淺色聚碳酸酯組合物及其製備方法

2023-05-06 03:48:26

專利名稱：淺色聚碳酸酯組合物及其製備方法
技術領域：
本申請涉及聚碳酸酯組合物，特別是聚碳酸酯/苯乙烯類模塑組合物，使用二氧化鈦對其進行著色，以製備白色或其它淺色的產品。
背景技術：
典型地，聚碳酸酯樹脂和苯乙烯類的共混物中包括作為抗衝改性劑的橡膠顆粒，例如聚丁二烯。然而，添加接枝橡膠到聚碳酸酯/苯乙烯類共混物中，會導致該共混物阻燃性的降低，從而需要添加對材料高溫性能有不良影響的阻燃劑。
發明概述本發明提供一種組合物，包含(a)包含聚碳酸酯樹脂的主體樹脂組分；(b)其量足以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷量的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物；和(c)著色劑組合物，其包含具有有機塗層的二氧化鈦，例如，包含聚矽氧烷的塗層，其中二氧化鈦的量為組合物總量的1-2.5wt％，優選1-2.0wt％，更優選1-1.5wt％。
本發明進一步提供成形製品，其具有大於由下述模塑組合物形成的第一厚度的壁厚，該模塑組合物包含(a)包含聚碳酸酯的主體樹脂組分；(b)聚碳酸酯-矽氧烷共聚物；和(c)包含二氧化鈦的著色劑組合物。
該二氧化鈦具有有機塗層，並且選擇聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的量，以使該模塑組合物能在第一厚度實現V0 UL防火等級。
本發明進一步提供形成淺色、阻燃聚碳酸酯製品的方法，包括形成共混物，並由該共混物形成製品的步驟；所述共混物包含(a)包含聚碳酸酯的主體樹脂組分；(b)足夠量的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物，以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷；和(c)著色劑組合物，其包含具有有機塗層的二氧化鈦，例如，包含聚矽氧烷的塗層，其中二氧化鈦的量為組合物總量的1-2.0wt％，優選1-1.5wt％。
本發明進一步提供增強淺色組合物阻燃性的方法，該淺色組合物包含包含聚碳酸酯的主體樹脂組分、聚碳酸酯-矽氧烷共聚物和包含二氧化鈦的著色劑組合物，所述方法包括步驟(a)在組合物中加入足夠量的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物，其是足以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷量；和(b)作為二氧化鈦選擇具有有機塗層的二氧化鈦，如，包含聚矽氧烷的塗層的二氧化鈦。
附圖簡述

圖1顯示在各種聚碳酸酯-矽氧烷共聚物含量下的p(FTP)與％TiO2的關係。
發明詳述在本申請說明書和權利要求中的數值，特別是涉及聚合物組合物的那些數值，都是反映包含各種不同性能的個體聚合物的組合物的平均值。此外，這些數值應該理解為包括當換算為有效數字的相同數時與之相同的數值，和不同於該確定值但在由於本申請用於測定該數值的測量技術導致的實驗誤差範圍之內的數值。
正如上面所指出的那樣，添加苯乙烯類抗衝改性劑於聚碳酸酯會對組合物的阻燃性產生已知的不利影響。這個問題可以通過添加聚碳酸酯-矽氧烷共聚物來克服。然而，本發明人已經發現，在聚碳酸酯/聚碳酸酯-矽氧烷共聚物共混物中添加二氧化鈦獲得淺色產品，會導致組合物阻燃性的降低。
本發明提供淺色的組合物，其即使在橡膠狀的抗衝改性劑存在時也不會存在產品質量的降低，從而提供實用的、阻燃的淺色材料，其可以被用於各種應用，包括計算機和商業機外殼、用於電信行業的充電器和電氣應用。
在第一實施方案中，本發明提供包含二氧化鈦的聚碳酸酯共混物，其中包含主體聚碳酸酯樹脂、聚碳酸酯-矽氧烷共聚物和具有有機塗層的二氧化鈦。在另一個實施方案中，本發明的組合物還包含橡膠抗衝改性劑和/或有效阻燃量的阻燃劑。
在本申請的說明書和權利要求中的術語「淺色」是指包含二氧化鈦作為所用的著色劑組合物組分的聚合物共混物的任何顏色。特別地，術語淺色包含通過組合二氧化鈦與其它各種顏色的填料或顏料獲得的白色、奶油色、棕褐色和灰色，以及通過混合二氧化鈦與可溶性染料獲得的顏色。
在本申請說明書和權利要求中的術語「主體(bulk)聚碳酸酯樹脂」是指作為組合物的基本組分應用的聚碳酸酯樹脂。已經存在很多的已知聚碳酸酯樹脂配方，可以通過選擇給定組合物的主體聚碳酸酯樹脂部分來獲得給定應用所需的性能。因此，該本體聚碳酸酯可以是高耐熱聚碳酸酯，所選擇的具有與在模塑應用或擠塑應用中相配的良好流動性的聚碳酸酯。通常，該主體組分佔組合物總量的至少50％。在一些實施方案中，該主體組分大於組合物總量的75％。
該主體組分包括的聚碳酸酯樹脂，可以是單一類型或兩種或多種聚碳酸酯均聚物和/或共聚物的混合物。聚碳酸酯可以通過界面法或熔融酯基轉移法獲得。在最常見的界面法實施方案中，雙酚A(BPA)和光氣反應形成聚碳酸酯。當使用熔融酯基轉移法時，聚碳酸酯是通過碳酸二芳基酯和二元酚的反應製得的。用於進行熔融酯基轉移反應的技術是已知的，例如，描述於K.J.Saunders的Organic Polymer Chemistry，1973，Chapman and Hall Ltd.以及許多美國專利，包括美國專利No.3,442,854、5,026,817、5,097,002、5,142,018、5,151,491和5,340,905。如本領域已知的，有很多的碳酸二芳基酯和二元酚可以使用。具體的碳酸二芳基酯和具體的二元酚的選擇將取決於想要獲得的聚碳酸酯的性能。常見的、可以使用的碳酸二芳基酯包括但不限於碳酸二苯基酯、碳酸二甲苯基酯、碳酸雙(氯苯基)酯、碳酸間-甲苯基酯、碳酸二萘基酯、碳酸雙(聯苯基)酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲基酯、碳酸二丁基酯和碳酸二環己基酯。常見的二元酚包括但不限於雙(羥基芳基)烷烴，比如雙(4-羥苯基)甲烷、1，1-雙(4-羥苯基)乙烷、2，2-雙(4-羥苯基)丙烷(又名雙酚A)、2，2-雙(4-羥苯基)丁烷、2，2-雙(4-羥苯基)辛烷、雙(4-羥苯基)甲苯、2，2-雙(4-羥基-1-甲基苯基)丙烷、1，1-雙(4-羥基-叔丁基苯基)丙烷和2，2-雙(4-羥基-3-溴苯基)丙烷；雙(羥基芳基)環烷烴，比如1，1-(4-羥苯基)環戊烷和1，1-雙(4-羥苯基)環己烷；二羥基芳基醚類，如4，4′-二羥基二苯基醚和4，4′-二羥基-3，3′-二甲基苯基醚；二羥基二芳基硫醚，如4，4′-二羥基二苯基硫醚和4，4′-二羥基-3，3′-二甲基二苯基硫醚；二羥基二芳基亞碸，如4，4′-二羥基二苯基亞碸和4，4′-二羥基-3，3′-二甲基二苯基亞碸；和二羥基二芳基碸類，如4，4′-二羥基二苯基碸和4，4′-二羥基-3，3′-二甲基二苯基碸。在一種常見的聚碳酸酯中，該芳族二羥基化合物是雙酚A(BPA)，該碳酸二芳基酯是碳酸二苯基酯。
用於本發明的聚碳酸酯樹脂包含如通式(I)的重複結構單元 其中R1基團總數的至少約60％是芳族有機基團，其餘的是脂肪族、脂環族或芳族基團。
R1優選是芳族有機基團，更優選如通式(II)的基團-A1-Y1-A2- (II)其中A1和A2各自是單環二價芳基，Y1是將A1從A2分離的、具有1或2個原子的橋接基團。在示範性的實施方案中，一個原子將A1從A2分離。這種類型基團的說明性、非限制性的實施例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亞甲基、環己基-亞甲基，2-[2.2.1]-雙環庚叉基、乙叉基、異丙叉基、新戊叉基、環己叉基，環十五烷叉基、環十二烷叉基和金剛烷叉基。該橋接基團Y1可以是烴基團或飽和烴基團，比如亞甲基、環己叉基或異丙叉基。
優選的聚碳酸酯是以雙酚A為基礎的，其中A1和A2各自是對-亞苯基，Y1是異丙叉基。優選該聚碳酸酯的平均分子量為約5,000-約100,000，更優選為約10,000-約65,000，最優選為約15,000-約35,000。當存在時，聚碳酸酯樹脂的用量為組合物總重量的約1-約99wt％。優選聚碳酸酯樹脂的存在量為組合物總重量的約1-約95wt％，更優選約5-約90wt％，最優選約5-約85wt％。
除線性均聚聚碳酸酯之外，該主體聚碳酸酯樹脂組分可以包括雜聚碳酸酯物質，其包括兩個或多個不同的二元酚，或者下述物質的共聚物二元酚與乙二醇、二元酚與羥基-或酸基-封端聚酯、或二元酚與二元酸或羥基酸。還可以使用聚芳酯和聚酯-碳酸酯樹脂或它們的共混物。支化聚碳酸酯，以及線性聚碳酸酯和支化聚碳酸酯的共混物也是可用的。該支化聚碳酸酯可以通過在聚合中添加支化劑來製備。這些支化劑是已知的，其中可以包含含有至少三個官能團的多官能團有機化合物，所述官能團可以是羥基，羧基，羧酸酐，滷甲醯基和它們的混合物。特定的例子包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三醯氯、三-對-羥基苯基乙烷、靛紅-雙-苯酚、三-苯酚TC(1，3，5-三((對-羥苯基)-異丙基)苯)、三-苯酚PA(4(4(1，1-雙(對-羥苯基)-乙基)α，α-二甲基苄基)苯酚)、4-氯甲醯基鄰苯二甲酸酐、苯均三酸和二苯甲酮四羧酸。該支化劑可以以約0.05-2.0wt％的量添加。用於製備支化聚碳酸酯的支化劑和工序描述於美國專利No.3,635,895和4,001,184，這裡引入作為參考。按照在聚碳酸酯組合物中是有用的來考慮聚碳酸酯的各種端基。
該主體聚碳酸酯樹脂還可以包含聚碳酸酯與其它非聚碳酸酯熱塑性塑料的共混物。可以包含於該主體組分的熱塑性樹脂的非限制性的實例包括(a)包含作為結構組分的芳族乙烯基單體的聚合物，(b)包含作為結構組分的芳族乙烯基單體和丙烯腈單體的聚合物，(c)包含作為結構組分的芳族乙烯基單體、丙烯腈單體和似橡膠聚合物的聚合物，(d)芳族聚酯，(e)聚苯醚類，(f)聚醚醯亞胺和(g)聚苯硫類。這種另外的熱塑性樹脂的特定例子是苯乙烯丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯。
矽氧烷-聚碳酸酯嵌段共聚物的低溫塑性和阻燃性是已經得到認可的，其也可以被用作引入磷光顏料的基質。這些嵌段共聚物可以通過在界面反應條件下，在二元酚如BPA和羥基芳基封端聚二有機矽氧烷的混合物中引入光氣來製得。可以使用叔胺催化劑來促進反應物的聚合。
用於本發明組合物的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物是已知的，如美國專利No.4,746,701、4,994,532、5,455,310和6,252,013所述，這裡引入作為參考，並由通用電氣公司以商品名LEXAN ST進行銷售。Mitsubishi Engineering Plastics在JP10007897中，已經描述了一種聚碳酸酯型樹脂組合物，其包含(A)100重量份(wt份)聚碳酸酯型樹脂，該樹脂由(a)1-99wt％的聚碳酸酯樹脂，和(b)99-1wt％聚碳酸酯-有機聚矽氧烷共聚物組成；(B)0.1-5wt份的磷酸酯類化合物；和(C)0.2-2wt份的形成原纖維的聚四氟乙烯。在這篇描述中公開的聚碳酸酯-聚矽氧烷共聚物也可以用於本發明。
通常，用於本發明的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物由聚碳酸酯嵌段和聚(二有機基矽氧烷)嵌段形成。聚碳酸酯嵌段包括如通式(I)的重複結構單元，其中R1基團總數的至少約60％是芳族有機基團，餘量為脂肪族、脂環族或芳族基團。優選R1是芳族有機基團，更優選如通式(II)的基團，其中A1和A2各自是單環二價芳基，Y1是將A1從A2分離的、具有—個或兩個原子的橋接基團。在一個示範性的實施方案中，一個原子將A1從A2分離。這類基團的說明性、非限制性的實例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)2-、-C(O)-、亞甲基、環己基-亞甲基、2-[2.2.1]-雙環庚叉基、乙叉基、異丙叉基、新戊叉基、環己叉基、環十五烷叉基、環十二烷叉基和金剛烷叉基。該橋接基團Y1可以是烴基或飽和烴基，如亞甲基、環己叉基或異丙叉基。
該聚(二有機基矽氧烷)嵌段包含如通式(III)的重複結構單元 其中每個存在的R2可以是相同或不同的、選自C(1-13)的單價有機基，而n是大於或等於1的整數，優選大於或等於約10，更優選大於或等於約25，最優選大於或等於約40。期望的n是小於或等於約1000的整數，優選小於或等於約100，更優選小於或等於約75，最優選小於或等於約60的整數。正如本領域普通技術人員可以輕易理解的，n表示平均值。
在優選的實施方案中，該聚(二有機基矽氧烷)嵌段包含如通式(IV)的重複結構單元
其中每個R可以是相同或不同的，並選自氫、滷素、C(1-8)烷氧基、C(1-8)烷基和C(6-13)芳基，R1是C(2-8)的二價脂烴基，R2是選自相同或不同的C(1-13)單價有機基，n是大於或等於1的整數，優選大於或等於約10，更優選大於或等於約25，最優選大於或等於約40的整數。還希望n是小於或等於1000的整數，優選小於或等於100，更優選小於或等於約75，最優選小於或等於約60的整數。在一個實施方案中，n小於或等於50。特別優選的羥基芳基-封端聚二有機基矽氧烷是下述聚二有機基矽氧烷其中的R2是甲基和R是氫或甲氧基並位於酚取代基鄰位，R1是丙基並位於酚取代基鄰位或對位。
在上述通式中的R基團包括的一些基團是滷素基團，如溴和氯；烷基，如甲基、乙基和丙基；烷氧基基團，如甲氧基、乙氧基和丙氧基；芳基，如苯基、氯苯基和甲苯基。R3中包括的基團是，例如二亞甲基、三亞甲基和四亞甲基。R4中包括的基團是，例如C(1-8)烷基；滷代烷基，如三氟丙基和氰基烷基；芳基，如苯基、氯苯基和甲苯基。R4優選是甲基，或甲基和三氟丙基的混合物，或甲基和苯基的混合物。
該矽氧烷-聚碳酸酯嵌段共聚物具有大於或等於約10,000的重均分子量(Mw，通過例如凝膠滲透色譜法、超離心法或光散射法測得)，優選大於或等於約20,000。還希望該重均分子量小於或等於約200,000，優選小於或等於約100,000。通常期望聚有機基矽氧烷單元佔矽氧烷-聚碳酸酯共聚物總重量的約0.5-約80wt％。矽氧烷嵌段的鏈長度相當於約10-約100個化學結合的有機矽氧烷單元。它們可以通過例如描述於US-A-5,530,083中的方法製得，這裡全部引入作為參考。
在下面的實施例中，聚碳酸酯-矽氧烷共聚物是LEXAN ST(通用電氣)，它是聚碳酸酯/聚二甲基矽氧烷(PC/PDMS)共聚物，並具有基於該共聚物總重量20wt％的矽氧烷含量，和50單元的聚(二有機基矽氧烷)嵌段長度(在通式III和IV中的n)。作為實施例所述的根據本發明的組合物，包含佔組合物總量18wt％或更多的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物，例如18-40wt％，優選18-30wt％，最優選18-25wt％。然而，在這些實施例中使用的特定的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物含有20wt％的矽氧烷。因為，共聚物的矽氧烷部分被認為是實現本發明結果的活性部分，所以，另一個共聚物量的通常表達方式是以組合物總量中矽的含量為基準進行表述。因此，在本發明組合物中聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的量被適當地表述為足夠提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷的量，例如，3.6wt％。
本發明的組合物還含有包含二氧化鈦的著色劑組合物。二氧化鈦組分的選擇在本發明中是很重要的，正如對比實施例中所說明的，有些二氧化鈦材料會導致組合物阻燃性的明顯降低。沒有打算被任何特定的機理所束縛，人們相信這些性能劣化的產生，是由於黑色顏料，如炭黑，和二氧化鈦成分的不同分布而產出的不良後果。具體地說，微觀的測定顯示，黑色顏料顆粒的分散體頗均勻，而不合要求的二氧化鈦則被發現顯然與聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的矽氧烷產生聚集。通過保持聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的最低含量(其取決於被模塑的材料的厚度)，和通過使用具有有機塗層(以及任選附加無機塗層)的二氧化鈦，這個問題在本發明中得到減輕。市場上可買到的TiO2顏料典型地由膠體懸浮液製得，其中添加少量的氧化鋁使顏料表面以化學方式形成保護膜。另一個有機塗層，例如有機矽氧烷塗層，被隨後塗覆，以進一步降低表面反應性和改進加工性能。雖然準確的塗布配方常常為供應商所有，但有機塗層的一般組合物和是否使用Al2O3常常是已知的。市場上可買到的的合適的二氧化鈦製品的特定例子包括Tioxide R-FC5(Huntsman)，一種塗有TMP(三羥甲基丙醇)、PDMS(聚二甲基矽氧烷)和Al2O3的微晶產品；Titafrance RL91，一種塗有1.2％PDMS矽酮油的微晶產品；和Krono 2230，一種塗有PDMS聚矽氧烷和Al2O3的正常粒度晶體產品。以使用這些材料的結果為基礎，，本發明權利要求包含具有有機塗層的TiO2，特別是包含聚矽氧烷、TMP或它們的混合物的有機塗層。
合適的二氧化鈦含量為組合物總量的1-2.0wt％，優選1-1.5wt％。較高的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物含量產生較高的二氧化鈦含量。
除二氧化鈦之外，該著色劑組合物還包括染料、顏料或其它與二氧化鈦組合在組合物中產生所有淺顏色的著色劑。該著色劑組合物還可以包含視覺效果材料，如金屬效果顏料、金屬氧化物塗覆的金屬顏料、層狀石墨顏料、層狀二硫化鉬顏料、珠光雲母顏料、金屬氧化物塗覆的雲母顏料、有機效果顏料、層狀光幹涉顏料、聚合物全息顏料或液晶幹涉顏料。在一個實施方案中，該效果顏料是選自鋁、金、黃銅和銅金屬效果顏料的金屬效果顏料，特別是鋁金屬效果顏料。在另一個實施方案中，該效果顏料是珠光雲母顏料或大粒度有機效果顏料，該有機效果顏料優選是層狀的，並選自酞菁銅藍、酞菁銅綠、咔唑二嗪、二酮基吡咯並吡咯、亞氨基異二氫吲哚、亞氨基異吲哚啉酮、偶氮和喹吖啶酮效果顏料。
該熱塑性塑料組合物可以任選包含似橡膠抗衝改性劑。當存在時，該抗衝改性劑共聚物樹脂以約1-30wt％的量被合適地添加到該熱塑性塑料組合物中，其中可以包含一種或多種不同橡膠狀改性劑，如接枝或核殼橡膠，或者兩種或多種這些改性劑的組合。合適的是已知改性劑是丙烯酸系橡膠、ASA橡膠、二烯烴橡膠、有機矽氧烷橡膠、EPDM橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)橡膠、ABS橡膠、MBS橡膠和縮水甘油基酯抗衝改性劑。
組合物還可以含有防滴劑，如氟聚合物。該氟聚合物可以是形成原纖維或不形成原纖維的氟聚合物。優選該氟聚合物是形成原纖維的聚合物。在一些實施方案中，聚四氟乙烯是優選的氟聚合物。在一些實施方案中，優選使用包封的氟聚合物，即，包封氟聚合物於聚合物中作為防滴劑。包封的氟聚合物可以通過在該氟聚合物的存在下聚合該聚合物製得。另外，該氟聚合物可以被以某種方式與第二種聚合物進行預混，形成附聚材料用作防滴劑，該第二種樹脂為，例如，芳族聚碳酸酯樹脂或苯乙烯-丙烯腈樹脂，如美國專利No.5,521,230和4,579,906所述。兩個方法都可以用於生產包封的氟聚合物。
所述包封的氟聚合物中的氟聚合物包含具有大於或等於約320℃熔點的氟聚合物，如聚四氟乙烯。優選的包封的氟聚合物是苯乙烯-丙烯腈共聚物包封的聚四氟乙烯(即，TSAN)。TSAN可以通過在聚四氟乙烯(PTFE)水分散體的存在下共聚苯乙烯和丙烯腈製得。TSAN可以包含，例如約50wt％的PTFE和約50wt％的苯乙烯-丙烯腈共聚物，以包封的氟聚合物的總重量為基準。該苯乙烯-丙烯腈共聚物可以包含，例如約75wt％的苯乙烯和約25wt％的丙烯腈，以該共聚物的總重量為基準。TSAN提供超越聚四氟乙烯的重要優點，即，TSAN更易於分散在組合物中。
當存在時，該防滴劑以有效減少成滴可能性的量存在，例如，以0.1-1.4wt％的量，更通常為0.5-1wt％。
本發明的組合物還可以包含有效阻燃量的阻燃劑。該阻燃劑可以包含基於磷酸酯的阻燃劑或磺酸鹽阻燃劑。當組合物包含易燃的組分，比如烷基芳族共聚物時，優選所述阻燃劑包含有機磷酸酯阻燃劑。該有機磷酸酯阻燃劑優選是如通式(V)的芳族磷酸酯化合物 其中R7是相同或不同的，為烷基、環烷基、芳基、烷基取代的芳基、滷素取代的芳基、芳基取代的烷基、滷素或上述任何基團的組合，其中至少一個R7是芳基。合適的磷酸酯阻燃劑包括基於間苯二酚的那些，例如，間苯二酚四苯基二磷酸酯，以及基於雙酚的那些，例如，雙酚A四苯基二磷酸酯(BPADP)。包含被取代的苯基的磷酸酯也是合適的。
所述阻燃劑材料也可以是磺酸鹽，如Rimar鹽(全氟丁烷磺酸鉀)和二苯基碸磺酸鉀。也可以參見描述於美國專利No.3,775,367中的全氟鏈烷烴磺酸鹽，此處引入作為參考。
本發明的組合物還可以包含通常用於聚碳酸酯組合物的其它類型的任選組分。這些組分非限制性地包括抗氧化劑，紫外線穩定劑，脫模劑，填料如粘土、矽灰石或滑石，增強劑如玻璃纖維，以及抗靜電劑。
本發明還提供製品，例如那些具有阻燃性的模塑或擠塑製品。在聚碳酸酯製品的阻燃性評定中，需要相應考慮最小壁厚的點，因為這是製品最易燃的區域。在本申請的權利要求中，該最小壁厚被稱作「第一厚度」，並且該製品由包含下述組分的模塑組合物形成(a)主體聚碳酸酯樹脂組分；(b)聚碳酸酯-矽氧烷共聚物；和(c)包含二氧化鈦的著色劑組合物，其中該二氧化鈦具有有機塗層，並且選擇聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的用量，以使該模塑組合物在第一厚度達到V0 UL防火等級。因此，所述聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的期望用量取決於所述製品的最小厚度和二氧化鈦的用量，以及有機塗層的類型。在不同厚度的合適用量可能會由於模塑組合物中的其它組分而有少許變化，因此下述值只提供示範性的指導。

本發明的組合物適於用在形成淺色、阻燃聚碳酸酯製品的方法中。這種方法包括形成共混物，並由該共混物形成製品的步驟，所述共混物包含(a)主體聚碳酸酯樹脂組分；(b)足夠量的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物，以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷；和(c)包含二氧化鈦的著色劑組合物，其中二氧化鈦的量佔組合物總量的1-2.0wt％。該共混物可以在熔融擠出機或其它常用設備上形成，該製品可以通過關於模塑的已知技術形成，例如，注塑或擠塑。
下面將參考下述非限制性的實施例對本申請作進一步的描述實施例1從供應商哪裡獲得四種級別的TiO2。所述級別及其特性都概括在表1中。如表2中概述的那樣製備白色組合物樣品，並測定其阻燃性和熔體粘度。該組合物包含下列添加劑脫模劑，季戊四醇四硬脂酸酯，商品名PETS G，產自Faci(酯化＞90％)；亞磷酸酯穩定劑，三(2，4-二-叔丁基苯基亞磷酸酯)，商品名IRGAFOS 168，產自Ciba；受阻酚穩定劑，十八烷基-3-(3，5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯，商品名IRGANOX 1076，產自Ciba；商品名為NcendX P-30(雙酚A雙(二苯基磷酸酯)，或BPADP)的阻燃劑，商購自Albemarle和T-SAN；包封的聚(四氟乙烯)防滴劑，由General Electric Plastics Europe獲得，其中包含50wt％的聚苯乙烯丙烯腈和50wt％的聚(四氟乙烯)。
為了製備樣品，將通過熔融工藝製得的雙酚A聚碳酸酯的聚碳酸酯粒料，熔體流動速率為23.5-28.5，MVR在300℃，1.2kg下，目標值26.0g/cm3；和通過熔融工藝製得的雙酚A聚碳酸酯粒料，(經粉末加料器加入)，熔體流動速率為5.1-6.9，MVR在300℃，1.2kg下目標值6.0g/cm3；在WernerPfleiderer同向旋轉雙螺杆擠出機(螺杆25毫米)中進行混合和配混，隨後根據IS0294，在ENGEL注塑機上進行模塑，使用Axxicon ISO Manufactured(AIM)Mould系統製備該UL條形樣品。
根據UL94標準，在1.6毫米下，對組合物進行垂直燃燒試驗V-0的測定。p(FTP)是在UL94測定中，首次通過的機率。其結果列於表3。



如結果所示，不含著色劑(NC)或包含炭黑(BK)的組合物的p(FTP)V0在1.6mm下大於0.9(表示通過這種測定的機率大於90％)，而沒有一個包含TiO2的配方具有比較好的通過機率。每種材料的熔融粘度是相似的。
這些實施例表明在這種組合物中使用TiO2製備白色或淺色產品存在不期望的問題。
實施例2製備配方其中聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的量為12％-20％，使用Tioxide R-FC5TM(TiO2樣品1)，如表4所示。

對這些樣品，以及不含著色劑(天然的)或含有炭黑的12％樣品進行阻燃性測定。如表5所示，只有下述含TiO2的樣品具有大於0.9的p(FTP)在1.6mm，即，樣品具有1％或更大的TiO2含量，其Lexan-ST(一種聚碳酸酯/聚二甲基矽氧烷(PC/PDMS)共聚物，具有基於共聚物總量20wt％的矽氧烷含量，以及50單元該聚(二有機基矽氧烷)的嵌段長度)含量為20％。圖1顯示了在這些情況下p(FTP)和％TiO2的關係。顯然，p(FTP)值隨著TiO2的增加而減小。

實施例3採用％聚碳酸酯-矽氧烷含量＝14.5-21％(PC/ST比＝5.5-3。5)進行理論模擬試驗的結果表明，在指定區間的最佳點組合物具有18％左右的聚碳酸酯-矽氧烷含量，組合物具有大於或等於0.9的p(FTP)。因此，使用如實施例1所述的方法製備包含18％聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的樣品，如表6所示。除了表6所列的組分之外，這些組合物中包含的著色劑組分的總量低於0.01wt％。為獲得不同顏色製品以組合方式使用的著色劑包括MONARCH 800、BAYFERROX 180MPL、VERDE HELIOGEN K8730、AMARILLO SICOTAN K2001 FG、VERDE OXIDO DE CROMO、顏料黃119、AZUL SICOPALK6310和群青蘭。這些樣品的阻燃性測定結果列於表7。


權利要求
1.一種組合物，包含(a)包含聚碳酸酯樹脂的主體樹脂組分；(b)聚碳酸酯-矽氧烷共聚物，其具有矽氧烷含量足以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷量；和(c)著色劑組合物，包含具有有機塗層的二氧化鈦，優選包含有機矽氧烷或三羥甲基丙醇，其中二氧化鈦的量為組合物總量的1-2.5wt％。
2.權利要求1的組合物，具有一個或多個下述特徵(a)主體樹脂組分佔組合物的至少50％；(b)主體樹脂組分進一步包含工程熱塑性樹脂，優選苯乙烯丙烯腈共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯；(c)著色劑組合物為組合物總量的1-1.5wt％；(d)有機塗層包含有機矽氧烷或三羥甲基丙醇；或(e)二氧化鈦的量為組合物總量的1-1.5wt％。
3.上述任一權利要求的組合物，進一步包含一個或多個下述組分(a)橡膠狀抗衝改性劑；(b)防滴劑；或(c)非聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的阻燃劑。
4.權利要求3的組合物，具有一個或多個下述特徵(a)橡膠狀抗衝改性劑選自丙烯酸系橡膠、ASA橡膠、二烯烴橡膠、有機矽氧烷橡膠、EPDM橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)橡膠、ABS橡膠、MBS橡膠和縮水甘油基酯抗衝改性劑，以及它們的混合物；(b)橡膠狀抗衝改性劑的存在量為1-30wt％；(c)防滴劑為苯乙烯-丙烯腈共聚物包封的聚四氟乙烯；或(d)阻燃劑為磷酸酯阻燃劑，優選雙酚A四苯基二磷酸酯；或磺酸鹽，優選全氟烷烴磺酸鹽，如全氟丁烷磺酸鉀。
5.由權利要求1-4任一項的組合物製得的製品，具有一個或多個大於或等於第一厚度的壁厚，所述製品由權利要求1-4任一項的模塑組合物形成，選擇聚碳酸酯-矽氧烷共聚物的含量，以使該模塑組合物在第一厚度達到V0UL防火等級。
6.權利要求5的製品，具有1.6mm的第一厚度。
7.一種形成淺色阻燃聚碳酸酯製品的方法，包括形成如權利要求1-4任一項定義的共混物；和由該共混物形成製品的步驟。
8.一種增強淺色組合物阻燃性的方法，該淺色組合物包含包含聚碳酸酯的主體樹脂組分、聚碳酸酯-矽氧烷共聚物和包含二氧化鈦的著色劑組合物，所述方法包括步驟(a)使用其量足以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷量的聚碳酸酯-矽氧烷共聚物；和(b)作為二氧化鈦選擇一種具有有機塗層的二氧化鈦，該有機塗層包含聚有機基矽氧烷、三羥甲基丙醇或它們的混合物。
全文摘要
本發明涉及一種淺色、良好阻燃性組合物，包含包含聚碳酸酯的主體樹脂組分；足夠量的聚碳酸酯－矽氧烷共聚物，以提供佔組合物總量至少3wt％的矽氧烷；和著色劑組合物，包含具有有機塗層的二氧化鈦，例如，包含聚矽氧烷的塗層，其中二氧化鈦的量為組合物總量的1－2.5wt％，優選1－2.0wt％，更優選1－1.5wt％。該組合物可以用於製備成型製品，特別是那些具有薄壁區的製品，其在第一厚度達到V0UL防火等級。
文檔編號C08K3/22GK1890320SQ200480036463
公開日2007年1月3日 申請日期2004年10月13日 優先權日2003年10月16日
發明者M·M·馬魯甘, T·埃貝林 申請人:通用電氣公司