一種微膠囊化磷酸鋯的制備方法及由其組成的無鹵阻燃pc的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于阻燃工程塑料領域，具體涉及一種微膠囊化磷酸鋯的制備方法及由其 組成的無鹵阻燃PC。
【背景技術】
[0002] 聚碳酸酯(PC)作為通用工程材料之一，因其具有很多優異的本質性能而廣泛應用 于電子電氣、車輛工程、光學領域等工業領域和生活領域，其重要性日益凸顯。并且，聚碳酸 酯是作為一種熱塑性非晶高分子材料，其具有較好的沖擊性能和彎曲強度，以及較高的可 見光透過率。而且，聚碳酸酯作為一種結構材料承受機械應力的同時，還具有能在較寬的溫 度范圍和較為復雜的環境中使用的性能，且電氣性能優良。雖然PC具有一定的阻燃性，能夠 達到UL-94 V-2級，極限氧指數為22%~25%，但是這并不能適應很多要求更高阻燃級別的領 域；同時，由于歐盟有害物質限制指令(RoHS)及廢棄電器和電子設備(WEEE 2006)指令的頒 布，致使業界普遍傾向于使用更清潔、高環保的無鹵阻燃劑。因此，目前用于PC阻燃的主要 包括有機磷系、磺酸鹽類、有機硅系、膨脹型阻燃劑，但都不同程度的存在耐熱溫度不高、易 析出、易迀移、單獨使用效果不佳、或者易吸潮等缺點。
[0003] 微膠囊化技術是指利用天然或者合成的包覆材料，將被包覆物質包覆起來，形成 一種具有封閉囊壁結構的微型膠囊技術。在阻燃技術領域，內部囊芯的阻燃劑與聚合物基 體隔開，初期不受外界的影響，而在適當的條件下，囊壁破裂使得囊芯直接作用于聚合物基 體，給可控阻燃和不同燃燒進程的阻燃控制帶來智能和高效。
[0004] 磷酸鋯是一類近些年研究比較熱門的新型二維碟狀片層微米級無機晶體，具備類 似蒙脫土、層狀雙氫氧化物的層柱形結構，其本身具備的片層結構有利于阻隔聚合物燃燒 過程中產生的可燃性、揮發性斷裂分子鏈碎片揮發，同時也有利于阻隔氧和熱的傳遞，并增 強炭層的力學強度。與此同時，層柱結構的內部空穴可以充當微反應器，其中具有的Lewis 酸位點可以在聚合物燃燒過程中催化聚合物成炭，并且在物理上增強炭層的厚度，所以將 其應用在聚合物材料的阻燃領域變得越來越廣泛。但是將磷酸鋯通過微膠囊化技術將其制 成微膠囊磷酸鋯，并將微膠囊化磷酸鋯具體應用到阻燃PC的文獻尚未見到相關報道。
【發明內容】
[0005] 為克服上述技術問題，本發明的首要目的在于提供一種微膠囊化磷酸鋯的制備方 法，該制備工藝簡單易操作，適合工業化生產;其制備得到的微膠囊化磷酸鋯具有高效的阻 燃效果。
[0006] 本發明的另一目的在于提供包含上述微膠囊化磷酸鋯的制備方法制備得到的微 膠囊化磷酸鋯的無鹵阻燃PC。
[0007] 本發明是通過以下技術方案實現的： 一種微膠囊化磷酸鋯的制備方法，包括如下步驟： 將粒徑為0.8μπι~1.2μπι的磷酸鋯均勻地分散于溶劑中，得到磷酸鋯分散液;同時將反應 試劑添加到上述磷酸鋯分散液中，在溫度50°C~180°C下機械攪拌并回流，發生雜化交聯反 應，反應時間控制在1 h~36 h之間，反應結束后，洗滌，冷凍干燥，得到微膠囊化磷酸鋯。
[0008] 所述制備得到的微膠囊化磷酸鋯顏色為白色或淡黃色。
[0009] 其中，所述溶劑選自甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、乙醇、丙酮、甲醛、甲醇、四氫呋 喃、二氧六環、N'N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一種或幾種。
[0010] 其中，所述反應試劑包括磷腈和傳統阻燃劑;所述磷腈與傳統阻燃劑的摩爾比為 1:1~1:7〇
[0011] 其中，所述磷腈選自線性聚磷腈齊聚物、六氯環三磷腈、八氯環四磷腈、聚碳磷腈、 聚硫磷腈的一種或幾種;所述傳統阻燃劑選自季戊四醇、丙三醇、三氯氧磷、三聚氰胺、甲苯 二異氰酸酯、乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、壬二胺、聚乙二醇、二苯基亞甲基二異氰酸 酯、三聚氯氰、聚磷酸銨、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二乙酯、4,4'_聯苯亞甲基二異氰 酸酯、聚乙二酸乙二醇酯中的一種或幾種。
[0012] 其中，所述機械攪拌的速率控制為150 rpm~350 rpm。
[0013] 其中，所述洗滌是指用乙醇、丙酮、甲苯、去離子水中的一種或幾種反復洗滌2~3 次;所述冷凍干燥是將洗滌得到的微膠囊化磷酸鋯分散在少量去離子水中并冷凍，在低溫 下真空升華，得到最后的微膠囊化磷酸鋯，其中，冷凍干燥溫度為-50°O_30°C;冷凍干燥時 間為 20h-30h。
[0014] 其中，所述磷酸鋯的添加量為lg~30g;反應試劑與磷酸鋯的摩爾數之比為0.1:1~ 5:1，優選為0.1:1~2:1。當反應試劑與磷酸鋯的摩爾數之比小于0.1:1時，會出現表面的囊 材不能完整的包覆磷酸鋯；當反應試劑與磷酸鋯的摩爾數之比大于5:1時，會出現一種磷腈 與一些傳統的阻燃劑自聚合，導致磷酸鋯表面未被包覆。
[0015] 其中，所述微膠囊化磷酸錯的粒徑為〇·6μηι~2·0μηι，優選0·8μηι~1 ·5μηι〇
[0016] 本發明還公開了一種包含上述微膠囊化磷酸鋯的制備方法制備得到的微膠囊化 磷酸鋯的無鹵阻燃PC，按重量份計，包括如下組分： PC 70份~80份； 微膠囊化磷酸鋯 10份~20份； 助劑 2份~10份。
[0017] 其中，所述PC為雙酚A型芳香族聚碳酸酯，優選為熔融指數為10g/10min~38g/ lOmin，相對密度為1.18 g/cm3~1.22 g/cm3,熔融溫度為220°C~240°C，粘均分子量13000-40000的芳香族聚碳酸酯;優選為牌號為德國拜耳集團的2205和德國拜耳集團的2805，更優 選為40wt% 2205和60wt% 2805的共混物。
[0018] 其中，所述助劑選自增韌劑、抗滴落劑、穩定劑、復合抗氧化劑、潤滑劑、其它加工 助劑中的一種或幾種。
[0019] 所述增韌劑選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和/或熱塑性彈性體(TBE)。
[0020]所述抗滴落劑選自聚四氟乙烯、聚六氟乙烯、聚（四氟乙烯-六氟乙烯沖的一種或 幾種，密度2.1 g/cm3~2.2 g/cm3〇
[0021] 所述穩定劑選自雙酸A縮水甘油醚、亞磷酸二苯酯的一種或其混合物。
[0022] 所述復合抗氧化劑選自抗氧劑1010與抗氧劑168等質量比復配物。
[0023] 所述潤滑劑選自硅酮、液體石蠟、硬脂酸胺、硬脂酸鋅、季戊四醇硬脂酸酯的一種 或幾種，既有利加工過程，也對阻燃性能有提升作用。
[0024] 所述無鹵阻燃PC的制備方法，包括如下步驟： 1) 將PC在溫度為120°C~140°C鼓風烘箱中干燥8h~10h，之后進行熔融共混加工，得到PC 共混料;其中，所述PC粒料為40wt%德國拜耳集團的2205和60wt%德國拜耳集團的2805的混 合物； 2) 將PC共混料、微膠囊化磷酸鋯阻燃劑和助劑在高速混合機中混合均勻，再通過雙螺 桿擠出機擠出、拉條、冷卻、切粒得到無鹵阻燃PC;其中，雙螺桿擠出機各區溫度設置為230 °〇280 °C，轉速為400 rpm。
[0025] 本發明與現有技術相比，具有如下有益效果： 1)本發明采用磷酸鋯采用微膠囊技術制備得到微膠囊化磷酸鋯，該制備工藝簡單且易 操作，適合工業化生產;且制備得到的微膠囊化磷酸鋯阻燃劑，與傳統未包覆的磷酸鋯阻燃 劑相比，在阻燃進程中，可以在不同燃燒階段中發揮效果，從引燃階段到熄滅階段均會存在 一定的阻燃效果，從而，阻燃進程控制更優化合理，阻燃效果更有效持久。
[0026] 2)本發明通過將制備得到的微膠囊化磷酸鋯添加到PC基體中，所制備得到的無鹵 阻燃PC易加工成型、無鹵環保、力學與阻燃性