本申請要求于2014年4月30日提交的美國臨時專利申請序列號61/986,147的優先權。該申請的公開內容通過引用的方式全部并入本文。
背景技術：
本公開涉及聚碳酸酯組合物，其具有低溫抗沖擊性、薄壁阻燃性(FR)、良好的耐漏電起痕性(electrical tracking resistance)、以及降低的鹵素含量的組合。這些聚碳酸酯組合物可用于各種應用。
聚碳酸酯(PC)是合成的工程熱塑性樹脂，并且是一類有用的具有許多有利特性的聚合物。聚碳酸酯樹脂用于許多不同的商業應用，其包括電子工程(E&E)部件、機械部件等。
由于它們的廣泛用途，因此期望的是提供具有良好阻燃性的聚碳酸酯。市場需求還向著具有薄壁的制品發展，其目的在于減少整個最終產品的厚度，并且減輕重量和減小尺寸，以及實現更為復雜的設計。
令人期望地，聚碳酸酯組合物還應當具有良好的流動性。良好的流動性反映了聚合物組合物能夠如何容易地倒入用于形成部件形狀的模具中。還期望聚碳酸酯組合物具有更好的沖擊性。增加剛度的常規方式是通過增加聚合物的重均分子量，但是該方法通常還會降低流動性從而使得難以填充復雜模具或薄壁模具。普通的阻燃劑添加劑無法提供這些性能之間的均衡性。
在本領域中仍然需求這樣的阻燃聚碳酸酯組合物，其具有良好的薄壁阻燃性，提供良好的耐漏電起痕性，并且在低溫下保持延展性，同時還提供所需的顏色。當需要高含量的TiO2時，這種需求尤其明顯。
發明簡述
本文公開的是聚碳酸酯共混物，其在具有薄壁FR等級和高流動性的組合的同時，仍保持如良好的尺寸穩定性所示的機械性能。該共混物包含不同量的聚碳酸酯聚合物、聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物和磷腈阻燃劑。
在各種實施方案中公開了阻燃聚碳酸酯共混物，其包含：約30重量％至約80重量％的聚碳酸酯聚合物；聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物，該聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物具有這樣的含量，使得所述共混物包含約2重量％至約5重量％的硅氧烷；以及磷腈阻燃劑，該磷腈阻燃劑具有這樣的含量，使得所述共混物包含約0.1重量％至約0.7重量％的磷；其中所述聚碳酸酯共混物滿足CTI PLC 2標準并且在1.5mm的厚度下具有V0性能。
更具體而言，所述聚碳酸酯共混物在0.8mm的厚度下可以具有V0性能。
該共混物可以具有如下性質的任意組合：在125℃下通過球壓試驗(BPT)；當根據ISO 180在艾佐德缺口沖擊下測量時，在-30℃下具有100％的延伸度；當根據ISO 1133在300℃、1.2kg下測量時，具有8cm3/10分鐘以上的MVR；以及當根據ISO 180測量時，在-30℃下的缺口艾佐德沖擊強度為至少25kJ/m2。
在特定的實施方案中，所述共混物在0.8mm的厚度下具有V0性能；當根據ISO 180在艾佐德缺口沖擊下測量時，在-30℃下具有100％的延伸度；當根據ISO 1133在300℃、1.2kg下測量時，具有8cm3/10分鐘以上的MVR；并且在125℃下通過BPT。
在其他實施方案中，在0.8mm的厚度下，所述共混物的pFTP(V0)為至少0.90，并且消焰時間(FOT)為約30秒以下。
有些情況下，在0.8mm的厚度下，所述共混物的pFTP(V0)為至少0.95，并且FOT為約25秒以下。
聚碳酸酯共混物還可以包含以下成分的任意組合：約2重量％至約10重量％的二氧化鈦(TiO2)；約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物；約1重量％至約4重量％的磷腈阻燃劑；以及約0.2重量％至約0.6重量％的防滴劑。
在一些特定的實施方案中，所述聚碳酸酯聚合物包含Mw高于25,000的高分子量聚碳酸酯聚合物和Mw低于25,000的低分子量聚碳酸酯聚合物。所述高分子量聚碳酸酯聚合物與所述低分子量聚碳酸酯聚合物的重量比可以為約1:1。
所述磷腈阻燃劑具有式(II)或式(III)的結構：
其中R為烷基或芳基；并且其中v為3至25的整數；
其中R為烷基或芳基；w為3至約1,000的整數；Y1為–P(OR)3或–P(＝O)(OR)；并且Y2為–P(OR)4或–P(＝O)(OR)2。
聚碳酸酯共混物還可以包含大于0至2重量％的炭黑。在特定的實施方案中，所述共混物不包含雙酚-A和2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮的共聚物。
本文中還公開了一種阻燃聚碳酸酯共混物，其包含：約35重量％至約45重量％的Mw高于25,000的高分子量聚碳酸酯聚合物；約35重量％至約45重量％的Mw低于25,000的低分子量聚碳酸酯聚合物；約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物；約1.0重量％至約4.0重量％的磷腈阻燃劑；以及約2.0重量％至約7.0重量％的二氧化鈦(TiO2)；其中所述共混物滿足CTI PLC 2標準，在0.8mm的厚度下具有V0性能，并且在125℃下通過BPT。
下面將對這些和其他非限制性特征進行更具體的說明。
公開詳述
通過參考下文中對優選實施方案及其中所包括的例子的詳細說明，能夠更容易地理解本公開。在下面的說明書和隨后的權利要求書中，將提及多個術語，這些術語具有以下含義。
除非上下文中另有說明，否則單數形式的“一”、“一個”和“該”包括復數形式。
說明書和權利要求書中所使用的術語“包含”可以包括“由…組成”和“基本由…組成”的方式。
本申請的說明書和權利要求中的數值、特別是當數值涉及到聚合物或聚合物組合物時，其表示可能包含具有不同特性的聚合物的組合物的平均值。此外，除非有相反的指示，否則數值應理解為包括減少到相同有效數字位數時相同的數值、以及與所述值之間的差值小于本申請中所述的用以確定該值的常規測量技術的試驗誤差的數值。
本文中所披露的全部范圍均包括所列的端點，并且是可獨立組合的(例如，范圍“2g至10g”包括端點2g和10g，并且包括全部的中間值)。
除非另有特別說明，否則本文所使用的測試標準為截至2014年4月15日的可用的最新標準。
本文所用的表示近似的用語可用于修飾任何數量，其中這些數量可發生改變而不會造成與之相關的基本功能的變化。因此在一些情況中，被諸如“大約”和“基本上”等用語修飾的數值可以并不局限于所指定的精確值。修飾用詞“大約”應理解為披露了兩個端值的絕對值所限定的范圍。例如，表述“約2至約4”也披露了范圍“2至4”。
應當注意的是，重量百分比或“wt％”基于聚合組合物的總重量。
化合物使用系統命名法來描述。例如，沒有被任何所示基團取代的任何位置應理解為通過所示的鍵或氫原子來填充其化合價。采用不在兩個字母或符號之間的破折號(“-”)來指示取代基的連接點。例如醛基-CHO通過羰基的碳連接。
術語“脂肪族”是指非環形的并且具有至少一個價鍵的直鏈或支鏈原子排列(array)。脂肪族基團定義為包含至少一個碳原子。該原子排列的骨架中可以包含諸如氮、硫、硅、硒和氧等雜原子，或者僅由碳和氫組成。脂肪族基團可被取代或未被取代。示例性的脂肪族基團包括但不限于甲基、乙基、異丙基、異丁基、羥甲基(-CH2OH)、巰甲基(-CH2SH)、甲氧基、甲氧基羰基(CH3OCO-)、硝基甲基(-CH2NO2)和硫代羰基。
術語“烷基”是指僅由碳和氫構成的直鏈或支鏈原子序列。該原子序列可以包括單鍵、雙鍵或三鍵(通常稱為烷烴、烯烴或炔烴)。烷基可以被取代(即，一個或多個氫原子被取代)或未被取代。示例性的烷基包括但不限于甲基、乙基和異丙基。應該注意的是，烷基是脂肪族基團的一個子集。
術語“芳香族”是指具有至少一個價鍵并包含至少一個芳基的原子序列。該原子序列可以包含諸如氮、硫、硒、硅和氧等雜原子，或者僅由碳和氫組成。芳香族基團未被取代。示例性的芳香族基團包括但不限于苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、萘基和聯苯基。
術語“芳基”是指全部由碳原子和氫原子組成的芳香族基團。當用碳原子數的范圍描述芳基時，不應理解為包括取代的芳香族基團。例如，表述“含有6至10個碳原子的芳基”應僅理解為僅僅指苯基基團(6個碳原子)或萘基(10個碳原子)，并且不應被解釋為包括甲基苯基(7個碳原子)。應當注意的是，芳基是芳香族基團的一個子集。
術語“脂環族”是指非芳香族的環狀原子序列。脂環族基團的環中可包含諸如氮、硫、硒、硅和氧等雜原子，或者僅由碳和氫組成。脂環族基團可以包含一個或多個非環狀部分。例如，環己基甲基(C6H11CH2-)是脂環族官能團，其包含環己基環(環狀的非芳香族原子序列)和亞甲基(非環狀部分)。脂環族基團可以被取代或未被取代。示例性的環脂族基團包括但不限于環丙基、環丁基、1,1,4,4-四甲基環丁基、哌啶基和2,2,6,6-四甲基哌啶基。
術語“環烷基”是指環狀的非芳香族原子序列，并且其僅由碳和氫組成。環烷基可被取代或未被取代。應該注意的是，環烷基是脂環族基團的一個子集。
在上述定義中，術語“被取代”是指所提及的基團上的至少一個氫原子被另一個官能團取代，例如烷基、鹵素、-OH、-CN、-NO2、-COOH等。
術語“全氟烷基”是指僅由碳和氟組成的直鏈或支鏈原子排列。
術語“室溫”是指23℃的溫度。
一種測量顏色的方法是CIELAB顏色空間。該顏色空間使用三個維度，L*、a*和b*。L*是亮度或L值，其可以用于衡量通過聚碳酸酯樹脂的光透射量。L*的值的范圍為0(黑色)到100(漫射白色)。維度a*是品紅色(正值)和綠色(負值)之間的顏色的度量。維度b*是黃色(正值)和藍色(負值)之間的顏色的度量，并且還可以被稱為測量顏色的藍色度或作為b值。可以在DREOLL條件下測量顏色。
除非另有特別說明，本文所使用的測試標準為截至2014年4月15日的可用的最新標準。
本公開的聚碳酸酯共混物包含(A)至少一種聚碳酸酯聚合物；(B)聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物；以及(C)磷腈阻燃添加劑。在另外的實施方案中，所述共混物還包含(D)二氧化鈦。所得的共混物具有以下期望性質的組合，具體為良好的耐漏電起痕性、良好的薄壁阻燃性(FR)以及良好的尺寸穩定性。
如本文所使用的術語“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯聚合物”是指具有式(1)的碳酸酯單元重復結構的聚合物：
其中，R1基團總數的至少約60％為芳香族有機基團，其余為脂肪族、脂環族或芳香族基團。不認為酯單元(-COO-)是碳酸酯單元，并且不認為碳酸酯單元是酯單元。在一個實施方案中，每個R1均為芳香族有機基團，例如式(2)的基團：
-A1-Y1-A2- (2)
其中A1和A2各自為單環二價芳基，并且Y1為將A1和A2分開的具有一個或兩個原子的橋基。在示例性的實施方案中，一個原子將A1和A2分開。這種類型的基團的非限制性的示例性實例為-O-、-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-C(O)-、亞甲基、環己基-亞甲基、2-[2.2.1]-二環亞庚基、亞乙基、異亞丙基、新亞戊基、環亞己基、環亞十五烷基、環亞十二烷基和亞金剛烷基。橋基Y1可以是烴基或飽和烴基，例如亞甲基、環亞己基、或異亞丙基。
聚碳酸酯可以通過具有式HO-R1-OH的二羥基化合物的界面反應來制備，其中R1如上所定義。適合界面反應的二羥基化合物包括式(A)的二羥基化合物以及式(3)的二羥基化合物。
HO-A1-Y1-A2-OH (3)
其中Y1、A1和A2如上所述。還包括通式(4)的雙酚化合物：
其中Ra和Rb分別表示鹵原子或一價烴基，Ra和Rb可以相同或不同；p和q各自獨立地為0至4的整數；并且Xa表示式(5)的基團中的一種：
其中Rc和Rd各自獨立地表示氫原子或一價直鏈或環狀烴基，Re為二價烴基。
式(3)所表示的雙酚化合物類型的具體例子包括1,1-雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)乙烷、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(下文稱為“雙酚A”或“BPA”)，2,2-雙(4-羥基苯基)丁烷、2,2-雙(4-羥基苯基)辛烷、1,1-雙(4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)正丁烷、2,2-雙(4-羥基-1-甲基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基-叔丁基苯基)丙烷以及2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮(“PPPBP”)。也可以使用包含前述二羥基化合物中的至少一種的組合物。
也可使用支鏈聚碳酸酯，以及直鏈聚碳酸酯和支鏈聚碳酸酯的共混物。所述支鏈聚碳酸酯可以通過在聚合過程中添加支化劑來制備。這些支化劑包括含有選自羥基、羧基、羧酸酐、鹵代甲酰基，以及前述多官能團的混合基團中的至少三個官能團的多官能有機化合物。具體例子包括偏苯三酸、偏苯三酸酐、偏苯三酰氯、三(對羥苯基)乙烷(THPE)、靛紅聯雙酚、三酚TC(1,3,5-三((對羥基苯基)異丙基)苯)、三酚PA(4-(4-(1,1-雙(對羥基苯基)乙基)-α,α-二甲基芐基)苯酚)、4-氯甲酰基鄰苯二甲酸酐、苯三甲酸以及二苯甲酮四羧酸。支化劑的添加水平可為約0.05重量％至約2.0重量％。
本文所用的“聚碳酸酯”和“聚碳酸酯聚合物”還包括聚碳酸酯與其他包含碳酸酯鏈單元的共聚物的共混物。代表性的共聚物為聚酯碳酸酯，也稱為共聚酯-聚碳酸酯。除了此前提到的式(1)的碳酸酯鏈單元外，這種共聚物還包含式(6)的重復單元：
其中D為來源于二羥基化合物的二價基團，并且可以是(例如)C2-10亞烷基、C6-20脂環基、C6-20芳香族基團、或者聚氧化亞烷基基團，其中該亞烷基含有2至約6個碳原子，特別是2、3或4個碳原子；T是來源于二羧酸的二價基團，并且可以是(例如)C2-10亞烷基、C6-20脂環基、C6-20烷基芳香族基團或C6-20芳香族基團。在其他實施方案中，可用含有C4-C36亞烷基的二羧酸來形成式(6)的共聚物。這種亞烷基的例子包括己二酸、癸二酸或十二烷酸。
在一個實施方案中，D為C2-6亞烷基。在另一個實施方案中，D來源于式(7)的芳香族二羥基化合物。
其中Rk各自獨立地為C1-10烴基，并且n為0至4。鹵素通常為溴。由式(7)表示的化合物的例子可以包括間苯二酚、諸如5-甲基間苯二酚、5-苯基間苯二酚、5-異丙苯基間苯二酚等的取代間苯二酚化合物；鄰苯二酚；對苯二酚；諸如2-甲基氫醌、2-叔丁基氫醌、2-苯基氫醌、2-異丙苯基氫醌、2,3,5,6-四甲基氫醌等取代氫醌；或者包括前述化合物中的至少一種的組合。
可用于制備聚酯的芳香族二羧酸的例子包括間苯二甲酸或對苯二甲酸、1,2-二(對羧基苯基)乙烷、4,4’-二羧基二苯醚、4,4’-二苯甲酸以及含有前述酸中的至少一種的混合物。也可存在含有稠環的酸，例如1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸或2,6-萘二甲酸。具體的二羧酸為對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二甲酸、環己烷二甲酸或它們的混合物。
在其他實施方案中，可使用聚對苯二甲酸亞烷基酯。合適的聚對苯二甲酸亞烷基酯的具體例子為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二酸丁二醇酯(PBN)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚對苯二甲酸環己烷二甲酯(PCT)，以及包含前述聚酯中的至少一種的組合。
也可使用包含對苯二甲酸亞烷基酯重復酯單元和其他酯基的共聚物。可使用的酯單元可以包括不同的對苯二甲酸亞烷基酯單元，其可作為單獨的單元存在于聚合物鏈中，或者作為聚對苯二甲酸亞烷基酯的鏈段存在于聚合物鏈中。這類共聚物的具體例子包括聚對苯二甲酸環己烷二甲酯-共聚-對苯二甲酸乙二醇酯，當該聚合物含有50摩爾％以上的聚對苯二甲酸乙二醇酯時，其縮寫為PETG，并且當該聚合物含有大于50摩爾％的聚對苯二甲酸-1,4-環己烷二甲酯時，其縮寫為PCTG。
聚環亞烷基二酯也可包括聚二羧酸環己烷亞烷基酯。其中，具體的例子為具有式(8)的重復單元的聚(1,4-環己烷二甲醇-1,4-環己烷二甲酸酯)(PCCD)：
其中，如式(6)中所述，R2為來源于1,4-環己烷二甲醇的1.4-環己烷二亞甲基基團，并且T為來源于環己烷二羧酸或其化學等價物的環己烷環，并且可以包括順式異構體、反式異構體、或包含前述異構體中的至少一種的組合。
在本公開的具體實施方案中，聚碳酸酯聚合物(A)來源于具有式(I)的結構的二羥基化合物：
其中R1至R8各自獨立地選自氫、硝基、氰基、C1-C20烷基、C4-C20環烷基和C6-C20芳基；并且A選自化學鍵、-O-、-S-、-SO2-、C1-C12烷基、C6-C20芳香族基團和C6-C20脂環基。
在具體的實施方案中，式(I)的二羥基化合物為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(即，雙酚A或BPA)。式(I)的其他示例性化合物包括：2,2-雙(4-羥基-3-異丙基苯基)丙烷、2,2-雙(3-叔丁基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-苯基-4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、4,4’二羥基-1,1-聯苯、4,4’-二羥基-3,3’-二甲基-1,1-聯苯、4,4’-二羥基-3,3’-二辛基-1,1-聯苯、4,4’-二羥基二苯基醚、4,4’-二羥基二苯基硫醚和1,3-雙(2-(4-羥基苯基)-2-丙基)苯。
在更具體的實施方案中，聚碳酸酯聚合物(A)為雙酚A均聚物。根據聚碳酸酯標準，聚碳酸酯聚合物可具有約15,000至約70,000道爾頓的重均分子量(Mw)，包括約15,000至約22,000道爾頓的范圍。聚碳酸酯聚合物可以是直鏈或支鏈聚碳酸酯，在更具體的實施方案中是直鏈聚碳酸酯。
在本公開的一些實施方案中，聚碳酸酯組合物包括兩種聚碳酸酯聚合物，即第一聚碳酸酯聚合物(A1)和第二聚碳酸酯聚合物(A2)。這兩種聚碳酸酯聚合物可以具有相同或不同的單體。
第一聚碳酸酯聚合物比第一聚碳酸酯聚合物具有更大的重均分子量。第一聚碳酸酯聚合物可以具有高于25,000的重均分子量(通過GPC并基于BPA聚碳酸酯標準物進行測量)。第二聚碳酸酯聚合物可以具有低于25,000的重均分子量(通過GPC并基于BPA聚碳酸酯標準物進行測量)。在實施方案中，第一聚碳酸酯聚合物與第二聚碳酸酯聚合物的重量比通常為至少0.5:1，在進一步的實施方案中為至少1:1。值得注意的是，本文所述的重量比是共混物中兩種共聚物的量的比值，而不是兩種共聚物的分子量比。兩種聚碳酸酯聚合物之間的重量比可影響最終共混物的流動性、延展性和表面美觀性。共混物可包含約30重量％至約80重量％的第一聚碳酸酯聚合物和第二聚碳酸酯聚合物。共混物可以包含約35重量％至約45重量％的第一聚碳酸酯聚合物。共混物可以包含約35重量％至約45重量％的第二聚碳酸酯聚合物。在具體的實施方案中，共混物包含約35重量％至約40重量％的第一聚碳酸酯聚合物和約35重量％至約40重量％的第二聚碳酸酯聚合物。
合適的聚碳酸酯可通過本領域中已知的方法制造，例如界面聚合和熔融聚合。盡管界面聚合的反應條件可以改變，但是示例性的方法通常包括：在苛性鈉或苛性鉀的水溶液中溶解或分散二元酚反應物；將所得混合物加入到適合的與水不混溶的溶劑介質中；并在受控的pH條件(例如約8至約10)下，在諸如三乙胺或相轉移催化劑等合適的催化劑的存在下，使反應物與碳酸酯前驅體接觸。一般而言，在熔融聚合工藝中，可以在混合器、雙螺桿擠出機等中，在酯交換催化劑的存在下，通過使二羥基反應物和碳酸二苯酯等二芳基碳酸酯在熔融狀態下發生共反應以形成均勻的分散體，從而來制備聚碳酸酯。通過蒸餾從熔融反應物中除去揮發性一元酚，并且分離出作為熔融殘留物的聚合物。
本公開的聚碳酸酯組合物還包含聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物(B)。該共聚物包含聚碳酸酯嵌段以及聚二有機硅氧烷嵌段，其也稱為聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。共聚物中的聚碳酸酯嵌段包含如上所述的式(1)的重復結構單元，例如其中R1為如上所述的式(2)。這些單元可以源自如上所述的式(3)的二羥基化合物的反應。
聚二有機硅氧烷嵌段包含式(9)的重復結構單元(本文有時稱為“硅氧烷”)：
其中各R相同或不同，并且為C1-13一價有機基團。例如，R可以是C1-C13烷基、C1-C13烷氧基、C2-C13烯基、C2-C13烯氧基、C3-C6環烷基、C3-C6環烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C13芳烷基、C7-C13芳烷氧基、C7-C13烷芳基、或者C7-C13烷芳氧基。前述R基團的組合可以用于相同的共聚物中。一般而言，D可以具有2至約1000的平均值，特別是具有約2至約500的平均值，更具體地具有約5至約200的平均值，更具體地具有約10至約75的平均值。當D具有較低的值時，例如小于約40時，則可能需要使用相對較大量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。相反，當D具有較高的值時，例如大于約40時，則可能需要使用相對較少量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
在一個實施方案中，聚二有機硅氧烷嵌段由式(10)的重復結構單元提供：
其中D如上所定義；各R可以相同或不同，并且如上所定義；并且Ar可以相同或不同，并且是取代或未取代的C6-C30亞芳基，其中鍵直接連接到芳香族部分。式(10)中合適的Ar基團可以衍生自C6-C30二羥基亞芳基化合物，例如上式(3)、(4)或(7)的二羥基亞芳基化合物。也可以使用包含至少一種前述二羥基亞芳基化合物的組合。
這樣的單元可以衍生自相應的下式(11)的二羥基化合物：
其中Ar和D如上所述。該式的化合物可以通過二羥基亞芳基化合物與(例如)α,ω-雙乙酰氧基聚二有機硅氧烷在相轉移條件下的反應獲得。
在另一個實施方案中，聚二有機硅氧烷嵌段包含式(12)的重復結構單元：
其中R和D如上所定義。式(12)中的R2為二價C2-C8脂肪族基團。式(12)中的各M可以相同或不同，并且可以是氰基、硝基、C1-C8烷硫基、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基、C2-C8烯基、C2-C8烯氧基、C3-C8環烷基、C3-C8環烷氧基、C6-C10芳基、C6-C10芳氧基、C7-C12芳烷基、C7-C12芳烷氧基、C7-C12烷芳基、或者C7-C12烷芳氧基，其中各n獨立地為0、1、2、3或4。
在一個實施方案中，M為烷基(諸如甲基、乙基或丙基)、烷氧基(諸如甲氧基、乙氧基或丙氧基)、或者芳基(諸如苯基或甲苯基)；R2為二亞甲基、三亞甲基或四亞甲基；并且R為C1-8烷基、鹵代烷基(諸如三氟丙基)、氰基烷基或者芳基(諸如苯基或甲苯基)。在另一個實施方案中，R為甲基、或甲基和苯基的混合。在又一個實施方案中，M為甲氧基，n為1，R2為二價C1-C3脂肪族基團，R為甲基。
這些單元可以衍生自相應的二羥基聚二有機硅氧烷(13)：
其中R、D、M、R2和n如上所述。
這種二羥基聚硅氧烷可以通過在式(14)的硅氧烷氫化物之間進行鉑催化的加成來制備，
其中R和D如前所定義，并且為脂肪族不飽和一元酚。合適的脂肪族不飽和一元酚包括(例如)丁香酚、2-烷基苯酚、4-烯丙基-2-甲基苯酚、4-烯丙基-2-苯基苯酚、4-烯丙基-2-叔丁氧基苯酚、4-苯基-2-苯基苯酚、2-甲基-4-丙基苯酚、2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚、2-烯丙基-6-甲氧基-4-甲基苯酚以及2-烯丙基-4,6-二甲基苯酚。也可以使用包含至少一種前述物質的混合物。
硅氧烷嵌段可以占聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的大于0至約25重量％，包括4重量％至約25重量％、約4重量％至約10重量％、或者約15重量％至約25重量％。聚碳酸酯嵌段可以占嵌段共聚物的約75重量％至小于100重量％，包括約75重量％至約85重量％。特別考慮到聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物是二嵌段共聚物。聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物可具有約28,000至約32,000的重均分子量。期望的是，共混物中的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物具有這樣的含量，使得共混物包含約2重量％至約5重量％的硅氧烷。共混物可以包含約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
本公開的聚碳酸酯共混物還包含磷腈阻燃添加劑(C)。該阻燃劑不含溴或氯。該阻燃添加劑(C)以這樣的量存在于共混物中，使得共混物包含約0.1重量％至約0.7重量％的磷。根據所使用的磷腈，阻燃添加劑可以占共混物的約1.0重量％至約4.0重量％，或約3重量％至約4重量％。可以存在一種以上的阻燃劑添加劑，即，考慮這些添加劑的組合。
在一些實施方案中，磷腈阻燃劑可以為式(II)的環狀磷腈或式(III)的線性磷腈：
其中R為烷基或芳基，并且其中v為3至25的整數；
其中R為烷基或芳基；w為3至約1,000的整數；Y1為–P(OR)3或–P(＝O)(OR)；并且Y2為–P(OR)4或–P(＝O)(OR)2。在式(II)和式(III)的特定的實施方案中，R為苯基(-C6H5)。這些磷腈也可以是交聯的。示例性磷腈阻燃劑為SPB-100，其為可購自Otsuka Chemical Co.，Ltd.的二苯氧基磷腈，其認為是式(II)的磷腈，其中R＝苯基，并且v＝3。
在本公開的一些實施方案中，本公開的聚碳酸酯共混物還包含二氧化鈦(D)。二氧化鈦的平均粒度為約30nm至約500nm，包括約100nm至約500nm、或約150nm至約500nm、或約100nm至約250nm、或約150nm至約200nm、或約30nm至約180nm。在一些實施方案中，可以用(例如)硅基涂料涂布二氧化鈦顆粒。二氧化鈦在本公開的共混物中的含量可以為至多約10重量％，包括約2重量％至約10重量％、或約2重量％至約7重量％。
在特定的實施方案中，共混物還包含防滴劑(E)。防滴劑包括(例如)可形成原纖維或不可形成原纖維的含氟聚合物，諸如聚四氟乙烯(PTFE)。防滴劑可以通過如上所述的剛性共聚物包封，如SAN。包封在SAN中的PTFE稱為TSAN。包封的含氟聚合物可以(例如)通過在(例如)水性分散體中并在含氟聚合物存在下使包封聚合物聚合來制備。TSAN可以提供優于PTFE的顯著優點，即：TSAN可以更容易地分散在組合物中。基于包封的含氟聚合物的總重量，合適的TSAN可以包含(例如)約50重量％的PTFE和約50重量％的SAN。基于共聚物的總重量，SAN可以包含(例如)約75重量％的苯乙烯和約25重量％的丙烯腈。或者，含氟聚合物可以以某種方式與第二聚合物(例如，芳香族聚碳酸酯樹脂或SAN)預混合從而形成用作抗滴落劑的聚集物。可使用任意一種方法來生產包封的含氟聚合物。防滴劑的含量可以為共混物的約0.05重量％至約1重量％。
聚碳酸酯共混物還可以包含炭黑(F)。當存在炭黑(F)(即，其含量大于0)時，共混物可含有至多2重量％的炭黑，或可含有至多1.5重量％的炭黑。
一般而言，本公開的聚碳酸酯共混物包含約30重量％至約80重量％的聚碳酸酯聚合物(A)；足夠量的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物(B)，使得共混物包含約2重量％至約5重量％的硅氧烷；以及足夠量的磷腈阻燃劑(C)，使得共混物包含約0.1重量％至約0.7重量％的磷。在特定的實施方案中，本公開的聚碳酸酯共混物包含：約30重量％至約80重量％的聚碳酸酯聚合物(A)；約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物(B)；和約1重量％至約4重量％的磷腈阻燃劑(C)。應當注意的是，至少一種聚碳酸酯聚合物(A)可以是具有不同重均分子量的兩種或更多種聚碳酸酯聚合物的共混物，并且所述約30重量％至約80重量％是指共混物中的這些聚碳酸酯聚合物(A)的總量。當存在二氧化鈦(D)和防滴劑(E)時，共混物可以包含約2重量％至約6重量％的二氧化鈦(D)以及約0.2重量％至約0.6重量％的防滴劑(E)。
在更具體的實施方案中，聚碳酸酯共混物可以包含約15重量％至約20重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物(B)。在更具體的實施方案中，聚碳酸酯共混物可以包含約3重量％至約4重量％的阻燃添加劑(C)。在更具體的實施方案中，聚碳酸酯共混物可以包含約2重量％至約7重量％的二氧化鈦(D)。本公開的聚碳酸酯共混物的這些成分可具有這些量的任意組合。
本公開的聚碳酸酯共混物具有以下性質的組合：低溫抗沖擊性、薄壁厚度下的阻燃性、良好的耐漏電起痕性、良好的沖擊強度以及良好的流動性。
當根據ISO 180在艾佐德缺口沖擊下進行測量時，本公開的聚碳酸酯共混物在-30℃下可具有100％的延伸度。其可作為確定材料是否將粉碎而不是彎曲或變形的指標(proxy)。需要注意的是，使用根據ISO 180的艾佐德缺口沖擊試驗來測量延伸度，并且特別地不使用ISO 6603的多軸沖擊(MAI)試驗來測量延伸度。這兩個試驗將使相同的組成得到不同的測量結果。
當根據UL94進行測量時，本公開的聚碳酸酯共混物可以在1.5毫米(mm)的厚度下實現V0性能。本公開的聚碳酸酯共混物還可以在1.0mm或0.8mm的厚度下實現V0性能。在其他實施方案中，聚碳酸酯共混物具有特定的pFTP和FOT。這些在本文的實施例中進行討論。在一些實施方案中，當在0.8mm的厚度下進行測量時，聚碳酸酯共混物可以具有至少0.90的pFTP(V0)和約30秒以下的FOT。在其他實施方案中，當再次在0.8mm的厚度下進行測量時，聚碳酸酯共混物可以具有至少0.95的pFTP(V0)和約25秒以下的FOT。
本公開的聚碳酸酯共混物可以具有滿足CTI PLC 2標準的耐漏電起痕性。CTI(相對漏電起痕指數)用于定義電絕緣材料由于漏電起痕而失效的趨勢。漏電起痕是這樣的過程，即：由于在絕緣表面上或靠近絕緣表面的放電作用，從而在絕緣材料的表面上產生局部劣化的部分導電路徑。通過短路而發生故障。塑料中的漏電起痕可以是用于電氣應用的塑料部件中起火的來源，因此耐漏電起痕性通常是塑料的重要安全要求。
CTI的標準是ASTM D3638。簡言之，在該標準下，提供厚度為3mm的正方形試驗片(6cm×6cm)。將兩個電極連接至試驗片，并施加電壓。在電極之間施加0.1％氯化銨溶液(體積20mm3/滴)的液滴，并計數引起漏電起痕所需的液滴數。在每個電壓下，測試五個樣品，并記錄平均滴數。在四個或更多個不同電壓下重復該操作，并且兩個數據點應該大于50滴，并且兩個數據點應該小于50滴。然后，使用這些數據點繪制滴數相對于電壓的曲線圖，并且外推50滴導致漏電起痕時的電壓。如果外推的電壓為250伏或更高，則滿足CTI PLC2標準。
上述標準試驗方法可能有些冗長且麻煩。簡化的方法是施加250伏的電壓，然后繼續施加液滴直到出現漏電起痕。如果需要50滴或更多滴來引發漏電起痕，那么這是一個好的跡象，表明使用ASTM D3638的標準試驗方法將滿足CTI PLC 2標準。出于本應用的目的，如果(i)使用簡化方法并且需要50滴以上來引發漏電起痕，或(ii)遵循ASTM D3638的標準試驗方法，則認為滿足CTI PLC 2標準。
本公開的聚碳酸酯共混物可以在125℃下通過球點壓力(ball point pressure，BPT)試驗。當試樣承受恒定載荷時，該試驗測量變形程度和溫度之間的關系，并且其與維卡(Vicat)軟化溫度相關。BPT的標準是IEC 60335-1。簡言之，提供厚度為3mm的試驗片。使直徑5mm的球在所述溫度下承受20牛頓的負荷60分鐘，然后測量所得到的壓痕的直徑。若壓痕直徑小于2mm，則在所述溫度下通過球壓試驗。若壓痕直徑為2mm或更大，則在所述溫度下的球壓試驗失敗。
當根據ISO 180測量，在-30℃、5kg和3.0mm厚度下測量時，本公開的聚碳酸酯共混物可以顯示出至少20kJ/m2的缺口艾佐德沖擊強度(INI)。在一些實施方案中，組合物的缺口艾佐德沖擊強度為至少25kJ/m2、或至少30kJ/m2、或至少35kJ/m2、或至少40kJ/m2、或至少45kJ/m2、或至少50kJ/m2。INI最大可以為約70kJ/m2。
當根據ISO 1133在300℃和1.2kg負荷下進行測量時，本公開的聚碳酸酯共混物可具有8cc/10分鐘以上的熔體體積流動速率(MVR)。在一些實施方案中，MVR為10cc/10分鐘以上。MVR可以達到最大約15cc/10分鐘。應當注意的是，更高的MVR是期望的，并且MVR大于15cc/10分鐘的聚碳酸酯共混物也應當被認為在本公開的范圍內。
本公開的聚碳酸酯共混物可以具有這些性質(FR性能、耐漏電起痕性、BPT、INI、MVR)的任意組合，以及這些性質的所列的值的任意組合。應當注意的是，許多這些性質(例如INI)是使用由聚碳酸酯共混物制成的制品而進行測量的；然而，為了便于參考，這些性質被描述為屬于聚碳酸酯共混物。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；并且在1.5mm的厚度下具有V0性能。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；并且在0.8mm的厚度下具有V0性能。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；并且在125℃下通過球壓試驗。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；并且在125℃下通過球壓試驗。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；并且當根據ISO 180進行測量時，在-30℃下具有100％的延伸度。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；并且當根據ISO 180進行測量時，在-30℃下具有100％的延伸度。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；并且在300℃、1.2kg下具有8cc/10分鐘以上的MVR。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；并且在300℃、1.2kg下具有8cc/10分鐘以上的MVR。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；并且在-30℃下的缺口艾佐德沖擊強度為至少30kJ/m2。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；并且在-30℃下的缺口艾佐德沖擊強度為至少30kJ/m2。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；當根據ISO 180進行測量時，在-30℃下具有100％延伸度；在300℃、1.2kg下具有8cc/10分鐘以上的MVR；并且在125℃下通過球壓試驗。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；當根據ISO 180進行測量時，在-30℃下具有100％的延伸度；在300℃、1.2kg下具有8cc/10分鐘以上的MVR；并且在125℃下通過球壓試驗。
在一些具體的實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在1.5mm的厚度下具有V0性能；并且在0.8mm的厚度下，具有至少0.90的pFTP(V0)和約30秒以下的FOT。在其他具體實施方案中，共混物滿足CTI PLC 2標準；在0.8mm的厚度下具有V0性能；并且在0.8mm的厚度下，具有至少0.95的pFTP(V0)和約25秒以下的FOT。
除非另有特別說明，否則本文所使用的測試標準為截至2014年4月15日的可用的最新標準。
可以使用通常引入到這類聚碳酸酯共混物中的其他添加劑，只要所選擇的添加劑不會明顯不利地影響聚碳酸酯的所需性質即可。可以使用添加劑的組合。可以在混合形成組合物的組分的過程中，在合適的時間混合這樣的添加劑。在一些實施方案中，一種或多種添加劑選自以下物質中的至少一種：UV穩定添加劑、熱穩定添加劑、脫模劑和γ穩定劑。
示例性的抗氧化劑添加劑包括(例如)：有機亞磷酸酯，諸如三(壬基苯基)亞磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(例如“IRGAFOS 168”或“I-168”)、雙(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯等；烷基化單酚或多酚；多酚與二烯的烷基化反應產物，例如四[亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷等；對甲酚或二環戊二烯的丁基化反應產物；烷基化氫醌；羥基化硫代二苯醚；亞烷基雙酚；芐基化合物；β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸與一元或多元醇的酯；β-(5-叔丁基-4-羥基-3-甲基苯基)-丙酸與一元或多元醇的酯；硫代烷基或硫代芳基化合物的酯，例如二硬脂基硫代丙酸酯、二月桂基硫代丙酸酯、雙十三烷基硫代二丙酸酯、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯等；β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸的酰胺等；或包含至少一種前述抗氧化劑的組合。抗氧化劑的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.0001重量％至1重量％。
示例性的熱穩定劑添加劑包括(例如)有機亞磷酸酯，諸如亞磷酸三苯酯、三(2,6-二甲基苯基)亞磷酸酯、三(混合單壬基苯基和二壬基苯基)亞磷酸酯(tris-(mixed mono-and di-nonylphenyl)phosphite)等；諸如二甲基苯膦酸酯等的膦酸酯；諸如磷酸三甲酯等的磷酸酯；或包含至少一種前述熱穩定劑的組合。熱穩定劑的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.0001重量％至1重量％。
也可以使用光穩定劑和/或紫外光(UV)吸收添加劑。示例性的光穩定劑添加劑包括(例如)：苯并三唑類，如2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羥基-5-叔辛基苯基)-苯并三唑以及2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮等；或包含至少一種前述光穩定劑的組合。光穩定劑的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.0001重量％至1重量％。
示例性的UV吸收添加劑包括(例如)羥基二苯甲酮；羥基苯并三唑；羥基苯并三嗪；氰基丙烯酸酯；草酰替苯胺；苯并惡嗪酮；2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚(CYASORBTM5411)；2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(CYASORBTM 531)；2-[4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚(CYASORBTM 1164)；2,2'-(1,4-亞苯基)雙(4H-3,1-苯并惡嗪-4-酮)(CYASORBTM UV-3638)；1,3-雙[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)-2,2-雙[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷(UVINULTM3030)；2,2'-(1,4-亞苯基)雙(4H-3,1-苯并惡嗪-4-酮)；1,3-雙[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)-2,2-雙[[(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酰基)氧基]甲基]丙烷；諸如氧化鈦、氧化鈰和氧化鋅的納米尺寸的無機材料，其粒徑小于或等于100納米；等等，或包含至少一種前述UV吸收劑的組合。UV吸收劑的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.0001重量％至1重量％。
也可以使用增塑劑、潤滑劑和/或脫模劑。在這些類型的材料中存在相當大的重合，其包括(例如)：鄰苯二甲酸酯，如二辛基-4,5-環氧-六氫鄰苯二甲酸酯；三(辛氧基羰基乙基)異氰脲酸酯；三硬脂酸甘油酯；二官能或多官能芳香族磷酸酯，如間苯二酚四苯基二磷酸酯(RDP)、氫醌的雙(二苯基)磷酸酯和雙酚A的雙(二苯基)磷酸酯；聚α烯烴；環氧化豆油；硅酮，包括硅油；酯，例如，脂肪酸酯，如烷基硬脂酸酯，如硬脂酸甲酯、硬脂醇硬脂酸酯、四硬脂酸季戊四醇酯(PETS)等；硬脂酸甲酯和親水性和疏水性非離子表面活性劑的組合，該親水性和疏水性非離子表面活性劑包括聚乙二醇聚合物、聚丙二醇聚合物、聚(乙二醇-共-丙二醇)共聚物，或者包含至少一種前述二醇聚合物的組合，例如在合適的溶劑中的硬脂酸甲酯和聚乙烯-聚丙二醇共聚物；蠟，諸如蜂蠟、褐煤蠟、石蠟等。這樣的材料的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.001重量％至1重量％、特別是0.01重量％至0.75重量％、更具體為0.1重量％至0.5重量％的量使用。
也可以存在輻射穩定劑，特別是γ輻射穩定劑。示例性的γ輻射穩定劑包括亞烷基多元醇，諸如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、內消旋-2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、2,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,4-己二醇等；環亞烷基多元醇，諸如1,2-環戊二醇、1,2-環己二醇等；支鏈亞烷基多元醇，諸如2,3-二甲基-2,3-丁二醇(頻哪醇)等；以及烷氧基取代的環狀或無環烷烴。也可使用不飽和烯醇，其例子包括4-甲基-4-戊烯-2-醇、3-甲基-戊烯-3-醇、2-甲基-4-戊烯-2-醇、2,4-二甲基-4-戊烯-2-醇和9-癸烯-1-醇，以及具有至少一個羥基取代的叔碳的叔醇，例如2-甲基-2,4-戊二醇(己二醇)、2-苯基-2-丁醇、3-羥基-3-甲基-2-丁酮、2-苯基-2-丁醇等；以及環狀叔醇，諸如1-羥基-1-甲基-環己烷。也可以使用某些羥甲基芳香族化合物，其在連接至芳香環中的不飽和碳的飽和碳上具有羥基取代基。羥基取代的飽和碳可以是羥甲基(-CH2OH)，或者其可以是諸如-CR4HOH或-CR4OH之類的更復雜的烴基中的一者，其中R4是復雜的或簡單的烴。具體的羥甲基芳香族化合物包括二苯甲醇、1,3-苯二甲醇、芐醇、4-芐氧基芐醇和芐基芐醇。2-甲基-2,4-戊二醇、聚乙二醇和聚丙二醇通常用于γ輻射穩定化。γ輻射穩定化合物的用量通常為全部聚碳酸酯組合物的0.1重量％至10重量％。
本發明的聚碳酸酯組合物可以模壓成粒料。可以通過諸如注塑、二次成型、擠出、旋轉成型、吹塑和熱成型等已知方法將組合物模塑、發泡或擠出成為各種結構體或制品。
特別地，預期本公開的聚碳酸酯組合物用于模制薄壁制品，特別是用于電氣應用的薄壁制品。這種制品的非限制性例子包括太陽能設備、電接線盒、電連接器、電動車輛充電器、戶外電氣外殼、智能儀表外殼、智能電網功率節點、光伏框架以及微型電路斷路器。
本發明進一步考慮了對所述制品的附加制造操作，例如但不限于模制、模內裝飾、在烤漆爐中烘烤、層壓和/或熱成型。聚碳酸酯組合物特別適用于制備具有壁厚為1.0mm以下、或0.8mm以下的部件的制品。應當認識到，模制部件的壁的厚度可以變化，并且這些值指的是這些壁的最薄部分或“最薄厚度”。換言之，制品具有至少一個厚度為1.0mm/0.8mm以下的壁。
提供以下實施例從而對本公開的聚碳酸酯共混物進行說明。這些實施例僅僅是說明性的，并且不旨在將本公開限制在實施例中所闡述的材料、條件或工藝參數中。
實施例
下表列出了在以下實施例中使用的成分的名稱和說明。
使用ISO 1133，在300℃、1.2kg負荷下測量熔體體積流動速率(MVR)。報告的MVR為每10分鐘的聚合物熔體的立方厘米(cc)。
使用ISO 180、5kg、23℃和3.0mm厚度測量缺口艾佐德沖擊強度(INI)。在23℃下測量INI，以及在-30℃下測試低溫沖擊/延伸度。
根據名稱為“塑料材料的可燃性試驗(Tests for Flammability of Plastic Materials)，UL94”的Underwriter's Laboratory Bulletin 94的步驟進行可燃性試驗。根據該步驟，基于具有給定厚度的樣品所獲得的試驗結果，將材料劃分為V-0、V-1或V-2。假定在給定厚度下滿足給定標準的材料也可以在更大厚度下滿足相同標準(例如，在0.8mm厚度下獲得V0性能的材料也可以在1.0mm厚度、1.5mm等下獲得V0性能)。根據UL94試驗步驟制備樣品。在23℃下老化48小時后，沿垂直方向燃燒樣品。對于每個UL試驗，燃燒至少10根注塑棒。所測試的每種可燃性分類的標準如下所述。
V0：在放置成使得其長軸與火焰成180度的樣品中，除去點燃火焰之后的燃燒和/或慢燃的平均周期不超過5秒，并且垂直放置的樣品均未產生點燃脫脂棉的燃燒顆粒滴落物，沒有試樣在火焰或發光后燃燒到保持夾具。五根棒的消焰時間(FOT)是五根棒的消焰時間的總和，其中每根棒點燃兩次，每次點燃十(10)秒，最大消焰時間為50秒。FOT1是第一次點燃之后的平均消焰時間。FOT2是第二次點燃之后的平均消焰時間。
V-1、V-2：在放置成使得其長軸與火焰成180度的樣品中，除去點火火焰之后的燃燒和/或慢燃的平均周期不超過25秒，對于V-1等級，垂直放置的樣品均未產生點燃脫脂棉的燃燒顆粒滴落物。V2標準與V-1相同，不同之處在于：允許點燃脫脂棉的燃燒滴落物。五根棒的消焰時間(FOT)是五根棒的消焰時間的總和，每根棒點燃兩次，每次點燃十(10)秒，最大消焰時間為250秒。
還通過計算平均消焰時間、消焰時間的標準偏差和滴落物的總數，以及通過使用統計方法將該數據轉換為第一次通過的概率或“p(FTP)”的預測，即特定樣品配方在常規的5根棒的UL94V0或V1測試中達到“通過”等級，從而分析數據。可以根據以下公式確定在第一次提交時的第一次通過的概率(pFTP)：
PFTP＝(Pt1>mbt,n＝0X Pt2>mbt，n＝0X P總計<＝mtbt XP滴落,n＝0)
其中Pt1>mbt,n＝0為沒有第一燃燒時間超過最大燃燒時間值的概率，Pt2>mbt,n＝0為沒有第二燃燒時間超過最大燃燒時間值的概率，P總計<＝mtbt為燃燒時間的總和小于或等于最大總燃燒時間值的概率，并且P滴落,n＝0為在火焰測試期間沒有樣品顯示滴落的概率。第一和第二燃燒時間分別是指在第一次和第二次施加火焰之后的燃燒時間。
可以從以下公式：Pt1>mbt,n＝0＝(1-Pt1>mbt)5從而確定沒有第一燃燒時間超過最大燃燒時間值的概率Pt1>mbt,n＝0，其中Pt1>mbt為t1>mbt的對數正態分布曲線下的面積，并且其中指數“5”涉及測試棒的數目。可以從以下公式：Pt2>mbt,n＝0＝(1-Pt2>mbt)從而確定沒有第二燃燒時間超過最大燃燒時間值的概率，其中Pt2>mbt為t2>mbt的正態分布曲線下的面積。如上所述，使用燃燒時間數據的平均值和標準偏差來計算正態分布曲線。對于UL-94V-0等級，最大燃燒時間為10秒。對于V-1或V-2等級，最大燃燒時間為30秒。在火焰試驗期間沒有試樣顯示滴落的概率P滴落,n＝0為屬性函數，通過(1-P滴落)5進行估算，其中P滴落＝(有滴落的棒的數目/測試的棒的數目)。
從模擬的5根棒的總燃燒時間的正態分布曲線可以確定燃燒時間的總和小于或等于最大總燃燒時間值的概率P總計<＝mtbt。使用上面確定的燃燒時間數據的分布，可以從1000組五根棒的蒙特卡羅模擬來生成分布。用于蒙特卡羅模擬的技術是本領域公知的。使用模擬的1000組的平均值和標準偏差，可以生成5根棒的總燃燒時間的正態分布曲線。因此，從1000組蒙特卡羅模擬的5根棒的總燃燒時間的集合的對數正態分布曲線下的面積，可以確定總計<＝最大總燃燒時間的概率P總計<＝mtbt。對于UL-94V-0等級，最大總燃燒時間為50秒。對于V-1或V-2等級，最大總燃燒時間為250秒。
優選地，對于UL試驗中的最大阻燃性能，p(FTP)盡可能接近1，例如大于或等于約0.80，或大于或等于約0.90，或大于或等于約0.95。相比于僅僅規定符合所參考的V-0或V-1測試，這些標準更為嚴格。
對于實施例中報告的CTI值，施加0.1％氯化銨溶液的液滴，將電壓保持在250V，并對引起漏電起痕所需的滴數的滴數進行計數。液滴的滴數越高，實施例的耐漏電起痕性越高。為了滿足CTI PLC 2標準，液滴數必須為50以上。
第一組實施例
表1示出了包含具有兩種不同水平的磷的BPADP或DPP的聚碳酸酯共混物的性質。CEx-1為完全不含磷的參照樣品。CEx-2和CEx-3使用了BPADP，而CEx-4和CEx-5使用了DPP。控制各阻燃劑的量，以使共混物中達到相同的總磷量。因為DPP比BPADP含有更多的磷，所以為了在最終配制物中達到相同水平的磷，需要較低水平的DPP。
如CEx-2中所示，在使用BPADP的0.18％磷的情況下，沒有獲得可靠的1mm V0等級；pFTP(V0)非常低。與Ex-1相比，來自DPP的相同量的磷提供了較低的FOT和較高的pFTP(V0)水平。
如CEx-3中所示，BPADP可以在較高水平下給出可靠的1mm V0。然而，維卡軟化溫度和INI都大幅下降。參見CEx-5，維卡軟化溫度和INI不會下降多少。
第二組實施例
表2A和2B示出了在較低的DPP水平下能夠獲得更為均衡的性能。在DPP水平大于3.5％時，保持了足夠好的耐熱性以通過125℃下的BPT測試，同時獲得了0.8mm V0等級。通過將TSAN水平降低至0.3％，從而進一步提高了FR穩健性。當使用炭黑以獲得較暗的顏色時，僅需要2.5％的DPP。
第三組實施例
表3示出了兩個另外的實施例。有趣的是，添加炭黑改善了0.8mm V0等級。
表1
*添加劑：0.3％TSAN、0.3％PETS、0.06％亞磷酸酯、0.3％UVA-234
表2A
*添加劑：0.3％PETS、0.06％亞磷酸酯、0.3％UV
表2B
*添加劑：0.3％PETS、0.06％亞磷酸酯、0.3％UV
表3
下面列出本文公開的共混物的一些實施方案。
實施方案1：一種阻燃聚碳酸酯共混物，其包含：約30重量％至約80重量％的聚碳酸酯聚合物；聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物，該聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物具有這樣的含量，使得所述共混物包含約2重量％至約5重量％的硅氧烷；以及磷腈阻燃劑，該磷腈阻燃劑具有這樣的含量，使得所述共混物包含約0.1重量％至約0.7重量％的磷；其中所述聚碳酸酯共混物滿足CTI PLC 2標準，并且在1.5mm的厚度下具有V0性能。
實施方案2：根據實施方案1所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物在0.8mm的厚度下具有V0性能。
實施方案3.根據實施方案1至2中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物在125℃下通過BPT。
實施方案4.根據實施方案1至3中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中當根據ISO 180在艾佐德缺口沖擊下測量時，所述共混物在-30℃下的延伸度為100％。
實施方案5.根據實施方案1至4中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中當根據ISO 1133在300℃、1.2kg下測量時，所述共混物的MVR為8cm3/10分鐘以上。
實施方案6.根據實施方案1至5中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中當根據ISO 180測量時，所述共混物在-30℃下的缺口艾佐德沖擊強度為至少25kJ/m2。
實施方案7.根據實施方案1至6中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物在0.8mm的厚度下具有V0性能；當根據ISO 180在艾佐德缺口沖擊下測量時，在-30℃下具有100％的延伸度；當根據ISO 1133在300℃、1.2kg下測量時，具有8cm3/10分鐘以上的MVR；并且在125℃下通過BPT。
實施方案8.根據實施方案1至7中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中在0.8mm的厚度下，所述共混物的pFTP(V0)為至少0.90，并且消焰時間(FOT)為約30秒以下。
實施方案9.根據實施方案1至8中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中在0.8mm的厚度下，所述共混物的pFTP(V0)為至少0.95，并且消焰時間(FOT)為約25秒以下。
實施方案10.根據實施方案1至9中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，還包含約2重量％至約10重量％的二氧化鈦(TiO2)。
實施方案11.根據實施方案1至10中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物包含約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。
實施方案12.根據實施方案1至11中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物包含約1重量％至約4重量％的磷腈阻燃劑。
實施方案13.根據實施方案1至12中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，還包含約0.2重量％至約0.6重量％的防滴劑。
實施方案14.根據實施方案1至13中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述聚碳酸酯聚合物包含Mw高于25,000的高分子量聚碳酸酯聚合物和Mw低于25,000的低分子量聚碳酸酯聚合物。
實施方案15.根據實施方案14所述的聚碳酸酯共混物，其中所述高分子量聚碳酸酯聚合物與所述低分子量聚碳酸酯聚合物的重量比為約1:1。
實施方案16.根據實施方案1至15中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述磷腈阻燃劑具有式(II)或式(III)的結構：
其中R為烷基或芳基；并且其中v為3至25的整數；
其中R為烷基或芳基；w為3至約1,000的整數；Y1為–P(OR)3或–P(＝O)(OR)；并且Y2為–P(OR)4或–P(＝O)(OR)2。
實施方案17.根據實施方案1至16中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，還包含大于0至2重量％的炭黑。
實施方案18.根據實施方案1至17中任意一個實施方案中所述的聚碳酸酯共混物，其中所述共混物不包含雙酚A和2-苯基-3,3-雙(4-羥基苯基)苯并[c]吡咯酮的共聚物。
實施方案19.一種阻燃聚碳酸酯共混物，其包含：約35重量％至約45重量％的Mw高于25,000的高分子量聚碳酸酯聚合物；約35重量％至約45重量％的Mw低于25,000的低分子量聚碳酸酯聚合物；約14重量％至約24重量％的聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物；約1.0重量％至約4.0重量％的磷腈阻燃劑；以及約2.0重量％至約7.0重量％的TiO2；其中所述共混物滿足CTI PLC 2標準，在0.8mm的厚度下具有V0性能并且在125℃下通過BPT。
本公開已參照示例性的實施方案進行了說明。顯然，在閱讀和理解了前述詳細說明后可進行修改和變更。本公開旨在被解釋為包括所有這些修改和改變，只要它們落入所附權利要求或其等同的范圍之內即可。