CN110650999A - 具有提高的多轴冲击强度的非溴非氯阻燃性玻璃填充的聚碳酸酯 - Google Patents
具有提高的多轴冲击强度的非溴非氯阻燃性玻璃填充的聚碳酸酯 Download PDFInfo
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Abstract
在各种方面中，本公开涉及聚碳酸酯组合物，所述聚碳酸酯组合物展现出提高的冲击强度，多轴和悬臂梁缺口两者，以及薄壁阻燃性，同时不含或基本上不含溴或氯阻燃添加剂。聚碳酸酯组合物可包含非粘合玻璃纤维、甲苯磺酸丁酯、和/或磷基稳定剂。
Description
技术领域
本公开涉及玻璃填充聚碳酸酯组合物，其具有非溴化和/或氯化的阻燃添加剂并表现出提高的冲击强度。
背景技术
聚碳酸酯聚合物可用于多种材料应用中，具有一系列有利的物理性质和机械性质，包括例如高冲击强度、优异的尺寸稳定性、类玻璃透明性、优异的耐热性和低温韧性。这些特性以及其他特性使聚碳酸酯成为类似广泛应用的期望之选，例如建筑、汽车和运输、电气和电子、电信、包装、医疗、光学/眼科、以及光学介质。聚碳酸酯材料通常与其他材料一起加工，以提高其物理性能。例如，聚碳酸酯可以与用作抗冲改性剂的其他聚合物结合，以产生更具弹性的材料。在进一步的实例中，将填料和其他增强添加剂引入聚碳酸酯聚合物基体中以增强性质，如模量和冲击强度。在各种应用中，阻燃性是重要的性质，例如在电气和电子应用(如器具和设备外壳和零件)中。理想地，这些阻燃聚碳酸酯材料同时显示出强大的阻燃性和薄壁弹性。工业标准日益要求阻燃剂不含卤素，尤其是溴。在本领域中仍然需要表现出良好的可加工性和薄壁阻燃性，同时还保持冲击强度的聚碳酸酯组合物。
发明内容
一方面，本公开提供了填充的组合物，其包含：约70重量％(wt.％)至约98wt％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合(non-bonding)玻璃纤维；约0.001wt.％至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包括甲苯磺酸丁酯(butyltosylate)，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳(J)的多轴冲击(MAI)等级能量(rating energy)，并且其中当根据UL 94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到VI等级和少于约60秒的熄灭时间。
另一方面，本公开涉及一种组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；约2wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.01wt.％至约5wt.％的稳定剂组分，其中稳定剂组分包括双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(bis(2,4-dicumylphenyl)pentaerythritol diphosphite)或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯(tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)-4,4-biphenyldiphosphonite)(PEPQ)中的一种或多种，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中所述组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到UL 94的V2等级。
此外，本公开涉及一种方法，其包括：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包括甲苯磺酸丁酯，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
另一方面，本公开涉及根据本文公开的形成组合物的方法所制备的制品或由本文公开的组合物所形成的制品。
附图说明
通过参考以下结合附图对本公开的一个方面的描述，本公开的上述和其他特征和优点，以及实现它们的方式将变得显而易见，并且将被更好地理解，其中：
图1示出显示热塑性组合物的组分的表1。
图2示出显示玻璃纤维的特性的表2。
图3示出显示具有玻璃纤维的热塑性组合物的表5。
图4示出显示具有非粘合玻璃纤维的聚碳酸酯组合物的表6A。
图5示出显示具有非粘合玻璃纤维的聚碳酸酯组合物的性能的表6B。
具体实施方式
聚碳酸酯材料通常与其他材料一起加工，以提高其物理性能。可包括阻燃添加剂，使得聚碳酸酯抵抗火焰，从而使材料对某些应用更加有用。对非溴化阻燃添加剂的需求增加，因为当基体聚合物处于可能导致降解、熔融或燃烧的环境压力下时，这些添加剂避免某些卤化化学品的释放。欧洲和太平洋地区的电气外壳和壳体(enclosures)的市场趋势将转向非溴化(非Br)阻燃(FR)玻璃填充树脂，并且处于制定下的国际电工技术委员会(IEC)电气行业规范旨在限制最终电气和电子产品中的卤素含量。然而，向聚碳酸酯组合物中添加填料和阻燃添加剂可能会对冲击性能和其他机械性能产生负面影响。填料增强的聚碳酸酯组合物，也具有稳健的阻燃性能，因此对发现可以保持流动、薄壁阻燃性和冲击强度的适当平衡的组合物提出了重大的技术挑战。常规的非溴FR玻璃填充聚碳酸酯包括LEXANTM505RU，但是该等级的冲击和阻燃性能可比含溴的对应物LEXANTM503R低。本公开的组合物提供了与溴化的阻燃PC同时期产品(contemporary)相比，展现出用于薄壁应用的相似冲击性能和稳健阻燃性能的不含溴和氯的玻璃填充聚碳酸酯组合物。将某些添加剂和玻璃纤维填料与非溴化阻燃添加剂一起使用提供了提高的冲击强度和保持的阻燃性能。
聚碳酸酯聚合物
一方面，所公开的组合物可包括含有一种或多种聚碳酸酯聚合物的聚碳酸酯聚合物组分。如本文所用，术语“聚碳酸酯”包括具有重复结构性碳酸酯单元的均聚碳酸酯和共聚碳酸酯。一方面，聚碳酸酯可包括任何聚碳酸酯材料或材料的混合物，例如，如美国专利号7,786,246中所述的，出于公开各种聚碳酸酯组合物和方法的特定目的，其全部内容并入本文。
本文所用的术语“聚碳酸酯(一种或多种)”包括共聚碳酸酯、均聚碳酸酯、(共)聚酯碳酸酯及其组合。
在各方面中，聚碳酸酯可包括含有两种或更多种不同碳酸酯单元的共聚物。例如，聚碳酸酯共聚物可包括衍生自双酚苯乙酮(BisAP)的重复碳酸酯单元和第二化学上不同的二羟基单体，如双酚(例如，双酚A)。可选地，聚碳酸酯共聚物可包括衍生自(N-苯基酚酞)PPPBP的重复碳酸酯单元和第二化学上不同的二羟基单体，如双酚(例如，双酚A)。
一方面，聚碳酸酯可包括芳族碳酸酯链单元，并且包括具有式(I)结构单元的组合物：
其中R1基团是芳族、脂族或脂环族自由基。有利地，R1是芳族有机自由基，并且在可选方面中，是式(II)的自由基：
—A1—Y1—A2— (II)
其中A1和A2中的每一个都是单环二价芳基自由基，并且Y1是将A1和A2分开的具有零个、一个或两个原子的桥接自由基。在示例性方面中，一个原子将A1和A2分开。这种类型的自由基的示例性实例是-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-[2,2,1]-二环亚庚基、亚乙基、异亚丙基、新亚戊基、亚环己基、亚环十五烷基、亚环十二烷基、亚金刚烷基等。另一方面，在示例性实例为双酚的情况下，零个原子将A1和A2分开。桥接自由基Y1可以是烃基或饱和烃基，如亚甲基、亚环己基或异亚丙基。
可以通过界面反应聚合物前体(如二羟基化合物)生产聚碳酸酯，其中仅一个原子将A1和A2分开。如本文所用，术语“二羟基化合物”包括例如具有如下通式(III)的双酚化合物：
其中Ra和Rb各自独立地表示氢、卤素原子或一价烃基；p和q各自独立地是0至4的整数；并且Xa表示式(IV)基团中的一种：
其中Rc和Rd各自独立地表示氢原子或一价直链或环状烃基，并且Re是二价烃基。
可以由式(IV)表示的双酚化合物的类型的非限制性实例可包括双(羟基芳基)烷烃系列，如1,1-双(4-羟基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷(或双酚A)、2,2-双(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基苯基)辛烷、l,l-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)正丁烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2,2-双(4-羟基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-溴苯基)丙烷等；双(羟基芳基)环烷烃系列，如1,1-双(4-羟基苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷等，或包括至少一种上述双酚化合物的组合。
可以由式(III)表示的其他双酚化合物包括其中X为-O-、-S-、-SO-或-SO2-的那些。这种双酚化合物的一些实例是双(羟基芳基)醚，如4,4’-二羟基二苯醚、4,4’-二羟基-3,3’-二甲基苯醚等；双(羟基二芳基)硫醚，如4,4’-二羟基苯硫醚、4,4’-二羟基-3,3'-二甲基苯硫醚等；双(羟基二芳基)亚砜，如4,4’-二羟基二苯基亚砜、4,4’-二羟基-3,3’-二甲基二苯基亚砜等；双(羟基二芳基)砜，如4,4’-二羟基二苯砜、4,4’-二羟基-3,3’-二甲基二苯砜等；或包括至少一种上述双酚化合物的组合。
可以在聚碳酸酯的缩聚反应中使用的其他双酚类化合物由式(V)表示：
其中，Rf是具有1至10个碳原子的烃基的卤素原子或卤素取代的烃基；n是0到4的值。当n至少是2时，Rf可以相同或不同。可以由式(IV)表示的双酚化合物的实例是间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，如3-甲基间苯二酚、3-乙基间苯二酚、3-丙基间苯二酚、3-丁基间苯二酚、3-叔丁基间苯二酚、3-苯基间苯二酚、3-枯基间苯二酚、2,3,4,6-四氟间苯二酚、2,3,4,6-四溴间苯二酚等；邻苯二酚、对苯二酚、取代的对苯二酚，如3-甲基对苯二酚、3-乙基对苯二酚、3-丙基对苯二酚、3-丁基对苯二酚、3-叔丁基对苯二酚、3-苯基对苯二酚、3-枯基对苯二酚、2,3,5,6-四甲基对苯二酚、2,3,5,6-四叔丁基对苯二酚、2,3,5,6-四氟对苯二酚、2,3,5,6-四溴对苯二酚等，或包括至少一种上述双酚化合物的组合。
一方面，双酚化合物是双酚A。在实例性方面中，聚碳酸酯聚合物组分包括双酚A聚碳酸酯聚合物。在另一示例性方面中，聚碳酸酯组分包括至少两种不同等级的双酚A聚碳酸酯的掺混物。为此，聚碳酸酯等级例如可以通过聚碳酸酯的熔体体积流率(MVR)来表征。例如，所公开的聚碳酸酯(如双酚A聚碳酸酯)的特征可在于300℃/1.2kg下展现出4克每10分钟(g/10min)至30g/10min的熔体体积速率(MVR)。例如，MVR可在10g/10min至25g/10min的范围内，包括例如15g/10min至20g/10min的范围内的MVR。此外，例如，MVR可在4g/10min或30g/10min的范围内。
聚碳酸酯可包括通过熔融聚合制备的直链双酚A聚碳酸酯。熔融聚碳酸酯过程基于二羟基化合物和碳酸酯源在熔融阶段的连续反应。例如，聚碳酸酯聚合物可以是通过熔融聚合反应制备的直链双酚A聚碳酸酯。熔融聚碳酸酯过程基于二羟基化合物和碳酸酯源在熔融阶段的连续反应。在一些方面中，熔融聚碳酸酯可具有基于聚苯乙烯的约15,000至约120,000道尔顿的分子量(Mw)。熔融聚碳酸酯产物的封端水平可以是约45％至约80％。一些聚碳酸酯的封端水平是约45％至约75％、约55％至约75％、约60％至约70％或约60％至约65％。某些聚碳酸酯具有至少百万分之200份(ppm)的氢氧根基团。某些聚碳酸酯具有200-1100ppm或950至1050ppm的氢氧根基团。
聚碳酸酯聚合物可含有封端剂。可以使用任何适合的封端剂，只要该试剂不会显著不利地影响聚碳酸酯组合物的所需性能(例如，透明性)即可。封端剂包括一元酚化合物、一元羧酸氯化物和/或一氯甲酸酯。一元酚封端剂的实例有单环酚，如苯酚和C1-C22烷基取代的苯酚，如对枯基苯酚、间苯二酚单苯甲酸酯、对叔丁基苯酚和叔丁基苯酚；和二酚的单醚，如对甲氧基苯酚。
另外，一些聚碳酸酯包括约200至约2000ppm，或约百万分之250份(ppm)至约1800ppm的弗里斯(Fries)产物。弗里斯产物包括结构A、B和C的酯类。
除了聚碳酸酯生产中的主要聚合反应以外，还有一系列副反应，这些副反应由聚合物主链的链重排(通常被称为弗里斯重排)构成，这种链重排导致支化。在双酚A熔融聚碳酸酯中特别发现的弗里斯种类包括结构A、B和C的酯类。
直链弗里斯：
支链弗里斯：
酸性弗里斯：
由碱性催化剂、温度和停留时间的组合作用引起了弗里斯反应，与由于其生产温度较低的界面聚碳酸酯相比，弗里斯反应通常导致熔融产生的聚碳酸酯支化。因为树脂中的高支化水平可能对聚碳酸酯的机械性能(例如，冲击强度)产生负面影响，所以可能期望具有较低支化弗里斯产物的产品。
在某些实施方式中，可以利用通过界面聚合产生的聚碳酸酯。在一些过程中，双酚A和光气在界面聚合过程中反应。一般地，将双酚A的二钠盐溶解在水中并与光气反应，光气通常溶解在不与水混溶的溶剂(例如，氯化有机溶剂，如二氯甲烷)中。
在一些实施方式中，聚碳酸酯包括重均分子量为约10,000克/摩尔(g/mol)至约50,000g/mol，优选约15,000g/mol至约45,000g/mol的界面聚碳酸酯。一些界面聚碳酸酯具有至少90％或优选95％的封端水平。
在至少一个方面中，组合物可包括第一和第二聚碳酸酯作为聚碳酸酯聚合物组分。另一方面，聚碳酸酯聚合物可包括至少一种双酚A聚碳酸酯聚合物。聚碳酸酯的非限制性实例可包括均可购自SABICTM的均聚物LEXANTM 105和/或LEXANTM 175。在一些组合物中，聚碳酸酯聚合物包括分子量(Mw)小于25,000g/mol(例如约21,800g/mol)的至少一种聚碳酸酯聚合物和分子量(Mw)至少是28,000g/mol(例如30,000g/mol)的第二聚碳酸酯聚合物。在一些组合物中，所述第一聚碳酸酯聚合物与所述第二聚碳酸酯聚合物的摩尔比为约7:1至约4:1。
本文所用的“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯聚合物”可进一步包括聚碳酸酯与其他包含碳酸酯链单元的共聚物的共混物。示例性共聚物是聚酯碳酸酯，也被称为共聚酯-聚碳酸酯。除重复的碳酸酯链单元外，此类共聚物还含有式(VI)的重复单元：
其中D是衍生自二羟基化合物的二价自由基，并且可以是例如C2-10亚烷基自由基、C6-10脂环族自由基、C6-20芳族自由基或其中亚烷基含有2至约6个碳原子(具体地，2、3或4个碳原子)的聚氧化亚烷基自由基；T是衍生自二羧酸的二价基团，并且可以是例如C2-10亚烷基自由基、C6-20脂环族自由基、C6-20烷基芳族自由基或C6-20芳族自由基。
一方面，D是C2-6亚烷基自由基。另一方面，D衍生自式(VII)的芳族二羟基化合物：
其中每一个Rh独立地是卤素原子、C1-10烃基或C1-10卤素取代的烃基，并且n是0至4。卤素通常是溴。可由式(VIII)表示的化合物的实例包括间苯二酚、取代的间苯二酚化合物，如5-甲基间苯二酚、5-乙基间苯二酚、5-丙基间苯二酚、5-丁基间苯二酚、5-叔丁基间苯二酚、5-苯基间苯二酚、5-枯基间苯二酚、2,4,5,6-四氟间苯二酚、2,4,5,6-四溴间苯二酚等；邻苯二酚；对苯二酚；取代的对苯二酚，如2-甲基对苯二酚、2-乙基对苯二酚、2-丙基对苯二酚、2-丁基对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚、2-苯基对苯二酚、2-枯基对苯二酚、2,3,5,6-四甲基对苯二酚、2,3,5,6-四叔丁基对苯二酚、2,3,5,6-四氟对苯二酚、2,3,5,6-四溴对苯二酚等；或包含至少一种前述化合物的组合。
可用于制备聚酯的芳族二羧酸的实例包括间苯二甲酸或对苯二甲酸、1,2-二(对羧基苯基)乙烷、4,4’-二羧基二苯醚、4,4’-双苯甲酸、和包含前述至少一种酸的混合物。含有稠环的酸也可以存在，如存在于1,4-、1,5-、或2,6-萘二甲酸中。具体的二羧酸是对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸、环己烷二羧酸、或其混合物。具体的二羧酸包括间苯二甲酸和对苯二甲酸的混合物，其中对苯二甲酸与间苯二甲酸的重量比是约10:1至约0.2:9.8。在另一具体方面中，D是C2-6亚烷基自由基，并且T是对亚苯基、间亚苯基、萘、二价脂环族自由基、或其混合物。这类聚酯包括聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。
在其他方面中，可以使用聚(对苯二甲酸亚烷基酯)。适合的聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的具体实例是聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(对苯二甲酸1,4-丁二酯)(PBT)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)、聚(萘二甲酸丁二酯)(poly(butylene naphthanoate)，polybutylene naphthalate)(PBN)、(聚对苯二甲酸丙二酯)(PPT)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、以及包含上述至少一种聚酯的组合。还考虑了具有少量，例如，约0.5至约10重量％衍生自脂族二酸和/或脂族多元醇的单元的上述聚酯，以制备共聚酯。
包含对苯二甲酸亚烷基酯重复酯单元和其他酯基的共聚物也是有用的。有用的酯单元可包括不同的对苯二甲酸亚烷基酯单元，其可以作为单独的单元或作为聚(对苯二甲酸亚烷基酯)的嵌段存在于聚合物链中。这种共聚物的具体实例包括聚(对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)-共-聚(对苯二甲酸乙二酯)，其中聚合物包含大于或等于50mol％的聚对苯二甲酸乙二酯，缩写为PETG；而其中聚合物包含大于50mol％的聚(1,4-对苯二甲酸环己烷二亚甲基酯)，则缩写为PCTG。
聚(亚环烷基二酯)也可包括聚(环己烷二羧酸亚烷基酯)(poly(alkylenecyclohexanedicarboxylate))。其中，具体实例是具有式(IX)的重复单元的聚(1,4-环己烷二羧酸-1,4-环己烷二甲酯)(PCCD)：
其中，如使用式(VIII)所述，D是衍生自1,4-环己烷二甲醇的1,4-环己烷二亚甲基，并且T是衍生自环己烷二羧酸酯或其化学等同物的环己烷环，并且可包括顺式异构体、反式异构体、或包括上述至少一种异构体的组合。
聚碳酸酯聚合物组分也可包括聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。如本文所用，术语“聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物”等同于聚硅氧烷-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。在各种方面中，聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可以是包含一种或多种聚碳酸酯嵌段和一种或多种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含有以下通式(IX)的结构单元的聚二有机硅氧烷嵌段：
其中聚二有机硅氧烷嵌段长度(E)是约20至约60；其中每一个R基团可以相同或不同，并且选自C1-13单价有机基团；其中每一个M都可以相同或不同，并且选自卤素、氰基、硝基、C1-C8烷硫基(alkylthio)、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C1-C8烯基、C1-C8烯氧基、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，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含有以下通式(X)的结构单元的聚碳酸酯嵌段：
其中R1基团总数的至少60％是芳族部分，其余包括脂族、脂环族或芳族部分。聚硅氧烷-聚碳酸酯材料包括美国专利号7,786,246中公开和描述的材料，其出于公开各种组合物及其制造方法的具体目的，通过引用以其整体并入本文。聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物的非限制性实例可包括可购自SABICTMInnovative plastics的各种共聚物。
在各种方面中，聚碳酸酯聚合物组分以组合物总重量的约60wt.％至约98wt.％的量存在。另一方面，聚碳酸酯聚合物以约40wt.％至约90wt％的量存在。在又另一方面中，聚碳酸酯聚合物以如下量存在：约70wt.％至约85wt.％、或约50wt.％至约90wt.％、或约60wt.％至约90wt.％、或约65wt.％至约90wt.％、或约67wt.％至约90wt.％、或约69wt.％至约90wt.％、或约70wt.％至约89wt.％、或约70wt.％至约88wt.％、或约70wt.％至约88wt.％、或约70wt.％至约85wt.％、或约70wt.％至约80wt.％、或约40wt.％至约95wt.％、或约50wt.％至约95wt.％、或约55wt.％至约95wt.％、或约60wt.％至约95wt.％、或约65wt.％至约95wt.％、或约70wt.％至约95wt.％、或约75wt.％至约95wt.％、或约77wt.％至约95wt.％。作为实例，聚碳酸酯聚合物以约50wt.％的量存在。另一方面，聚碳酸酯聚合物以约60wt.％的量存在。在甚至另一方面中，聚碳酸酯聚合物以约70wt.％的量存在。
玻璃纤维
根据本公开的方面，所公开的组合物可包括非粘合玻璃纤维。在一些实例中，在本公开中被包括作为纤维填料的非粘合玻璃纤维可以提供具有比包括粘合玻璃纤维的基本上相似的组合物更高的冲击强度的组合物。基本上相似的组合物可以是指如果没有特定组分包含相同组分的组合物。然而，尽管非粘合玻璃纤维可以提高本文评估的某些非溴化和非氯化阻燃制剂的冲击强度性质，但薄壁应用的阻燃性能的稳健性(小于1.5mm或小于0.8mm)可能会更差。聚碳酸酯组合物中非粘合玻璃纤维填料与某些稳定剂添加剂的组合可以提高冲击强度并保持阻燃性能。
非粘合玻璃纤维，也称为非粘结(non-binding)玻璃纤维，可以指不向添加了其的聚合物树脂提供特定粘合性的玻璃纤维填料。即，玻璃纤维填料的各个纤维可以不表现出对聚合物基质的亲和力。相比之下，粘合玻璃纤维为添加了其的特定聚合物树脂提供特定的粘合性。粘合玻璃纤维填料可表现出对聚碳酸酯树脂基体的亲和力。这种亲和力可归因于玻璃上浆(sizing)(除了许多其他力之外)。
一方面，所公开的组合物包含选自E-玻璃、S-玻璃、AR-玻璃、T-玻璃、D-玻璃和R-玻璃的非粘合玻璃纤维。另一方面，非粘合玻璃纤维可选自E-玻璃、S-玻璃、及其组合。在一个实例中，非粘合玻璃纤维是E玻璃或EC玻璃类型。
可以通过标准过程，例如通过蒸汽或空气吹制、火焰吹制和机械牵拉来制造非粘合玻璃纤维。用于聚碳酸酯增强的示例性玻璃纤维是通过机械牵拉制成的。
非粘合玻璃纤维可以上浆或不上浆。上浆的玻璃纤维在其表面上涂覆有被选择用于与聚碳酸酯相容的上浆组合物。上浆组合物促进了聚碳酸酯在纤维股线上的浸透和湿透，并有助于在聚碳酸酯组合物中获得期望的物理性质。在各种其他方面中，非粘合玻璃纤维用涂层剂上浆。另一方面，涂层剂以基于玻璃纤维重量的约0.1wt％至约5wt％的量存在。在又一方面中，涂层剂以基于玻璃纤维重量的约0.1wt％至约2wt％的量存在。
在制备玻璃纤维时，可以同时形成许多细丝(filament)，用涂层剂上浆，然后捆扎成股线。可选地，股线本身可以首先由细丝形成，然后上浆。所采用的上浆量通常是足以将玻璃细丝粘结成连续股线的量，并且其范围为基于玻璃纤维重量的约0.1至约5wt％、约0.1至2wt％。通常，该量可以是基于玻璃细丝重量的约1.0wt％。
另一方面，非粘合玻璃纤维可以是连续的或短切的。在一些实例中，玻璃纤维是短切的。短切股线形式的玻璃纤维的长度可以是约0.3毫米至约10厘米，具体地约0.5毫米至约5厘米，并且更具体地约1.0毫米至约2.5厘米。在各种其他方面中，玻璃纤维的长度是约0.2mm至约20mm。在又另一方面中，玻璃纤维的长度是约0.2mm至约10mm。在甚至另一方面中，玻璃纤维的长度是约0.7mm至约7mm。在该区域中，用复合形式的玻璃纤维来增强热塑性树脂，通常将长度约0.4mm的纤维称为长纤维，将较短的纤维称为短纤维。在另一方面，玻璃纤维的长度可以是1mm或更长。在另一方面，玻璃纤维的长度可以是2mm或更长。
非粘合玻璃纤维组分可以以约大于0wt％至约20wt％的量存在。在一些实例中，非粘合玻璃纤维可以以大于约5wt％至约15wt％的量存在。在又另一方面中，非粘合玻璃纤维组分可以以大于约5wt％至约10wt％的量存在。所公开的热塑性组合物可包括约2wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维填料。例如，玻璃纤维可以以约10wt.％的量存在。在又另一方面中，非粘合玻璃纤维组分可以以大于约3wt.％至约10wt.％，或约3wt.％至约8wt.％的量存在。
非粘合玻璃纤维可具有圆形(round)(或圆形(circular))、平坦的或不规则的横截面。因此，可以使用非圆形的纤维横截面。然而，在一些实例中，非粘合玻璃纤维可具有圆形横截面。非粘合玻璃纤维的宽度或直径可以是约1微米(μm)至约20μm，或约5至约20μm。在另一实例中，玻璃纤维的宽度或直径可以是约5至约15μm。在某些组合物中，非粘合玻璃纤维的宽度或直径可以是约14μm。
阻燃剂
在本公开的某些方面中，热塑性组合物可包括阻燃添加剂。阻燃添加剂可包括适用于所公开的聚碳酸酯组合物中的阻燃材料或阻燃材料的混合物。在一个实例中，阻燃添加剂m包括含磷酸盐的材料。
在各种方面中，阻燃添加剂可以不含或基本上不含溴或氯。不含或基本上不含可指存在于组合物的总重量中少于约1wt.％，或更具体地少于约0.1wt.％。在某些实例中，聚碳酸酯基本上不含溴或氯原子。在另外的实例中，阻燃添加剂基本上不含溴或氯原子。“基本上不含”是指少于约1wt.％，或少于约0.1wt.％的聚碳酸酯组合物包含溴和/或氯原子。
非溴/非氯含磷阻燃剂可包括例如有机磷酸盐和含有磷-氮键的有机化合物。阻燃剂任选地是例如，单体或聚合的芳族磺酸酯或其混合物的非溴或非氯基金属盐。金属盐是例如碱金属或碱土金属盐或混合金属盐。这些族的金属包括钠、锂、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钫和钡。阻燃剂的实例包括苯磺酸铯和对甲苯磺酸铯。
阻燃添加剂可包括低聚物有机磷阻燃剂，包括例如双酚A二苯基磷酸酯(BPADP)。在另一实例中，阻燃剂可以选自低聚磷酸酯、聚合磷酸酯、低聚膦酸酯、聚磷酸铵(Exolit TMOP)或混合的磷酸酯/膦酸酯阻燃剂组合物。阻燃剂可以选自三苯基磷酸酯；甲苯基二苯基磷酸酯；三(异丙基苯基)酯磷酸；间苯二酚双(二苯基磷酸酯)；和双酚A双(二苯基磷酸酯)。一方面，阻燃剂可包括双酚A双(二苯基磷酸酯)(BPDAP)。
在一些实例中，阻燃添加剂可包括，例如阻燃盐，如全氟化C1–C16烷基磺酸酯的碱金属盐，如全氟丁基磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛基磺酸钾、全氟己基磺酸四乙铵、二苯基砜磺酸钾(KSS)等、苯磺酸钠、甲苯磺酸钠(NATS)等；和通过使例如碱金属或碱土金属(例如锂、钠、钾、镁、钙和钡盐)与无机酸络合盐反应而形成的盐，例如，含氧阴离子(oxo-anion)(如碳酸的碱金属和碱土金属盐，如碳酸钠Na2CO3、碳酸钾K2CO3、碳酸镁MgCO3、碳酸钙CaCO3和碳酸钡BaCO3)或含氟阴离子(fluoro-anion)络合物，如六氟铝酸三锂(trilithium aluminumhexafluoride)Li3AlF6、氟硅酸钡(barium silicon fluoride)BaSiF6、四氟硼酸钾KBF4、六氟铝酸三钾(tripotassium aluminum hexafluoride)K3AlF6、氟铝酸钾KAlF4、氟硅酸钾K2SiF6和/或六氟铝酸钠(sodium aluminum hexafluoride)Na3AlF6等。单独或与其他阻燃剂组合的Rimar盐与KSS和NATS(甲苯磺酸钠)在本文公开的组合物中特别有用。
金属增效剂(例如，氧化锑)也可与阻燃添加剂一起使用。阻燃剂可以以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的1至25重量份，更具体地2至20重量份的量存在。
阻燃剂可以以基于组合物总重量的约0.01wt.％至约1wt.％的量存在。例如，阻燃剂可以以基于组合物总重量的约0.05wt.％至约0.5wt.％，或约0.05wt.％至约0.25wt.％的量存在。
添加剂
根据本公开的方面，所公开的组合物可包括非粘合玻璃纤维。阻燃性玻璃纤维填充聚碳酸酯聚合物的冲击强度可取决于所用的玻璃纤维的类型。尽管非粘合玻璃纤维可以提高本文评估的某些非溴化和/或非氯化阻燃制剂的冲击强度性质，但是薄壁应用的阻燃性能的稳健性(小于1.5mm或小于0.8mm)降低。将非粘结性玻璃纤维填料与某种添加剂混合物组合使用，既提高冲击强度，又保持阻燃性能。
所公开的添加剂混合物可包括酸稳定剂和磷基热稳定剂，或者所公开的添加剂混合物可包括多种磷基热稳定剂。已显示酸稳定剂和磷基热稳定剂与非粘合玻璃纤维的组合既提高多轴冲击强度，又保持薄壁阻燃性。
在一些方面中，添加剂可包括热稳定剂添加剂。在一些方面中，热稳定剂组分包括至少一种有机磷化合物，包括但不限于亚磷酸酯、膦或亚膦酸酯化合物。在具体方面中，热稳定剂组分包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(例如，可购自BASF的Irgafos TM 168)(IRG)、三苯基膦(TPP)、亚磷酸三癸酯(tridecylphosphite)(TDP)、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯(PEPQ)、双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(例如，可购自Dover Chemical的DoverphosTM S-9228)(DP)、亚磷酸二苯基单癸酯(DPDP)、或其组合。
在一个实例中，所公开的组合物可包括四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-二苯基二亚磷酸酯作为上述磷基稳定剂。四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯可作为亚膦酸酯PEPQ商购，并且可由以下结构式表示。PEPQ是双酚亚膦酸酯。
在具体实例中，所公开的组合物可包括双酚二磷酸酯，如双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯作为上述磷基稳定剂。双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯可作为DoverphosTM S-9228商购，并由以下结构式表示。
在一些方面中，磷基稳定剂组分以组合物的约0.01至约0.2wt％的量存在于模塑制品中，或者在某些方面中以组合物的约0.01至约0.08wt％的量存在于模塑制品中。
在一些方面中，酸稳定剂组分可以存在于所公开的组合物中。在某些方面中，酸稳定剂组分包含磺酸酯。其他酸稳定剂添加剂可包括有机磷化合物，包括但不限于亚磷酸、磷酸、或其组合。在具体方面中，所公开的组合物中可存在甲苯磺酸丁酯(例如对甲苯磺酸丁酯或BuTos)。作为实例，BuTos可用作聚合物母料的组分，其中聚合物母料包含约0.3wt.％的BuTos，其使用14wt.％季戊四醇四硬脂酸酯。在本公开的某些实例中，磺酸酯(如甲苯磺酸丁酯)可提供比包含亚磷酸作为酸稳定剂的聚碳酸酯组合物展现出更好的物理和机械性质(例如，FR和多轴冲击(MAI))的聚碳酸酯组合物。在一些方面中，酸稳定剂组分以组合物中约0.001wt.％至约5wt.％的量存在于模塑制品中，或者在某些方面中，以组合物中约0.001wt.％至约1wt.％的量存在于模塑制品中，或在又其他方面中，以约0.001至约0.05wt.％的量存在于模塑制品中。
在具体实例中，作为酸稳定剂的甲苯磺酸丁酯和作为热稳定剂的三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯已与非粘合玻璃纤维和非溴/非氯FR(Rimar盐)组合，以提供展现出提高的多轴冲击强度和稳健的阻燃性能的聚碳酸酯组合物。这些公开的组合物展现出比具有粘合玻璃纤维和/或不存在甲苯磺酸丁酯或多种磷基热稳定剂的基本上相似的聚碳酸酯组合物更好的阻燃FR和MAI性质。
所公开的聚碳酸酯组合物可包含一种或多种常规用于模塑热塑性零件制造中的其他添加剂，条件是任选的添加剂不会不利地影响所得组合物的期望性能。也可以使用任选添加剂的混合物。可以在混合用于形成复合混合物的组分期间的合适时间混合这样的添加剂。例如，所公开的组合物可包含一种或多种其他填充剂、增塑剂、稳定剂、抗静电剂、抗冲改性剂、着色剂、抗氧化剂和/或脱模剂。一方面，组合物可进一步包含一种或多种选自抗氧化剂、脱模剂和稳定剂的添加剂。
本文公开的组合物可以包含一种或多种填料。可以选择填料，以赋予另外的冲击强度和/或提供可基于聚合物组合物的最终所选特性的其他特性。在一些方面中，填料(一种或多种)可包括无机材料，无机材料可包括粘土、氧化钛、石棉纤维、硅酸盐和二氧化硅粉末、硼粉末、碳酸钙、滑石、高岭土、硫化物、钡化合物、金属和金属氧化物、硅灰石、玻璃球、玻璃纤维、片状填料、纤维填料、天然填料和增强材料、以及增强有机纤维填料。
适当的填充剂或增强剂可包括，例如云母、粘土、长石、石英、石英岩、珍珠岩、硅藻石、硅藻土、硅酸铝(莫来石)、合成硅酸钙、熔融二氧化硅、煅制二氧化硅、沙、氮化硼粉末、硅酸硼粉末、硫酸钙、碳酸钙(如白垩、石灰石、大理石和合成的沉淀碳酸钙)滑石(包括纤维状、模块化、针状和层状滑石)、硅灰石、中空或实心玻璃球、硅酸盐球、空心微珠、硅铝酸盐或(玻璃珠(armospheres))、高岭土、碳化硅、氧化铝、碳化硼、铁、镍或铜的晶须、连续和短切碳纤维或玻璃纤维、硫化钼、硫化锌、钛酸钡、钡铁氧体、硫酸钡、重晶石、TiO2、氧化铝、氧化镁、颗粒或纤维状铝、青铜、锌、铜或镍、玻璃片(flakes)、片状碳化硅、片状二硼化铝、片状铝、钢片、天然填料(如木粉、纤维状纤维素、棉、剑麻、黄麻、淀粉、木质素、花生壳或稻壳)、增强有机纤维填料(如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并
唑、聚(苯硫醚)、聚酯、聚乙烯、芳族聚酰胺、芳族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯和聚(乙烯醇))、以及包含至少一种上述填料或增强剂的组合。填充剂和增强剂可涂覆有一层金属材料以促进导电，或者可用硅烷进行表面处理以提高与聚合物基体的粘合性和分散性。填料通常可以以基于100重量份的总组合物的1至200重量份的量使用。在各种方面中，填充剂可包括滑石。例如，热塑性组合物可包含细滑石作为填充剂。滑石填料的平均直径可以是约0.1微米(微米，μm)至约4.0μm。
热塑性组合物可包含抗氧化剂。抗氧化剂可包括主要或次要抗氧化剂。例如，抗氧化剂可包括有机亚磷酸酯，如三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双十八烷基季戊四醇二亚磷酸酯等；烷基化的一元酚或多酚；多酚与二烯烃的烷基化的反应产物，如四[亚甲基(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷等；对甲苯酚或双环戊二烯的丁基化的反应产物；烷基化的对苯二酚；羟基化的二苯硫醚；亚烷基-双酚；苄基化合物；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸与单羟基或多羟基醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羟基-3-甲基苯基)-丙酸与单羟基或多羟基醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，如硫代丙酸双十八烷基酯、硫代丙酸二月桂酸酯、硫代二丙酸双十三烷基酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯等；β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸或类似物的酰胺、或包括至少一种前述抗氧化剂的组合。抗氧化剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的0.01至0.5重量份的量使用。
在各种方面中，热塑性组合物可包含脱模剂。示例性脱模剂可包括，例如，金属硬脂酸酯、硬脂酸十八烷酯、季戊四醇四硬脂酸酯、蜂蜡、褐煤蜡、石蜡或类似物、或包括至少一种前述脱模剂的组合。脱模剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的约0.1至约1.0重量份的量使用。
一方面，热塑性组合物可包含热稳定剂。作为实例，热稳定剂可包括，例如，有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯、三-(2,6-二甲基苯基)亚磷酸酯、三-(混合单-和二-壬基苯基)亚磷酸酯等；膦酸酯，如二甲基苯基膦酸酯等，磷酸酯，如磷酸三甲酯等、或包括至少一种前述热稳定剂的组合。热稳定剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的0.01至0.5重量份的量使用。
在另外的方面中，光稳定剂可存在于热塑性组合物中。示例性光稳定剂可包括，例如，苯并三唑，如2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑和2-羟基-4-正-辛氧基苯甲酮或类似物、或包括至少一种前述光稳定剂的组合。光稳定剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的约0.1至约1.0重量份的量使用。
热塑性组合物还可包含增塑剂。例如，增塑剂可包括邻苯二甲酸酯，如二辛基-4,5-环氧基-六氢化邻苯二甲酸酯、三-(辛氧基羰基乙基)异氰尿酸酯、三硬脂精、环氧化大豆油或类似物、或包括至少一种前述增塑剂的组合。增塑剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的约0.5至约3.0重量份的量使用。
在另外的方面中，所公开的组合物可包含抗静电剂。这些抗静电剂可包括，例如，单硬脂酸甘油酯、十八烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或类似物、或前述抗静电剂的组合。一方面，碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管、炭黑、或前述的任意组合可用于含有化学抗静电剂的聚合物树脂中，以使组合物静电耗散。
紫外(UV)吸收剂可存在于所公开的热塑性组合物中。示例性紫外吸收剂可包括，例如，羟基二苯甲酮；羟基苯并三唑；羟基苯并三嗪；氰基丙烯酸酯；草酰苯胺；苯并
嗪酮；2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTM5411)；2-羟基-4-正-辛基氧基二苯甲酮(CYASORBTM531)；2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛基氧基)-苯酚(CYASORBTM1164)；2,2’-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并
嗪-4-酮)(CYASORBTMUV-3638)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]甲基]丙烷(UVINULTM3030)；2,2’-(1,4-亚苯基)双(4H-3,1-苯并嗪-4-酮)；1,3-双[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]-2,2-双[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰)氧基]甲基]丙烷；纳米尺寸的无机材料，如氧化钛、氧化铈和氧化锌(其所具有的粒度都小于100纳米)；或类似物，或包括至少一种前述UV吸收剂的组合。UV吸收剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的0.01至3.0重量份的量使用。
热塑性组合物可进一步包含润滑剂。作为实例，润滑剂可包括，例如，脂肪酸酯，如硬脂酸烷基酯，例如，硬脂酸甲酯或类似物；硬脂酸甲酯与亲水和疏水表面活性剂(包括聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物、及其共聚物)的混合物，例如，适合的溶剂中的硬脂酸甲酯与聚乙二醇-聚丙二醇共聚物；或包括至少一种前述润滑剂的组合。润滑剂可通常以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的约0.1至约5重量份的量使用。
防滴剂也可用于组合物中，例如形成纤丝或非形成纤丝的含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)。防滴剂可通过刚性共聚物包封，例如苯乙烯–丙烯腈共聚物(SAN)。包封在SAN中的PTFE被称为TSAN。在一个实例中，TSAN可包含基于所包封的含氟聚合物总重量的50wt.％的PTFE和50wt.％的SAN。SAN可包含，例如，基于共聚物总重量的75wt.％的苯乙烯和25wt.％的丙烯腈。防滴剂(如TSAN)可以以基于100重量份的不包括任何填料的总组合物的0.1至10重量份使用。
另外地，可以将提高流动性和其他性质的添加剂加入组合物中，如低分子量烃树脂。这些材料也称为加工助剂。低分子量烃树脂的尤其有用的类别是衍生自石油C5至C9原料的那些，所述原料衍生自从石油裂解获得的不饱和C5至C9单体。非限制性实例包括烯烃，例如戊烯、己烯、庚烯等；二烯烃，例如戊二烯、己二烯等；环烯烃和二烯烃，例如环戊烯、环戊二烯、环己烯、环己二烯、甲基环戊二烯等；环状二烯烃二烯，例如双环戊二烯、甲基环戊二烯二聚体等；和芳族烃，例如乙烯基甲苯、茚、甲基茚等。树脂还可被部分或完全氢化。
性质和制品
本文所述的聚碳酸酯组合物可用于形成具有提高的多轴冲击强度和缺口冲击强度的稳健的阻燃剂。
在本公开的某些方面中，当与基本上相似的组合物比较时，聚碳酸酯组合物、非溴或非氯阻燃剂、非粘合玻璃纤维填料以及某些类型的稳定剂的组合可进一步提高机械性质，如多轴冲击强度，同时保持阻燃性能。
如果没有玻璃纤维填料的特性(或者，如果没有玻璃纤维填料的粘合特性)，非粘合玻璃纤维可提供比在基本上相似的聚碳酸酯组合物中用作纤维填料的粘合(或粘结)玻璃纤维更高的冲击强度(MAI和悬臂梁缺口)。尽管包含非粘合玻璃纤维而不是粘合玻璃纤维的聚碳酸酯组合物可展现出提高的冲击强度，但是其阻燃性质可能不稳健。例如，包含非粘合玻璃纤维的聚碳酸酯组合物可展现出较长的熄灭时间(FOT)和第一次通过(firsttime pass)(pFTP)或可燃性(V)值的提高的可能。令人惊奇地，本公开的组合物将某些稳定剂添加剂与非粘合玻璃纤维给予的改进的冲击强度性质进行组合，提供了具有提高的多轴冲击强度以及稳健的阻燃性能的聚碳酸酯组合物。
本公开的组合物展现出非粘合玻璃纤维与稳定剂甲苯磺酸丁酯和三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯之间的协同性。当与包含粘合玻璃纤维填料的基本上相似的组合物比较时，所公开的包含非粘合玻璃纤维、甲苯磺酸丁酯和三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合物可展现出更高的(根据ISO6603进行试验的)MAI强度值和更短的(根据UL 94进行试验的)熄灭时间(FOT)。在本文中，包含粘合玻璃纤维填料的基本上相似的组合物可指代在无非粘合玻璃纤维的情况下，包含至少聚碳酸酯组分、粘合玻璃纤维填料、甲苯磺酸丁酯和三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的组合物。本公开的组合物中甲苯磺酸丁酯与三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的比可以是约1:3至约1:50，具体地约1:6至约1:17。甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比可以是约1:750至约1:6000，更具体地约1:1000至约1:3000。甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维与三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的比可以是约1:10:2000。
在另外的方面中，本公开的组合物展现出非粘合玻璃纤维与某些亚磷酸酯稳定剂之间的协同性。例如，当与包含粘合玻璃纤维填料的基本上相似的组合物比较时，所公开的包含非粘合玻璃纤维和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯稳定剂的组合物可展现出更高的(根据ISO6603进行试验的)MAI强度值和更短的(当根据UL 94进行试验时的)熄灭时间(FOT)。在本文中，包含粘合玻璃纤维填料的基本上相似的组合物可指代在无非粘合玻璃纤维的情况下，包含至少聚碳酸酯组分、粘合玻璃纤维填料和双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯))的组合物。本公开的组合物中非粘合玻璃纤维与四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯的比可以是约200:1。本公开的组合物中非粘合玻璃纤维与双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的比可以是约200:1。
在具体实例中，已将作为酸稳定剂的甲苯磺酸丁酯和作为热稳定剂的三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯与非粘合玻璃纤维和非溴/非氯FR(Rimar盐)进行组合，以提供展现出提高的MAI强度和稳健的阻燃剂性能的聚碳酸酯组合物。这些公开的组合物(在无滑石的情况下)展现出比具有粘合玻璃纤维和/或在无甲苯磺酸丁酯的情况下的基本上相似的聚碳酸酯组合物更好的FR和MAI性质。更具体地，当根据ISO 6603进行试验时，所公开的组合物在23℃下展现出大于约70J的MAI穿刺能量；当根据ISO 6603进行试验时，在23℃下最大力下展现出大于约65J的能量；当根据ISO 6603进行试验时，展现出大于约10kJ/m2的冲击强度；当根据UL 94进行试验时，展现出少于约60秒的熄灭时间(FOT)和针对0.8mm模塑样品的0％燃烧液滴。
所公开的聚碳酸酯组合物的性质使它们可用于多种应用中。聚碳酸酯组合物在以下应用中尤其有用：期望薄壁(小于1mm)阻燃性、薄壁缺口冲击强度、薄壁多轴冲击强度和无溴/无氯制剂。因此，所公开的聚碳酸酯组合物可用于电气应用，如用作电气装置外壳。本公开的提高的薄壁MAI强度对于电气装置外壳甚至会更加有用。然而，所公开的聚碳酸酯组合物不限于前述用途。本文公开的聚碳酸酯组合物的有利的机械特性可使它们适合于多种用途，并且组合物可用于提供任意期望的塑形、成型或模塑制品。
适合的制品可示例为但不限于飞行器和机动车辆、照明器材和器具、太阳能器具；以及类似的应用。本公开进一步考虑了在所述制品上的其他构造操作，诸如但不限于模塑、模内(in-mold)装饰、漆炉(paint oven)中烘烤、层压和/或热成型。由本公开内容的组合物制成的制品可广泛用于汽车工业、家用电器、电气部件和电信中。
在某些方面中，本公开涉及包含本文所述的热塑性组合物的电气或电子装置。另一方面，包含所公开的热塑性组合物的电气或电子装置可以是手机、MP3播放器、计算机、膝上型计算机、照相机、录像机、电子平板电脑、寻呼机、手持接收器、视频游戏、计算器、电路板、无线汽车进入装置、无线装置、音频装置、扫描仪传真装置、汽车零件、过滤器壳体、行李车、办公椅、厨房电器、显示屏或胶卷、电气壳体或外壳、电气连接器、照明器材、发光二极管、电气零件或电信零件等。
在又另一方面中，热塑性组合物也可以存在于重叠领域中，如整合了机械和电气性质的机电系统，其可以例如用于汽车或医学工程中。在各种方面中，本发明涉及包含本文的组合物的制品。可以通过多种方式将组合物模塑成有用的塑形制品，如注射成型、挤出、旋转成型、吹塑和热成型，以形成制品。热塑性组合物可用于制造要求材料具有薄壁阻燃性和良好冲击强度的制品。
在各种方面中，可以根据多种方法来制备聚碳酸酯组合物。本公开的组合物可以通过多种方法与上述成分掺混、复合或以其他方式组合，所述方法涉及将材料与制剂中期望的任何其他添加剂紧密混合。由于在商业聚合物加工设施中可以使用熔融掺混设备，因此可以使用熔融加工方法。在各种其他方面中，在这种熔体加工方法中使用的设备可包括但不限于以下：同向旋转和反向旋转挤出机、单螺杆挤出机、共捏合机、盘式包装加工机和各种其他类型的挤出设备。另一方面，挤出机是双螺杆挤出机。在各种其他方面中，可在挤出机中，于约180℃至约350℃的温度下加工组合物。
另一方面，所得的公开的组合物可用于提供任何期望的塑形、成型或模塑制品。例如，所公开的组合物可以通过多种方式(例如注射成型、挤出、旋转成型、吹塑和热成型)而模塑成有用的塑形制品。如上所述，所公开的组合物尤其适用于制造电子部件和装置。因此，根据一些方面，所公开的组合物可以用于形成制品，如印刷电路板载体、老化测试座(burn in test socket)、用于硬盘驱动器的挠性托架等。
方面
在各种方面中，本发明涉及并包括至少以下方面。
方面1A.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面1B.组合物，其由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面1C.组合物，其基本上由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中出当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品展现最大力下大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面2A.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.1wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面2B.组合物，其基本上由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.1wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面2C.组合物，其由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.1wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面3A.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.05wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面3B.组合物，其由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.05wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面3C.组合物，其基本上由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约0.05wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面4.方面1A-3C中任一项的组合物，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯和磷基热稳定剂。
方面5.方面1A-3C中任一项的组合物，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯和三(二叔丁基苯基亚磷酸酯)。
方面6.方面1A-5中任一项的组合物，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:750至约1:6000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面7.方面1A-5中任一项的组合物，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面8.方面1A-5中任一项的组合物，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1200的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面9.方面1A-5中任一项的组合物，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:3100的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面10.方面1A-9中任一项的组合物，进一步包含苯乙烯包封的聚四氟乙烯。
方面11.方面10的组合物，其中苯乙烯包封的聚四氟乙烯以约0.1wt.％至约1wt.％的量存在。
方面12.方面10的组合物，其中苯乙烯包封的聚四氟乙烯以约0.3wt.％至约0.7wt.％的量存在。
方面13.方面10的组合物，其中苯乙烯包封的聚四氟乙烯以约0.5wt.％的量存在。
方面14.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；约2wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.01wt.％至约5wt.％的稳定剂组分，其中稳定剂组分包含双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯(PEPQ)中的一种或多种，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下在最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到UL 94的V2等级。
方面15.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；约5wt.％至约15wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.01wt.％至约1wt.％的稳定剂组分，其中稳定剂组分包含双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯(PEPQ)中的一种或多种，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下在最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到UL 94的V2等级。
方面16.方面15A-C的组合物，其中非粘合玻璃纤维与双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的比是约180:1至约210:1。
方面17.方面15A-C的组合物，其中非粘合玻璃纤维与四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯的比是约180:1至约210:1。
方面18.方面1A-17中任一项的组合物，进一步包含一种或多种其他的添加剂。
方面19.方面18的组合物，其中一种或多种其他的添加剂包括增塑剂、抗静电剂、抗冲改性剂、着色剂、抗氧化剂、脱模剂、UV吸收剂、润滑剂、或发泡剂、或其组合。
方面20.方面1A-19中任一项的组合物，其中非粘合玻璃纤维的宽度是约10微米(μm)至约15μm。
方面21.方面1A-20中任一项的组合物，其中非粘合玻璃纤维的长度是约2mm至约6mm。
方面22.方面1A-21中任一项的组合物，其中非粘合玻璃纤维的直径或宽度是约13μm，并且长度是4mm。
方面23.方面1A-22中任一项的组合物，其中阻燃添加剂包括全氟丁基磺酸钾。
方面24.方面1A-23中任一项的组合物，其中聚碳酸酯聚合物组分包含一种或多种衍生自双酚A的聚碳酸酯聚合物。
方面25.方面1A-24中任一项的组合物，其中聚碳酸酯聚合物组分包含平均分子量是约18,000克/摩尔至约35,000克/摩尔的聚碳酸酯。
方面26.方面1A-25中任一项的组合物，其中聚碳酸酯聚合物组分包含平均分子量是约18,000克/摩尔至约35,000克/摩尔的聚碳酸酯。
方面27.形成方面1A-26中任一项的组合物的方法。
方面28.形成包含以下的组合物的方法：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面29.形成包含以下的组合物的方法：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.001至约0.1wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面30.形成包含以下(由以下组成或基本上由以下组成)的组合物的方法：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和约0.001至约0.05wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
方面31.方面30的方法，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面32A.组合物，其包含：约75wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面32B.组合物，其基本上由以下组成：约75wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面32C.组合物，其由以下组成：约75wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面33A.组合物，其包含：约80wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面33B.组合物，其基本上由以下组成：约80wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面33C.组合物，其由以下组成：约80wt.％至约99wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面34.组合物，其包含：约70wt.％至约95wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面34B.组合物，其基本上由以下组成：约70wt.％至约95wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面34C.组合物，其由以下组成：约70wt.％至约95wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面35.组合物，其包含：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约10wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面35.组合物，其基本上由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约10wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
方面35.组合物，其由以下组成：约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和约2至约10wt.％的非粘合玻璃纤维；约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL94进行试验时，组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
实施例
本文公开了本公开的详细实施方式；应当理解，所公开的实施方式仅仅是可以以各种形式实施的本公开的实例。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅是作为教导本领域技术人员采用本公开的基础。下面的具体实例将使本公开能够被更好地理解。但是，它们仅作为指导给出，并不意图进行任何限制。
提供以下实例以示例本公开的组合物、过程和性质。这些实例仅仅是示例性的，并不意图在将本公开限制于其中所列的材料、条件或工艺参数。
一般材料和方法
由以下所述的组分制备以下实施例中所列的组合物。图1中所示的表1示出了所使用的聚合物、添加剂和玻璃纤维填料的类型。
图2中所示的表2提供了所使用的玻璃纤维的特性的其他细节，包括纤维的尺寸，以及常规添加该纤维的聚合物的类型。
根据表3中所示的挤出概况，通过在25mm双螺杆挤出机(Krupps Werner和Plefeiderer)上进行挤出来制备制剂。所有粉末均使用漆料振动器(paint shaker)混合并通过一个进料器进料。剩余的PC通过第二进料器进料。玻璃纤维分别通过料斗或下游侧进料器进料。在造粒之前，使用水浴冷却挤出物。
表3.复合设置
将从挤出获得的粒料(pellets)在120℃下干燥两小时。UL条的3mm ISO零件(悬臂梁(Izod)条、板)的成型是在
75T成型机上进行的。注射成型参数列于表4中。
表4.注射成型设置。
| 成型机 | ||
| Cnd：预干燥时间 | 小时 | 2 |
| Cnd：预干燥温度 | ℃ | 120 |
| 料斗温度 | ℃ | 40 |
| 区域1温度 | ℃ | 280 |
| 区域2温度 | ℃ | 290 |
| 区域3温度 | ℃ | 300 |
| 喷嘴温度 | ℃ | 295 |
| 模具温度 | ℃ | 90 |
| 螺杆速度 | rpm | 100 |
| 背压 | kgf/cm<sup>2</sup> | 5 |
然后根据以下所述标准进行试验模塑样品。
在0℃、-30℃和23℃下，根据ISO180以2mm缺口对80mm x 10mm x 3mm模塑样品(条)进行悬臂梁缺口冲击(“NII”)试验。数据单位是kJ/m2。
在0℃、-30℃和23℃下，根据ISO0633，以4.4米每秒(m/s)的速度对直径是100mm和厚度是3.2mm的盘状样本进行多轴冲击(MAI)强度试验。
易燃性试验是按照Underwriter’s Laboratory Bulletin 94的程序进行的，程序的标题是“塑料材料的易燃性试验(Tests for Flammability of Plastic Materials)，UL94”。可基于燃烧速度、熄灭时间、抗滴落能力以及滴落是否燃烧来应用若干等级。用于试验的样本是包含注射成型的热塑性组合物的注射成型的条。每个样本的厚度是0.8毫米(mm)、1.5mm或mm。基于针对五个样品获得的试验结果，可以根据此程序将材料分类为UL 94垂直燃烧(V0、V1、V2)。
V0：在放置成其长轴与火焰成180度的样品中，去除点燃火焰之后的燃烧和/或阴燃的时间不超过十(10)秒，并且垂直放置的样品不产生点燃药棉的燃烧颗粒的滴落。五条熄灭时间是五个条的熄灭时间，每个条点燃两次，其中第一(t1)和第二(t2)次点火的熄灭时间之和小于或等于50秒的最大熄灭时间(t1+t2)。
V1：在放置成其长轴与火焰成180度的样品中，去除点燃火焰之后的燃烧和/或阴燃的时间不超过三十(30)秒，并且垂直放置的样品不产生点燃药棉的燃烧颗粒的滴落。五条熄灭时间是五个条的熄灭时间，每个条点燃两次，其中第一(t1)和第二(t2)次点火的熄灭时间之和小于或等于250秒的最大熄灭时间(t1+t2)。
V2：在放置成其长轴与火焰成180度的样品中，去除点燃火焰之后的燃烧和/或阴燃的时间不超过三十(30)秒，但是垂直放置的样品产生点燃棉花的燃烧颗粒的滴落。五条熄灭时间是五个条的熄灭时间，每个条点燃两次，其中第一(t1)和第二(t2)次点火的熄灭时间之和小于或等于250秒的最大熄灭时间(t1+t2)。
熄灭时间可以是如US 6,308,142 B1中进行分析和描述的。通常，可以通过计算平均熄灭时间(avFOTsec)来分析数据。小时表示为h。
对样品进行不同类型的玻璃纤维对冲击强度性质和阻燃性质的影响的评估。结果示于图3的表5中。
如本文所述，尽管非粘合玻璃纤维显示出提高的冲击性质，但是阻燃性质可能不如包含粘合性其他类型玻璃纤维的基本上相似的组合物稳健。包含非粘合玻璃纤维的实施例2(Ex2)的MAI值始终高于所观察的所有其他类型的玻璃纤维，即比较实施例1(CE1)、比较实施例3(CE3)、比较实施例4(CE4)、比较实施例5(Ex5)、比较实施例6(Ex6)和比较实施例7(CE7)。包含粘合GF的CE1展现出最低的MAI冲击强度值。但是，在所观察的实施例中，Ex2的熄灭时间(FOT)最差(最长的持续时间)(在23℃下，0.8毫米厚的成型样品是117秒)。Ex 2的较厚的1.5mm样品展现出在该厚度下试验的样品的最低的FOT。
然后用非粘合玻璃纤维与不同组合的稳定剂添加剂来制备样品，并评估冲击强度和阻燃性质。结果示于图4的表6A和6B中。
表6中示出CE1和Ex2作为参考，以显示非粘合玻璃纤维提供比粘合GF对应物更好的MAI。Ex8和CE9将热稳定剂甲苯磺酸丁酯(BuTos)引入至非粘合玻璃纤维与酸稳定剂组合中，并显示出具有非粘合玻璃纤维的含BuTos样品比具有粘合玻璃纤维的性能更好。多轴冲击强度和缺口冲击强度值增加，同时阻燃性质(FOT)保持在5％内，燃烧滴落保持在0％。Ex8的FOT也从对Ex2观察的117秒和对CE9观察的88.9秒减少。实施例10通过增加BuTo的量进一步改善了这些性质。Ex8的全彩V1等级已通过UL认证的实验室按实验级别名称ER007338进行了验证。
比较实施例10(CE10)和11(CE11)包括非粘合玻璃纤维和与亚磷酸稳定剂(H3PO3，水中45％)组合的酸稳定剂Irgafos TM 168。CE10展现出与Ex2相当的MAI，但是FOT在140秒时要高得多。CE11的MAI要低得多，并且FOT略微较低却仍然长。与CE11相比，比较实施例12(CE12)增加了亚磷酸的量，其略微降低了薄壁FOT，但是也显著降低了MAI。CE11和CE12指示Irg168和亚磷酸的组合不改善MAI或FOT，并且增加亚磷酸可能会对MAI性能产生负面影响。
实施例13(Ex13)和比较实施例14引入了不同的磷稳定剂添加剂PEPQ和DoverphosS-9228。与粘合GF CE14相比，具有磷添加剂PEPQ与非粘合玻璃纤维的Ex13展现出针对0.8mm和1.5mm样品二者更高的MAI和更短的FOT。比较实施例15(CE15)和比较实施例16(CE16)包括Doverphos而不是PEPQ。当与包含粘合GF的CE16相比时，包括非粘合GF的CE15表现出高得多的MAI值和更短的FOT。当与包括亚磷酸(CE11、CE12)的实施例相比时，Doverphos S-9228和PEPQ二者均提供了更好的MAI和FR性质。亚磷酸和Doverphos S-9228(或PEPQ)可以以不同的方式与聚碳酸酯反应。例如，PEPQ和Doverphos S-9228可比亚磷酸反应得慢。
本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他实例。如果这样的其他实例具有与权利要求的字面语言无差别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元件，这些其他实例旨在包括在权利要求的范围内。
尽管可以以特定的法定类别(如系统法定类别)来描述和要求保护本公开的各方面，但这仅是为了方便，并且本领域技术人员将理解，本发明的每个方面可以在任何法定类别中进行描述和要求保护。除非另有明确说明，否则决不意图将本文阐述的任何方法或方面解释为要求其步骤以特定顺序进行。因此，在方法权利要求未在权利要求书或说明书中具体说明步骤将被限制为特定顺序的情况下，决不意味着应该推断该顺序。这适用于任何可能的非表达的解释基础，包括与步骤或操作流程的排列有关的逻辑问题、从语法组织或标点衍生的明确含义、或说明书中描述的方面的数量或类型。
此外，应理解，除非另外明确说明，否则决不意图将本文阐述的任何方法解释为要求其步骤以特定顺序执行。因此，在方法权利要求没有实际限定其步骤要遵循的顺序的情况下，或者在权利要求书或说明书中未具体说明步骤应限于特定顺序的情况下，决不意味着应该从任何方面推断该顺序。这适用于任何可能的非表达的解释基础，包括：与步骤或操作流程的排列有关的逻辑问题；从语法组织或标点衍生的明确含义；以及说明书中描述的方面的数量或类型。
还应理解，本文所使用的术语仅是出于描述特定方面的目的，并不意图进行限制。如说明书和权利要求书中使用的，术语“包括”可包括“由...组成”和“基本上由...组成”的方面。除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。
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范围可以在本文中表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”来将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一方面。由一个或多个术语(如“约”和“基本上”)修饰的值意图包括与基于提交本申请时可用的设备的特定数量的测量相关的误差程度。还将理解的是，各范围的端点相对于另一端点和独立于另一端点都是有意义的。还应理解，本文公开了多个值，并且除了值本身之外，每个值在本文中还公开为“约”该特定值。例如，如果公开了值“10”，则也公开了“约10”。还应理解，还公开了两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。
如本文所用，术语“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件、条件、组分或情况可能发生或可能不发生，并且这种描述包括所述事件或情况发生的情形以及其不发生的情形。
公开了用于制备所公开的组合物的组分材料，以及在本文公开的方法内使用的组合物本身。本文公开了这些和其他材料，并且应当理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、群组等时，尽管不能明确公开这些化合物的各个单独和集体组合和排列的具体提及，但本文具体考虑和描述了每一个。例如，如果公开并讨论了特定化合物，并且讨论了可对包括该化合物的多种分子进行的多种修饰，则尤其考虑的是该化合物的每一种组合和排列以及可能的修饰，除非特别以相反指出。因此，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F，并且公开了组合分子的实例A-D，那么即使未单独限定每一个，每一个也被单独和共同地考虑，意为组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F被认为是公开的。同样，还公开了这些的任何子集或组合。因此，例如，将认为A-E、B-F和C-E的子组是公开的。此概念适用于本申请的所有方面，包括但不限于制备和使用本公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果可以执行多种其他步骤，则应理解，这些其他步骤中的每一个都可以以本公开的方法的任意具体方面或方面的组合来执行。
说明书和所附权利要求书中对组合物或制品中特定元素或组分的重量份的提及，表示组合物或制品中的元素或组分与任意其他元素或组分之间的以重量表示的重量关系。因此，在含有2重量份组分X和5重量份组分Y的组合物中，X和Y以2:5的重量比存在，并且以该比例存在，而不管化合物中是否包含其他组分。
除非特别以相反指出，否则组分的重量百分比基于其中包含该组分的制剂或组合物的总重量。
使用标准命名法描述本文公开的化合物。例如，任何未被任何所示基团取代的位置应理解为其化合价被所示键或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用于表示取代基的连接点。例如，-CHO通过羰基的碳连接。除非另有定义，否则本文使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域技术人员通常所理解的相同含义。
如本文所用，术语“数均分子量”或“Mn”可互换使用，并且是指样品中所有聚合物链的统计学平均分子量，并由下式定义：
其中Mi是链的分子量，而Ni是该分子量的链数。聚合物(如聚碳酸酯聚合物或聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物)的Mn可以通过本领域普通技术人员公知的方法进行测定。
如本文所用，术语“重均分子量”或“Mw”可互换使用，并由下式定义：
其中Mi是链的分子量，而Ni是该分子量的链数。与Mn相比，Mw在确定对平均分子量的贡献时会考虑给定链的分子量。因此，给定链的分子量越大，该链对Mw的贡献就越大。应当理解，如本文所用，Mw通过凝胶渗透色谱法测量。在某些情况下，Mw可通过凝胶渗透色谱法测量并用聚碳酸酯标准物校准。作为实例，基于PS标准，本公开的聚碳酸酯可具有大于约5,000道尔顿的重均分子量。作为进一步的实例，聚碳酸酯的Mw可以是约20,000至约100,000道尔顿。
Claims (20)
1.一种组合物，其包含：
约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；
约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中所述阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；
约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和
约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中所述稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，
其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的多轴冲击(MAI)等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8毫米(mm)厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
2.权利要求1所述的组合物，其中所述稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯和磷基热稳定剂。
3.权利要求1所述的组合物，其中所述稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯和三(二叔丁基苯基亚磷酸酯)。
4.权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
5.一种组合物，其包含：
约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；
约0.01wt.％至约1wt.％的阻燃添加剂，其中所述阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；
约2wt.％至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和
约0.01wt.％至约5wt.％的稳定剂组分，其中所述稳定剂组分包含双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯(PEPQ)中的一种或多种，
其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在23摄氏度(℃)下在最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中所述组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到UL 94的V2等级。
6.权利要求5所述的组合物，其中非粘合玻璃纤维与双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的比是约180:1至约210:1。
7.权利要求5所述的组合物，其中非粘合玻璃纤维与四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4-联苯基二亚磷酸酯的比是约180:1至约210:1。
8.权利要求1-7中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种另外的添加剂。
9.权利要求8所述的组合物，其中所述一种或多种另外的添加剂包括增塑剂、抗静电剂、抗冲改性剂、着色剂、抗氧化剂、脱模剂、UV吸收剂、润滑剂、或发泡剂、或其组合。
10.权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的宽度是约10微米(μm)至约15μm。
11.权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的长度是约2mm至约6mm。
12.权利要求1-11中任一项所述的组合物，其中所述非粘合玻璃纤维的直径或宽度是约13μm，并且长度是4mm。
13.权利要求1-12中任一项所述的组合物，其中所述阻燃添加剂包括全氟丁基磺酸钾。
14.权利要求1-13中任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含衍生自双酚A的一种或多种聚碳酸酯聚合物。
15.权利要求1-14中任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含平均分子量是约18,000克/摩尔至约35,000克/摩尔的聚碳酸酯。
16.权利要求1-15中任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含平均分子量是约18,000克/摩尔至约35,000克/摩尔的聚碳酸酯。
17.权利要求1-16中任一项所述的组合物，进一步包含苯乙烯包封的聚四氟乙烯，其中所述苯乙烯包封的聚四氟乙烯以约0.2wt.％至约1wt.％的量存在。
18.一种形成权利要求1-16中任一项所述的组合物的方法。
19.一种形成包含以下的组合物的方法：
约70wt.％至约98wt.％的聚碳酸酯聚合物组分；
约0.01至约1wt.％的阻燃添加剂，其中所述阻燃添加剂不含或基本上不含溴和/或氯；和
约2至约20wt.％的非粘合玻璃纤维；和
约0.001至约5wt.％的稳定剂添加剂组分，其中所述稳定剂添加剂组分包含甲苯磺酸丁酯，
其中所述甲苯磺酸丁酯和非粘合玻璃纤维存以约1:1000至约1:3000的甲苯磺酸丁酯与非粘合玻璃纤维的比存在。
20.权利要求19所述的方法，其中当根据ISO6603标准进行试验时，由所述组合物形成的模塑样品在最大力下展现出大于约60焦耳的MAI等级能量，并且其中当根据UL 94进行试验时，所述组合物的模塑样品在约0.8mm厚度下达到V1等级和少于约60秒的熄灭时间。
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