CN105849192B

CN105849192B - 增强的阻燃性聚碳酸酯组合物和包括其的模制品

Info

Publication number: CN105849192B
Application number: CN201480057736.0A
Authority: CN
Inventors: X·孙; Y·李; P·孙; D·申; H·王; H·史; P·M·阿特金森
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2034-09-19
Also published as: EP3049480A1; CN105849192A; EP3049480B1; US20160312025A1; US9725594B2; KR20160079786A; KR20180081834A; WO2015065611A1

Abstract

本发明涉及聚合物组合物和包括其的制品，所述聚合物组合物包括20‑80重量百分比的聚碳酸酯聚合物、15‑40重量百分比的填料和4‑20％的阻燃剂。

Description

增强的阻燃性聚碳酸酯组合物和包括其的模制品

背景技术

具有强阻燃性能的改进的热塑性组合物——例如增强的聚碳酸酯组合物——的发展在发现维持模量、延展性、流动、薄壁阻燃性和耐热性的适当平衡的组合物中存在显著的技术挑战。例如，模量可以通过添加无机填料被改进，然而，与无填料的组合物相比，冲击韧性将显著地下降。共混的热塑性组合物在电子和电气领域应用，尤其是在消费性电子产业中的用途，渐增地需要以下组合物：当这些组合物用于具有薄壁设计的应用时，其能够满足关于模量、流动、外观、阻燃性和耐热性的严格要求。具体而言，产业对具有高模量和高延展性以及良好的加工性能、无缺陷的美观(cosmetic)和薄壁阻燃性的组合物具有强烈的需求。

因而，存在对以下组合物的需求：其更好地管理刚度和延展性的适当平衡，同时保持其它性能的平衡的概况(profile)。因此，提供具有高模量和高延展性，同时保持其它性能——比如良好的加工性能、良好的外观和薄壁阻燃性——的适当平衡的共混的热塑性树脂组合物将是有利的。

发明内容

聚合物组合物包括：相对于聚合物组合物的总重量，以大约20重量％至大约80重量％的量存在的聚碳酸酯聚合物；相对于聚合物组合物的总重，以大约1重量％至大约20重量％的量存在的聚碳酸酯-硅氧烷共聚物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约15重量％至大约35重量％的量存在的增强填料；和相对于聚合物组合物的总重量，以大约4重量％至大约20重量％的量存在的阻燃剂，其中阻燃剂包括磷，其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％。

一种方法包括：形成聚合物组合物，其中聚合物组合物包括：相对于聚合物组合物的总重量，以大约20重量％至大约80重量％的量存在的聚碳酸酯聚合物；相对于聚合物组合物的总重，以大约1重量％至大约20重量％的量存在的聚碳酸酯-硅氧烷共聚物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约15重量％至大约35重量％的量存在的增强填料；和相对于聚合物组合物的总重量，以大约4重量％至大约20重量％的量存在的阻燃剂，其中阻燃剂包括磷，其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％。

共混的热塑性组合物包括：大约30wt％至大约75wt％的聚碳酸酯组分；大于0wt％至大约10wt％的冲击改性剂组分；大约15wt％至大约40wt％的填料组分；大约5wt％至大约20wt％的阻燃剂组分；和大约0.5wt％至大约10wt％的表面增强剂组分；其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％；并且其中全部重量百分比值基于组合物的总重量。

详述

在公开和描述本方法和系统前，将理解的是，所述方法和系统不限制为具体的合成方法、具体的组分，或者不限制为特定的组合物。还将理解的是，本文使用的术语仅用于描述特定的实施方式的目的，并且不意欲是限制性的。

本发明包括此公开内容的要素的多种组合，例如，组合来自从属于相同的独立权利要求的从属权利要求的要素。

而且，将理解的是，除非另外明确地说明，绝不意欲将本文陈述的任何方法解释为需要以特定的顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求事实上没有叙述由其步骤遵循的顺序，或者没有在权利要求或说明书中另外特别地说明该步骤限制为特定的顺序的地方，绝不意欲在任何方面推断一种顺序。这适用于任何可能的非表述解释基础，包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑事项；源自语法结构或标点符号的普通含义；和在说明书中描述的方面的数目或类型。

还将理解的是，本文使用的术语仅用于描述具体的方面，并且不意欲是限制性的。如在说明书和权利要求中使用的，术语“包括”可以包括方面“由......组成”和“基本上由......组成”。除非另外限定，本文使用的全部技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员一般理解的相同的含义。

如在说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文另外清楚地规定。因而，例如，提及的“聚碳酸酯”包括两种或更多种这样的聚碳酸酯的混合物。而且，例如，提及的填料包括两种或更多种这样的填料的混合物。

范围在本文可以表述为从“大约”一个特定的值和/或至“大约”另一个特定的值。当表述这样的范围时，另一个方面包括从一个特定的值和/或至另一个特定的值。类似地，当值通过使用先行词“大约”表述为近似值时，将理解特定的值形成另一个方面。由一种或多种术语——比如“大约”和“基本上”——修饰的值意欲包括与特定的数量的测量相关联的误差程度，其基于在提交本申请时可获得的设备。将进一步理解每个范围的端点均显著地关联另一个端点，并且独立于另一个端点。还可以理解本文公开了许多值，并且每个值在本文还公开为除该值自身之外的“大约”特定的值。例如，如果值“10”是公开的，则“大约10”也是公开的。还可以理解两个特定的单元之间的每个单元也是公开的。例如，如果10和15是公开的，则11、12、13和14也是公开的。

如本文使用的，术语“任选的”或“任选地”意思是随后描述的事件、条件、组分或情况可以发生或可以不发生，并且描述包括其中所述事件或情况发生的情况、和其不发生的情况。

除非本文另外规定，任何提及的标准、规则、试验方法等，比如ASTM D256、ASTMD638、ASTM D790、ASTM D1238、ASTM D 4812、ASTM 4935和UL94指的是在提交本申请时生效的标准、规则、指导或方法。

公开了组分材料，其用于制备本发明的公开的组合物以及在本文公开的方法内使用的组合物自身。本文公开了这些和其它材料，并且可以理解当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，虽然不能明确地公开每个这些复合物的多种单独的和共同的组合和排列的具体指代物，但是每个在本文具体地考虑和公开。例如，如果公开和讨论了特定的复合物，并且公开了可以对包括该复合物的大量分子做出的大量修饰，则具体地考虑了复合物和修饰的每一个组合和排列是可能的，除非特别地做出相反的指示。因而，如果一类分子A、B和C是公开的，以及一类分子D、E和F与组合分子的实例A-D是公开的，则即使每个没有单独地叙述，每个是单独地和共同地考虑的含义组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F认为是公开的。同样地，这些的任何子集或组合也是公开的。因而，例如，A-E、B-F和C-E的亚组将认为是公开的。适用于本申请的全部方面的此概念包括但不限于制造和使用本发明的组合物的方法中的步骤。因而，如果存在可以执行的各种额外的步骤，则可以理解这些额外的步骤中的每个可以在本发明的方法的任何具体的方面或方面的组合的情况下执行。

在说明书和最后的权利要求中提及的组合物或制品中的具体成分或组分的重量份数表示组合物或制品中的表述重量份数的成分或组分之间和任何其它成分或组分之间的重量关系。因而，在包含2重量份的组分X和5重量份的组分Y的组合物中，X和Y以2∶5的重量比存在，并且以这样的比率存在而不管复合物中是否包含额外的组分。

除非特别地做出相反的说明，组分的重量百分比基于在其中包括该组分的配方或组合物的总重量。

使用标准的命名法描述本文公开的化合物。例如，未由任何指示的基团取代的任何位置理解具有由指示的键填充(fill)的其复合价、或氢原子。不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用于指示取代基的连接点。例如，-CHO由羰基基团的碳连接。除非另外限定，本文使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员一般理解的相同的含义。

如本文使用的，术语“数均分子量”或“Mn”可以可交换地使用，并且指的是样品中的全部聚合物链的统计学平均分子量，并且由下列式限定：

其中Mi是链的分子量且Ni是该分子量的链的数目。通过本领域普通技术人员众所周知的方法，可以测量聚合物——比如聚碳酸酯聚合物或聚碳酸酯-PMMA共聚物——的Mn。

如本文使用的，术语“重均分子量”或“Mw”可以可交换地使用，并且由下列式限定：

其中Mi是链的分子量且Ni是该分子量的链的数目。与Mn相比，Mw在确定对平均分子量的贡献中考虑给定的链的分子量。因而，给定的链的分子量越大，该链对Mw贡献越多。将理解的是，如本文使用的，Mw通过凝胶渗透色谱法测量。在一些情况下，Mw通过凝胶渗透色谱法测量并使用聚碳酸酯标准物校准。

如本文使用的术语“聚碳酸酯”或“聚碳酸酯类”包括共聚碳酸酯、均聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。

术语聚碳酸酯可以进一步限定为具有式(1)的重复结构单元的组合物：

其中，R¹基团的总数目的至少60％是芳香族有机原子团，并且其余量是脂肪族、脂环族或芳香族原子团。在进一步的方面中，每个R¹是芳香族有机原子团，和更优选地，式(2)的原子团：

-A¹-Y¹-A²-(2)，

其中A¹和A²中的每个是单环二价芳基原子团，并且Y¹是具有使A¹与A²分隔的一个或两个原子的桥联原子团。在多个方面，一个原子使A¹与A²分隔。例如，此类型的原子团包括但不限于原子团比如-O-、-S-、-S(O)-、-S(O₂)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2.2.1]-亚二环庚基、亚乙基、异亚丙基、亚新戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基和亚金刚烷基。桥联原子团Y¹优选地是烃基团或饱和烃基团比如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。聚碳酸酯材料包括在美国专利号7,786,246中公开和描述的材料，其出于公开多种聚碳酸酯组合物和用于制造其的方法的特定目的，由此通过引用以其全部并入。

如本文使用的，术语“聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物”等价于聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物、聚碳酸酯-聚硅氧烷聚合物、或聚硅氧烷-聚碳酸酯聚合物。在多个方面，聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以是包括一个或多个聚碳酸酯嵌段和一个或多个聚硅氧烷嵌段的嵌段共聚物。聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物包括聚二有机硅氧烷嵌段，其包括下面通式(13)的结构单元：

其中聚二有机硅氧烷嵌段长度(E)是大约20至大约60；其中每个R基团可以是相同的或不同的，并且选自C1-13单价有机基团；其中每个M可以是相同的或不同的，并且选自卤素、氰基、硝基、C₁-C₈烷基硫代、C₁-C₈烷基、C₁-C₈烷氧基、C₂-C₈烯基、C₂-C₈烯氧基基团、C₃-C₈环烷基、C₃-C₈环烷氧基、C₆-C₁₀芳基、C₆-C₁₀芳氧基、C₇-C₁₂芳烷基、C₇-C₁₂芳烷氧基、C₇-C₁₂烷基芳基、或C₇-C₁₂烷基芳氧基，并且其中每个n独立地是0、1、2、3或4。聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物还包括聚碳酸酯嵌段，其包括下面通式(14)的结构单元：

其中R¹基团的总数目的至少60％包括芳香族部分且其余量包括脂肪族、脂环族或芳香族部分。聚硅氧烷-聚碳酸酯材料包括在美国专利号7,786,246中公开和描述的材料，其出于公开多种聚碳酸酯组合物和用于制造其的方法的特定目的，由此通过引用以其全部并入。

额外的组分可以包括冲击改性剂、流动改性剂、填料(例如，微粒状聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃、碳、矿物或金属)、补强剂(例如，玻璃纤维)、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外(UV)光稳定剂、UV吸收添加剂、增塑剂、润滑剂、隔离剂(比如脱模剂)、抗静电剂、防雾剂、抗菌剂、扩链剂、着色剂(例如，染料或颜料)、出模剂、流动促进剂、流动改性剂、表面效应添加剂、辐射稳定剂、阻燃剂、防滴剂(例如，PTFE-封装的苯乙烯-丙烯腈共聚物(TSAN))、或包括上述中的一个或多个的组合。

在一些实施方式中，添加剂比如填料(包括增强填料)、阻燃剂和表面增强剂可以添加至本文公开的组合物。示例性填料和阻燃剂公开在美国专利号7,786,246中，其出于公开多种组合物的特定目的，由此通过引用以其全部并入。

填料组分可以包括玻璃珠、玻璃纤维、玻璃片、云母、滑石、黏土、硅灰石、硫化锌、氧化锌、碳纤维(包括标准碳纤维、性能(performance)碳纤维或长碳纤维)、涂覆有陶瓷的石墨、二氧化钛、或其组合。某些填料公开在US 2014/0107266中，其通过引用以其全部并入本文。某些实施方式包括碳纤维和/或掺混有碳纤维，和任选地，其它纤维。

阻燃剂包括含磷阻燃剂。实例包括磷腈、磷酸芳基酯、双酚A二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A二苯基磷酸酯、或间苯二酚二磷酸酯、或其组合。某些阻燃剂公开在US 2014/0107266中，其以其全部并入本文。

冲击改性剂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物组分、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)聚合物组分、本体聚合的ABS(BABS)聚合物、聚烯烃弹性体(POE)聚合物组分、和硅橡胶冲击改性剂(SAIM)聚合物组分、和其组合。某些冲击改性剂公开在US20140179817中，其以其全部并入本文。

表面增强剂组分包括聚酯、苯乙烯类聚合物(比如丙烯腈丁二烯苯乙烯和聚苯乙烯)、聚硅氧烷、有机改性的硅氧烷聚合物、聚酯、和马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶(MAH-g-EPDM)。

方面1.聚合物组合物，其包括：相对于聚合物组合物的总重量，以大约20重量％至大约80重量％的量存在的聚碳酸酯聚合物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约1重量％至大约20重量％的量存在的聚碳酸酯-硅氧烷共聚物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约15重量％至大约35重量％的量存在的增强填料；和相对于聚合物组合物的总重量，以大约4重量％至大约20重量％的量存在的阻燃剂，其中阻燃剂包括磷。

方面2.方面1的聚合物组合物，其中相对于聚合物组合物的总重量，聚碳酸酯聚合物包括大约5重量％至大约30重量％的量的芳香族聚碳酸酯、聚碳酸酯-癸二酸共聚物、或支化聚碳酸酯、或其组合。

方面3.方面1或2的聚合物组合物，其中增强填料包括标准碳纤维、性能碳纤维、或长碳纤维、或其组合；并且任选地包括玻璃纤维。

方面4.方面1-3中任一项的聚合物组合物，其中阻燃剂包括磷腈、磷酸芳基酯、双酚A二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A二苯基磷酸酯、或间苯二酚二磷酸酯、或其组合。

方面5.方面1-4中任一项的聚合物组合物，进一步包括相对于聚合物组合物的总重量，以大约0.1重量％至大约5重量％的量存在的滑石。

方面6.方面1-4中任一项的聚合物组合物，其中聚合物组合物展示出等于或大于大约10吉帕斯卡(GPa)的量的挠曲模量。

方面7.一种方法，其包括：形成共混的聚合物组合物，其中共混的聚合物组合物包括：相对于聚合物组合物的总重量，以大约20重量％至大约80重量％的量存在的聚碳酸酯聚合物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约1重量％至大约20重量％的量存在的聚碳酸酯-硅氧烷共聚物；相对于聚合物组合物的总重量，以大约15重量％至大约35重量％的量存在的增强填料；和相对于聚合物组合物的总重量，以大约4重量％至大约20重量％的量存在的阻燃剂，其中阻燃剂包括磷。

方面8.方面7的方法，其中相对于聚合物组合物的总重量，聚碳酸酯聚合物包括大约5重量％至大约30重量％的量的芳香族聚碳酸酯、聚碳酸酯-癸二酸共聚物、或支化聚碳酸酯、或其组合。

方面9.方面7或8的方法，其中增强填料包括标准碳纤维、性能碳纤维、或长碳纤维、或其组合；并且任选地包括玻璃纤维。

方面10.方面7-9中任一项的方法，其中阻燃剂包括磷腈、磷酸芳基酯、双酚A二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A二苯基磷酸酯、或间苯二酚二磷酸酯、或其组合。

方面11.方面7-10中任一项的方法，其中共混的聚合物组合物展示出等于或大于大约10GPa的量的挠曲模量。

方面12.方面1-11中任一项的组合物，其中当根据ASTM D256测试时，包括组合物的模制样品具有大于或等于大约60焦耳/米(J/m)的缺口艾佐德冲击强度(notched Izodimpact strength)(在一些实施方式中，大于或等于100J/m)。

方面13.方面1-12中任一项的组合物，其能够在大约0.8毫米(mm)至大约1.0mm的厚度下取得UL94 V0评分。

方面14.共混的热塑性组合物，其包括：大约30wt％至大约75wt％的聚碳酸酯组分；大于0wt％至大约10wt％的冲击改性剂组分；大约15wt％至大约40wt％的填料组分；大约5wt％至大约20wt％的阻燃剂组分；和大约0.5wt％至大约10wt％的表面增强剂组分；其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％；并且其中全部重量百分比值基于组合物的总重量。

方面15.方面14的组合物，其中聚碳酸酯组分是包括源自双酚-A的重复单元的均聚物。

方面16.方面14或15的组合物，其中聚碳酸酯具有大约15,000至大约50,000克/摩尔的重均分子量，通过使用双酚-A聚碳酸酯标准物的凝胶渗透色谱法测量。

方面17.方面14的组合物，其中聚碳酸酯组分包括支链聚碳酸酯。

方面18.方面14-17中任一项的组合物，其中聚碳酸酯组分包括至少两种聚碳酸酯聚合物的共混物。

方面19.方面14-18中任一项的组合物，其中聚碳酸酯组分包括至少一种低流动聚碳酸酯组分，当根据ASTM D1238在300℃下和在1.2kg的负荷下测量时，其具有至少大约3.0cm³/10分钟的熔体体积流动速率(MVR)。

方面20.方面14-19中任一项的组合物，其中表面增强剂组分包括聚酯、苯乙烯类聚合物、或有机改性的硅氧烷。

方面21.方面14-20中任一项的组合物，其中冲击改性剂组分包括至少一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物组分、至少一种甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)聚合物组分、至少一种本体聚合的ABS(BABS)聚合物、至少一种聚烯烃弹性体(POE)聚合物组分、或至少一种硅橡胶冲击改性剂(SAIM)聚合物组分、或其组合。

方面22.方面14-21中任一项的组合物，其中阻燃剂组分包括含磷阻燃剂。

方面23.方面14-22中任一项的组合物，其中填料组分选自玻璃珠、玻璃纤维、玻璃片、云母、滑石、黏土、硅灰石、硫化锌、氧化锌、碳纤维、涂覆有陶瓷的石墨、二氧化钛、或其组合。

方面24.方面14-23中任一项的组合物，进一步包括至少一种添加剂，其选自防滴剂、抗氧化剂、抗静电剂、扩链剂、着色剂、出模剂、染料、流动促进剂、流动改性剂、光稳定剂、润滑剂、脱模剂、颜料、淬灭剂、热稳定剂、UV吸收物质、UV反射物质、和UV稳定剂、或其组合。

方面25.方面14-24中任一项的组合物，其包括：大约40wt％至大约60wt％的聚碳酸酯组分；大于0wt％至大约10wt％的冲击改性剂组分；大约20wt％至大约35wt％的填料组分；大约5wt％至大约20wt％的阻燃剂组分；和大约2wt％至大约7wt％的表面增强剂组分；其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％；并且其中全部重量百分比值基于组合物的总重量。

方面26.方面14-25中任一项的组合物，其包括：大约30wt％至大约75wt％的聚碳酸酯组分；大于0wt％至大约10wt％的冲击改性剂组分；大约15wt％至大约40wt％的填料组分；大约5wt％至大约20wt％的阻燃剂组分；和大约0.5wt％至大约10wt％的表面增强剂组分；其中全部组分的组合的重量百分比值不超过大约100wt％；其中全部重量百分比值基于组合物的总重量。

方面27.方面14-26中任一项的组合物，其中当根据ASTM D256测试时，共混的热塑性组合物具有大于或等于大约60J/m的缺口艾佐德冲击强度。

方面28.方面14-27中任一项的组合物，其中包括共混的热塑性组合物的模制样品能够在1.0mm(±10％)的厚度下取得UL94 V0评分。

方面29.方面14-27中任一项的组合物，其中包括共混的热塑性组合物的模制样品能够在1.5mm(±10％)的厚度下取得UL94 V0评分。

方面30.方面14-29中任一项的组合物，其中当根据ASTM D790测试时，包括共混的热塑性组合物的模制样品具有大于或等于大约5000兆帕斯卡(MPa)的挠曲模量。

方面31.方面14-31中任一项的组合物，其中当在260℃下在2.16千克(kg)的负荷下根据ASTM D1238测试时，包括共混的热塑性组合物的模制样品具有大于或等于大约8g/10min(克/分钟)的熔体流动速率(MFR)。

方面32.制品，其包括方面1-31的任何组合物。

方面33.方面32的制品，其中制品是模制的。

方面34.方面33的制品，其中制品选自计算机装置、电磁干扰装置、印刷电路、Wi-Fi装置、蓝牙装置、GPS装置、蜂窝天线装置、智能手机装置、车辆装置、医疗装置、传感器装置、安全装置、屏蔽装置、RF天线装置、LED装置和RFID装置。

实施例

提出以下实施例以便向本领域普通技术人员提供如何制造和评估本文公开和要求保护的方法、装置和系统的完整的公开内容和描述，并且意欲仅仅是示例性的，并且不意欲限制公开内容。已经做出努力以确保关于数目(例如，量、温度等)的准确性，但是应当允许一些误差和偏差。除非另外指示，份数是重量份数，温度以摄氏度(℃)为单位或在环境温度下，并且压力是在大气压下或在大气压附近。

使用常规的复合和模塑技术制备模制品用于分析。模制品在500°F至580°F(260℃至304℃)的温度下复合。

在23℃下根据ASTM D 256在63.5mm×12.7mm×3.18mm的模制样品(棒)上实施缺口艾佐德冲击(“NII”)试验。试验样品在23℃和55％相对湿度的ASTM标准条件下老化48小时，并且然后进行评估。使用Ceast冲击试验器测定NII。

在23℃下根据ASTM D 4812在模制零件(棒)上实施非缺口艾佐德冲击试验。试验样本在23℃和55％相对湿度的ASTM标准条件下老化48小时，并且然后进行评估。根据ASTMD 790使用3.2mm棒测量挠曲性能(模量和强度)。报告屈服时的挠曲强度(以MPa为单位)和挠曲模量(以MPa为单位)。根据ASTM D 638在3.2mm棒上测量拉伸性能(模量、强度和屈服强度)。报告断裂时的拉伸强度(断裂时或屈服时，以MPa为单位)、拉伸模量(以MPa为单位)和拉伸伸长(％)。根据UL94可燃性测量阻燃性能。使用ASTM D792测量比重性能。

实施例1-6

作为非限制性实施例，从表1中描述的组分制备样品组合物。在添加和不添加作为包括磷的阻燃剂的间苯二酚二磷酸酯的情况下，试验聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)和碳纤维的样品组合物的性能。还在添加和不添加滑石的情况下试验样品组合物的性能。样品还包括含有聚四氟乙烯(PTFE)的滴流抑制剂浓缩物(drip suppressant concentrate)。在碳纤维提供为短切进料的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的延展性和强度，如通过挠曲强度和挠曲模量测量的。测量比重以表征样品。

表1提供了比较实施例1-3和发明实施例4-6的性能比较。使用UL94可燃性试验以1.0mm宽的样品测量阻燃性能。通过取得由UL94试验方案允许的任何评分，V-0的评分表明样品通过UL94试验方案；而NR的评分表明样品未通过UL94试验方案。

表1

实施例7-11

作为非限制性实施例，从表2中描述的组分制备样品组合物。在具有性能碳纤维或标准碳纤维的情况下，试验聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)、作为包括磷的阻燃剂的间苯二酚二磷酸酯、和滑石的样品组合物的性能。样品组合物还包括季戊四醇四硬脂酸酯——脱模剂。在碳纤维提供为短切进料的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的延展性和强度，如通过挠曲强度和挠曲模量测量的。测量比重以表征样品。

表2提供了发明实施例7-11的性能比较。使用UL94可燃性试验以0.8mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。

表2

实施例12-13

作为非限制性实施例，从表3中描述的组分制备样品组合物。在具有长的流动的性能碳纤维的情况下，试验聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)、作为包括磷的阻燃剂的间苯二酚二磷酸酯、和滑石的样品组合物的性能。在碳纤维提供为连续进料的情况下，样品组合物通过挤拉成型复合产生。注射成型前的碳纤维长度等于短切粒的长度。这些样品被模塑为0.8mm厚度的6英寸乘8英寸(15.24厘米(cm)至20.32)的基板。样品组合物展示出可接受的延展性和强度，如通过挠曲强度和挠曲模量测量的。测量比重以表征样品。

表3提供了发明实施例12-13的性能比较。使用UL94可燃性试验以0.8mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。

表3

实施例14-17

作为非限制性实施例，从表4中描述的组分制备样品组合物。在添加和不添加聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)的情况下，试验聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、性能碳纤维、作为包括磷的阻燃剂的间苯二酚二磷酸酯、和滑石的样品组合物的性能。样品组合物还包括受阻酚类稳定剂(抗氧化剂)、亚磷酸酯类稳定剂(热稳定剂)和PC-黑浓缩物(着色剂)。在碳纤维提供为短切纤维的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的延展性和强度，如通过拉伸强度、挠曲强度和挠曲模量测量的。测量比重以表征样品。

表4提供了发明实施例14对比较实施例15和发明实施例16对比较实施例17的性能比较。使用UL94可燃性试验以0.8mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。当比较发明实施例14对比较实施例15和发明实施例16对比较实施例17时，聚碳酸酯-硅氧烷共聚物的添加展示出改进的冲击强度，如通过缺口艾佐德冲击和非缺口艾佐德冲击测量的。

表4

实施例18-19

作为非限制性实施例，从表5中描述的组分制备样品组合物。在具有作为包括磷的阻燃剂的膦嗪的情况下，试验聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)、性能碳纤维、和滑石的样品组合物的性能。在碳纤维提供为短切纤维的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的延展性和强度，如通过拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、和缺口与非缺口艾佐德冲击试验测量的。测量比重以表征样品。

表5提供了发明实施例18-19的性能比较。使用UL94可燃性试验以0.8mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。

表5

实施例20-22

作为非限制性实施例，从表6中描述的组分制备样品组合物。在多种样品厚度下并在添加和不添加聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)的情况下，试验聚碳酸酯、性能碳纤维或标准碳纤维、作为包括磷的阻燃剂的间苯二酚二磷酸酯、和滑石的样品组合物的性能。在碳纤维提供为短切纤维的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、和冲击强度，如通过缺口和非缺口艾佐德冲击试验显示的。测量比重以表征样品。

表6提供了发明实施例20与比较实施例21和22的性能比较。使用UL94可燃性试验以1.0mm或0.8mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。V-1或V-2的评分表明较差的防火性能。

表6

实施例23-30

作为非限制性实施例，从表7中描述的组分制备样品组合物。在具有作为包括磷的阻燃剂的膦嗪或磷酸芳基酯的情况下，试验聚碳酸酯-硅氧烷共聚物(具有20％硅氧烷含量的聚碳酸酯-硅氧烷嵌段共聚物)、性能碳纤维、和滑石的样品组合物的性能。还试验具有聚碳酸酯(双酚-A聚碳酸酯)、支化聚碳酸酯、或聚碳酸酯-癸二酸共聚物或其组合的样品。样品组合物包括含有低分子量苯乙烯-丙烯酸酯-环氧树脂的扩链剂。当如试验如通过UL94可燃性试验测量的阻燃剂性能时，使用多种宽度的样品。在碳纤维提供为短切纤维的情况下，样品组合物通过挤出复合产生。样品组合物展示出可接受的可接受的延展性和强度，如通过拉伸强度、挠曲强度、挠曲模量、冲击强度、和缺口与非缺口艾佐德冲击试验测量的。测量比重以表征样品。

表7提供了发明实施例23-30的性能比较。使用UL94可燃性试验以1.0mm、0.8mm、0.6mm和0.4mm宽的样品测量阻燃性能。V-0的评分表明样品通过UL94试验方案。V-1或V-2的评分表明较差的防火性能。

表7

实施例31

表8中显示的材料用于制备在表10和12中描述的组合物，并且在本文进行评估。

表8

使用260℃的标称熔融温度并在400转/分钟(rpm)下操作，在Toshiba双螺杆挤出机上通过溶体挤出制备全部样品。根据ASTM D1238，在260℃下在2.16kg负荷下10分钟来测定熔体体积速率(“MVR”)。每个报告的值是三个试验样本的平均值。每10分钟以立方厘米(cm³)的单位报告结果。缺口艾佐德冲击强度(“NII”)用于比较塑性材料的抗冲击性，并且使用3.2mm厚的缺口艾佐德试棒，利用5.5焦耳锤在23℃下根据ASTM D256对其进行测定。ASTM结果定义为用于使试验样本断裂的以焦耳为单位的冲击能除以缺口处的样本面积。以J/m的单位报告结果。根据ASTM D790以1.27毫米/分钟(mm/min)实施挠曲试验。

遵循Underwriter′s Laboratory Bulletin 94(UL94)的程序的可燃性试验在从五个样品获得的试验结果的基础上将结果分类为UL94 V0、UL94 V1或UL94 V2。每个厚度测试多个样本(5个或10个)。一些样本在23℃、50％相对湿度下老化48小时后进行试验。其它样本在70℃下老化168小时后进行试验。安装试棒使长轴垂直以用于可燃性试验。支撑样本，使得其最低端比本生灯管高9.5mm。蓝色的19mm高的火焰施加至样本的最低边缘的中心10秒。记录直到试棒的燃烧停止的时间(T1)。如果燃烧停止，则火焰重新施加另外的10秒。再次，记录直到试棒的燃烧停止的时间(T2)。如果样本滴落颗粒，则应当使这些掉落至在样本下方305mm放置的一层未处理的外科用棉上。

V0：在使得其长轴与火焰成180度而放置的样品中，移除点燃火焰后燃烧和/或阴燃的最大时期不超过10秒，并且垂直放置的样品都不产生点燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落物，并且没有样本在燃烧后或灼热后燃烧至夹持钳。

还通过计算平均燃烧时间、燃烧时间的标准偏差和滴落物的总数目分析数据，并且通过使用统计学方法以将该数据转换为对第一次通过的几率或“p(FTP)”——特定样品配方在5个试棒的常规的UL94 V0或V1试验将取得“通过”评分——的预测。可以根据下列式确定首次递交(first submission)的第一次通过的几率(pFTP)：

p(FTP)-(P_{t1＞mbt，n＝0}×P_{t2＞mbt，n＝0}×P_{总＜＝mtbt}×P_{滴落物，n＝0})，

其中P_{t1＞mbt，n＝0}是第一燃烧时间没有超过最大燃烧时间值的几率，P_{t2＞mbt，n＝0}是第二燃烧时间没有超过最大燃烧时间值的几率，P_{总＜＝mtbt}是燃烧时间的总和小于或等于最大燃烧时间值的几率，并且P_{滴落物，n＝0}是没有样本在火焰试验期间展现出滴落的几率。第一和第二燃烧时间分别指的是第一次和第二次施加火焰后的燃烧时间。

第一燃烧时间没有超过最大燃烧时间值的几率P_{t1＞mbt，n＝0}可以根据下列式确定：

P_{t1＞mbt，n＝0}＝(1-P_t1＞mbt)⁵，

其中P_t1＞mbt是t1＞mbt的对数正态分布曲线下的面积，并且其中指数“5”与试验的试棒的数目相关。第二燃烧时间没有超过最大燃烧时间值的几率可以根据下列式确定：

P_{t2＞mbt，n＝0}＝(1-P_t2＞mbt)，

其中P_t2＞mbt是t2＞mbt的对数正态分布曲线下的面积。同上，燃烧时间数据集的平均和标准偏差用于计算正态分布曲线。对于UL-94 V0评分，最大燃烧时间是10秒。对于V1或V2评分，最大燃烧时间是30秒。没有样本在火焰试验期间展现出滴落的几率P滴落物，n＝0是属性函数，其通过以下估计：

P_{滴落物，n＝0}＝(1-P_滴落物)⁵，

其中P_滴落物＝(滴落的试棒的数目/试验的试棒的数目)。

燃烧时间的总和小于或等于最大燃烧时间值的几率P_{总＜＝mtbt}可以根据模拟的5-试棒总燃烧时间的正态分布曲线确定。可以使用上面确定的燃烧时间数据的分布根据1000组的五个试棒的蒙特卡罗模拟生成该分布。蒙特卡罗模拟的技术是本领域中众所周知的。可以使用模拟的1000组的平均和标准偏差生成5-试棒总燃烧时间的正态分布曲线。因此，可以根据总≤最大总燃烧时间的1000个蒙特卡罗模拟的5-试棒总燃烧时间的组的对数正态分布曲线下的面积确定P_{总＜＝mtbt}。对于UL-94 V0评分，最大总燃烧时间是50秒。对于VI或V2评分，最大总燃烧时间是250秒。使用表9中显示的模塑条件检查表面外观。

表9

条件	单位
			预干燥时间	hrs	4
预干燥稳定	℃	85
			1区温度	℃	260
2区温度	℃	270
			3区温度	℃	270
喷嘴温度	℃	265
			模具温度	℃	70

使用表1中描述的材料如表10中描述的制备示例性制剂，其中全部量以wt％给出。制剂在多种试验中的性能数据显示在表11中。数据显示包括15wt％硅灰石、10wt％滑石和3wt％玻璃纤维的组合物取决于填料的性质具有非常不同的性能结果，例如比较单独的FR2和FR3对包括FR1和FR2二者或FR2和FR3二者的组合物。如从样品#1和#2——其分别包括具有不同的负荷但相当的磷含量的FR2和FR3——可见，FR3与FR2相比在冲击强度和阻燃效率方面更优。而且，FR2和FR1的组合或FR2和FR3的组合提供了协同效应，即参见样品#3和#4，这些组合提供了稳健的冲击和阻燃能力。

表10

组分	#1	#2	#3	#4
					PC1	20.24	21.64	21.64	21.64
PC2	15	15	15	15
					PC3	15	15	15	15
MET	2.5	2.5	2.5	2.5
					滑石	10	10	10	10
WOLL	15	15	15	15
					GLF	3	3	3	3
FR1	--	--	--	6
					FR2	10.4	--	3	3
FR3	--	9	6	--
					ABS	5	5	5	5

表11

制备和测试另外的配方(参见配方信息的表12和从表12的配方获得的数据的表13)。另外的配方进一步描绘具有添加的多种表面增强剂的这样的增强的聚碳酸酯组合物的性能。可见，与不包含表面增强剂——ABS、PET、PS和有机改性的硅氧烷的样品#5和#7相比，全部显示出改进的表面外观的功能，比如浇注口展曲(gate splay)和玻璃漂浮(glassfloating)，其是顾客判断具有高度填充材料的模制零件的外观的非常重要的方面。同时，仍存在材料性能的良好平衡，例如，高模量(7000-8000MPa)和良好的缺口冲击强度以满足目标应用需要。

表12

组分	#5	#6	#7	#8	#9	#10
							PC1	23.64	18.64	24.64	19.64	19.64	24.14
PC2	15	15	15	15	15	15
							PC3	15	15	15	15	15	15
MET	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
							滑石	10	10	--	--	--	--
WOLL	15	15	15	15	15	15
							GLF	6	6	15	15	15	15
FR1	6	6	6	6	6	6
							FR2	3	3	3	3	3	3
ABS	--	5	--	--	--	--
							PET	--	--	--	5	--	--
PS	--	--	--	--	5	--
							SO	--	--	--	--	--	0.5

表13

上文描述的公开的配方提供了在缺口冲击强度(≥80J/m)、高挠曲模量(≥7400MPa)、良好的流动(在260℃下在2.16kg负荷下MFR≥9g/10min)和出色的薄壁阻燃性能(V0≤1.2mm壁厚度)方面中的高延展性。展示出的公开的配方的特性使得它们非常适合在电子和电气市场中使用制品。

虽然可以以特定的法定分类比如系统法定分类描述和要求保护本发明的方面，但这只是为了方便，并且本领域技术人员将理解可以以任何法定分类描述和要求保护本发明的每个方面。除非另外明确地说明，绝不意欲将本文陈述的任何方法或方面解释为需要以特定的顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求没有在权利要求或说明书中具体地说明该步骤限制为具体的顺序的地方，绝不意欲在任何方面推断一种顺序。这适用于任何可能的非表述解释基础，包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑事项；源自的语法结构或标点符号的普通含义；和在说明书中描述的方面的数目和类型。

对本领域技术人员将显而易见的是，可以在本发明中做出多种修改和变化，而不背离本发明的范围和精神。通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施方式将对本领域技术人员将是显而易见的。意欲将说明书和实施例认为仅是示例性的，而且由权利要求指示本发明的真实范围和精神。

Claims

1.聚合物组合物，其包括：

相对于所述聚合物组合物的总重量，以20重量％至80重量％的量存在的聚碳酸酯聚合物；

相对于所述聚合物组合物的总重量，以1重量％至20重量％的量存在的聚碳酸酯-硅氧烷共聚物；

相对于所述聚合物组合物的总重量，以15重量％至35重量％的量存在的增强填料，所述增强填料包括碳纤维；和

相对于所述聚合物组合物的总重量，以4重量％至20重量％的量存在的阻燃剂，其中所述阻燃剂包括磷，

其中全部组分的组合的重量百分比值不超过100wt％；并且

其中所述聚合物组合物展示出等于或大于10GPa的量的挠曲模量。

2.权利要求1所述的聚合物组合物，其中相对于所述聚合物组合物的总重量，所述聚碳酸酯聚合物包括5重量％至30重量％的量的芳香族聚碳酸酯、聚碳酸酯-癸二酸共聚物、或支化聚碳酸酯、或其组合。

3.权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中所述增强填料包括标准碳纤维、性能碳纤维、或长碳纤维、或其组合。

4.权利要求1所述的聚合物组合物，其中所述阻燃剂包括磷腈、磷酸芳基酯、或其组合。

5.权利要求1所述的聚合物组合物，进一步包括相对于所述聚合物组合物的总重量，以0.1重量％至5重量％的量存在的滑石。

6.权利要求1所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物展示出等于或大于14GPa的量的挠曲模量。

7.权利要求1所述的聚合物组合物，其具有大于或等于60J/m的缺口艾佐德冲击强度。

8.权利要求1所述的聚合物组合物，其能够在0.8mm至1.0mm的厚度下取得UL94V0评分。

9.权利要求4所述的聚合物组合物，其中所述磷酸芳基酯选自双酚A二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A二苯基磷酸酯、或间苯二酚二磷酸酯。

10.一种方法，其包括：

形成聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包括：

其中全部组分的组合的重量百分比值不超过100wt％；并且

11.权利要求10所述的方法，其中相对于所述聚合物组合物的总重量，所述聚碳酸酯聚合物包括5重量％至30重量％的量的芳香族聚碳酸酯、聚碳酸酯-癸二酸共聚物、或支化聚碳酸酯，或其组合。

12.权利要求10或11所述的方法，其中所述增强填料包括标准碳纤维、性能碳纤维、或长碳纤维、或其组合。

13.权利要求10所述的方法，其中所述阻燃剂包括磷腈、磷酸芳基酯、或其组合。

14.权利要求13所述的方法，其中所述磷酸芳基酯选自双酚A二磷酸酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A二苯基磷酸酯、或间苯二酚二磷酸酯。

15.共混的热塑性组合物，其包括：

30wt％至75wt％的聚碳酸酯组分；

大于0wt％至10wt％的冲击改性剂组分；

15wt％至40wt％的填料组分，所述填料组分包括碳纤维；

5wt％至20wt％的阻燃剂组分；和

0.5wt％至10wt％的表面增强剂组分；

其中所述共混的热塑性组合物展示出等于或大于10GPa的量的挠曲模量，

其中全部组分的组合的重量百分比值不超过100wt％；并且

其中全部重量百分比值基于所述组合物的总重量。

16.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯组分是包括源自双酚-A的重复单元的均聚物。

17.权利要求15或16所述的共混的热塑性组合物，其中所述聚碳酸酯具有15,000至50,000克/摩尔的重均分子量，通过使用双酚-A聚碳酸酯标准物的凝胶渗透色谱法测量。

18.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中所述表面增强剂组分包括聚酯、苯乙烯类聚合物、或有机改性的硅氧烷。

19.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中所述冲击改性剂组分包括至少一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物组分、至少一种甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)聚合物组分、至少一种聚烯烃弹性体(POE)聚合物组分、或至少一种硅橡胶冲击改性剂聚合物组分、或其组合。

20.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中所述阻燃剂组分包括含磷阻燃剂。

21.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中所述填料组分进一步包括选自玻璃珠、玻璃纤维、玻璃片、云母、滑石、黏土、硅灰石、硫化锌、氧化锌、涂覆有陶瓷的石墨、二氧化钛、或其组合的填料。

22.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中当根据ASTM D256测试时，所述共混的热塑性组合物具有大于或等于60J/m的缺口艾佐德冲击强度。

23.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中包括所述共混的热塑性组合物的模制样品能够在1.0mm±10％的厚度下取得UL94V0评分。

24.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中包括所述共混的热塑性组合物的模制样品能够在1.5mm±10％的厚度下取得UL94V0评分。

25.权利要求15所述的共混的热塑性组合物，其中包括所述共混的热塑性组合物的模制样品具有当根据ASTM D790测试时大于或等于5000MPa的挠曲模量，并且具有当在260℃在2.16kg的负荷下根据ASTM D1238测试时大于或等于8g/10min的熔体流动速率(MFR)。

26.权利要求19所述的共混的热塑性组合物，其中所述至少一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物组分是至少一种本体聚合的ABS聚合物。

27.制品，其包括权利要求1或15所述的任何组合物。