阻燃的0.8mm厚度的聚碳酸酯样品甚至在增加聚合物中阻燃剂的负载时也未通过UL 94 V-0测试。

US2011/0098386中已经提出将KSS与溴化阻燃剂在聚碳酸酯中进行组合。US2011/0098386中提到的一种溴化阻燃剂是三(2,4,6-三溴苯氧基)均三嗪：

它作为FR-245可商购得自ICL-IP。三(2,4,6-三溴苯氧基)均三嗪的制备通常基于氰尿酰氯与2,4,6-三溴苯酚盐在本领域熟知的各种条件下的反应(参见例如US 5,907,040、5,965,731和6,075,142)。下文中，化合物的名称为FR-245。

US2011/0098386中报道的实验工作表明，对于包含KSS和FR-245的混合物(KSS是混合物的主要组分，例如按重量计3:1的混合物)，测试所述混合物在使厚度为3.0mm至2.8mm的聚碳酸酯测试样品的可燃性降低方面的功效。添加剂以粉末预混物的形式与少量聚碳酸酯粉末一起使用(以得到组合物总量的10wt％)。然后将添加剂预混物与剩余量的聚合物(90wt％，以聚碳酸酯颗粒的形式)混合并且在同向旋转双螺杆挤出机中挤出。

现已发现，包含FR-245和KSS的混合物的特征在于FR-245是混合物的主要组分，例如，混合物的比例使得FR-245:KSS的重量比高于5:1并且优选地在5:1至30:1的范围内，所述混合物可以并入聚碳酸酯中以在厚度等于或小于1.6mm的测试样品中达到UL 94 V-0等级，而不会不利地影响聚合物的光学性质。可以从FR-245:KSS添加剂混合物中受益的聚碳酸酯透明产品可用于家用电器、照明、汽车和运输、电子设备、建筑、电子、IT和通信、医疗和保健设备。值得注意的是，将KSS与其它溴化阻燃剂一起加入到聚碳酸酯树脂中导致聚合物透明度损失，如下面报道的实验工作所示。

上述FR-245:KSS混合物的另一优点在于它们能够形成适于制备浓缩物的可挤出物料。也就是说，本发明的混合物可以在挤出机中以相对高的比例(例如，70wt％)与聚碳酸酯载体进行组合，以形成在聚碳酸酯的配混阶段用作添加剂母料(masterbatch)的浓缩物。