[发明专利]用于基于芳族化合物的聚合物的新的阻燃添加剂及其相关聚合物组合物

说明书

本发明总的涉及聚合物。具体来说，本发明涉及提高基于芳族化合物的聚合物例如聚碳酸酯的阻燃性的新技术。

在许多工业例如塑料制造工业中都使用多种基于芳族化合物的聚合物。这类聚合物的几个例子包括聚碳酸酯、聚苯醚、聚酯、诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)之类的共聚物、聚酰亚胺；和基于诸如聚碳酸酯/ABS之类的聚合物的共混聚合物。例如聚碳酸酯由于具有优异的力学性能和物理性能(例如耐冲击性、耐热性和透明性)，是非常通用的材料。

基于芳族化合物的聚合物组合物常常需要大幅度改善其自动阻燃性，例如耐火焰点燃的性能或耐燃烧期间过度产生热量和烟雾的性能。基于有机硅的材料例如硅氧烷流体，从前被用于这类聚合物中以提高阻燃性。例如，在先有技术中已经制备了聚苯醚-苯基硅氧烷。这些材料表现出的耐火焰点燃特性比聚苯醚聚合物本身所表现出的好得多。以类似的方式制备了聚碳酸酯与硅氧烷的共聚物，这些材料也表现出增强的阻燃性。不幸的是，工业水平地制备这些共聚物有时非常困难，因为许多大工厂难以改造来生产这样的材料。

可以不通过共聚合而是作为添加剂将有机硅材料混入基础聚合物中。例如有机硅液体已经作为阻燃添加剂被成功地混入聚碳酸酯和其它树脂中。此外，将三苯基硅烷化合物加到聚碳酸酯中可以提供具有良好的阻燃性的透明共混物，同时有机硅液为聚苯醚组合物提供了类似的性能。

在几乎所有这些情况下，有机硅材料都会对基础聚合物的性能产生不利影响。这些效应在很大程度上是由硅氧烷与芳族聚合物之间的基本化学不相容性引起的。例如，大多数聚碳酸酯材料具有高的折射率，一般为大约1.5-1.6。它们也是高度芳香性的，并且有些极性。相反，硅氧烷具有较低的折射率(大约1.3-1.4)，具有较低的脂肪族特性。它们也是较非极性的。因此，并不奇怪，当硅氧烷与聚碳酸酯共混时通常会发生相分离，即使使用非常小量(小于0.1％(重量))的硅氧烷也是如此。

然而，硅氧烷的添加改善了阻燃性(在本文中有时称为″FR″)。例如，当在聚碳酸酯中加入硅氧烷材料时，由燃烧聚碳酸酯产生的热和烟的发生速率被大大降低。然而，含有有机硅成分的部件的雾度有时很大(浑浊)。

改善基于芳族化合物的聚合物与有机硅添加剂之间相容性的技术要求折射率匹配。一般来说，有机硅树脂的折射率可以通过沿着聚硅氧烷链混入苯基而增加。这一方法对于通过添加苯基有机硅树脂而改性的聚碳酸酯的情况取得了某些成功。然而，尽管透明性得到了保持，但一些具体的阻燃属性，例如热和烟雾的减少，并没有明显地得到改善，甚至可能降低。

显然，获得基于芳族化合物的聚合物的重要性能之间的平衡是非常困难的。例如，对于象聚碳酸酯之类的聚合物，常常必须在不牺牲其它重要性能(例如透明性)的情况下获得阻燃性。此外，对其它性能不能有显著的负面影响，例如拉伸强度、冲击强度、耐溶剂和其它化学品性等。而且，任何新的使聚合物产品的各种属性最大化的技术应当与目前的制造基础聚合物的方法相容，或者适宜以添加剂的形式混入基础聚合物树脂中。这些新技术也应当不将聚合物产品的成本提高到不可接受的程度。

为满足上述需要，本发明人发现了提高基于芳族化合物的聚合物如聚碳酸酯的阻燃能力的新方法和组合物，同时基本上保持许多其它聚合物性能例如透明性。本发明一方面涉及包含含芳基硅氧烷化合物与二有机聚硅氧烷化合物的共聚物的添加剂。在某些优选的实施方案中，含芳基硅氧烷化合物是基于三苯基或二苯基的。

本发明还涉及新的聚合物组合物，它包含上述的基于芳族化合物的聚合物和阻燃添加剂。聚合物组合物可以被模塑成具有非常有用的综合了象透明性、阻燃性和耐冲击性等性能的各种制品，

在本说明书的其余章节中将提供本发明的细节。

用于本发明的添加剂共聚物的含芳基硅氧烷化合物每个硅原子通常至少含有大约0.25个芳基。在一些优选的实施方案中，共聚物中每个硅原子至少含有大约0.5个芳基。通常这些化合物的结构式如下：其中，Ar是芳香基团或取代的芳香基团；R¹是氢；烷基；不饱和的烷基或芳香基团；R²选自C₁-C₁₈烷基，或其支化或卤化衍生物；不同于Ar基团的芳香基团或取代的芳香基团；乙烯基；和烯丙基；x是0，1或2；n为大约1-100，优选1至大约25。(如下所述，″n″值部分地取决于式II的″m″值)。