具有薄壁阻燃性质的聚碳酸酯组合物及因此的成形制品

技术领域

本公开内容涉及聚碳酸酯组合物、更具体地涉及具有薄壁阻燃性能的高模量聚碳酸酯组合物。

背景技术

高模量延性聚合物材料通常是具有或不具有阻燃FR性能的经矿物填料或玻璃/碳纤维增强的聚碳酸酯(PC)。对于消费电子工业，不含卤素的阻燃剂和更薄/更轻的塑料零件是期望的。零件外观问题(part cosmetic issues)可能困扰某些高度填充的组合物。例如，玻璃纤维漂浮可能是一个问题，尤其是在高玻璃纤维(约40重量％至50重量％的GF)应用中。然而，作为原材料，高流动性延性PC树脂由于脂族碳共聚单体的存在而固有地具有比常规流动性PC更差的FR性能。因此，更难以开发具有良好表面和稳健FR性能的基于薄壁HFDPC的复合物。

为满足对PC/高流动性延性HFD PC复合材料的较薄FR要求，与常规玻璃填充的聚碳酸酯产品相比，所公开的组合物实现了稳健的薄壁(小于5mm)FR性能。

发明内容

本公开内容的方面涉及组合物，其包含约26重量％至约89.5重量％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂；约0.01重量％至约4重量％的硅酮(有机硅，silicone)添加剂；和约10重量％至约50重量％的填料组分。所述组合物可表现出当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅(6.78J)下在3.2毫米(mm)棒试样上测试时至少150焦耳/米J/m的缺口悬臂梁(Izod)冲击强度，当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时小于或等于2％的拉伸伸长率，并且对于根据UL 94(2019)的1.2mm的正常(normal)V

本公开内容的方面还涉及用于形成所公开的组合物的方法。

附图说明

纳入并构成本说明书一部分的附图说明了多个方面，并与描述一起用于解释本公开内容的原理。

图1显示了表4，其呈现了HFD-PC配制物CE1至CE6和E7。

图2显示了表6，其呈现了HFD-PC样品CE1至CE6和E7的机械和阻燃性能结果。

图3显示了表7，其呈现了配制物CE8至CE10以及E11和E12。

图4显示了表8，其呈现了样品CE8至CE10以及E11和E12的性质。

具体实施方式

通过参考本公开内容的如下详细描述和其中包括的实施例，可更容易地理解本公开内容。作为原材料，由于脂族碳共聚单体的存在，HFD PC树脂可能具有比非基于癸二酸的PC更差的FR性能。因此，更难以开发具有良好表面外观和稳健FR性能的基于薄壁HFD PC的复合物。本公开内容提供与常规GF填充的聚碳酸酯产品相比实现了稳健的薄壁FR性能的高流动性延性PC组合物。

在多个方面，本公开内容涉及组合物，其包括：约26重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物、约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂、约0.01重量％至约4重量％的硅氧烷组分和约10重量％至约50重量％的填料组分。在一些方面，组合物具有至少约30J/m的缺口悬臂梁冲击强度、至少约0.4瓦特/米开尔文(W/mK)的贯通面(through-plane)热导率和/或至少约1.0W/mK的面内(in-plane)热导率。

在公开和描述本发明的化合物、组合物、制品、系统、装置和/或方法之前，应理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的合成方法，或者除非另有说明，否则不限于特定的试剂，因为这当然可以变化。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述具体方面的目的且不旨在是限制性的。

本公开内容涵盖本公开内容的要素的各种组合，例如，来自从属于相同独立权利要求的从属权利要求的要素的组合。

此外，应理解，除非另有明确说明，否则决不旨在将本文中所述的任何方法解释为要求以特定顺序进行其步骤。因此，在方法权利要求实际上没有叙述其步骤所要遵循的顺序或者在权利要求或说明书中没有另外具体说明步骤限于特定顺序的情况下，决不旨在在任何方面推断出顺序。这适用于任何可能的非明示的解释基础，包括：关于步骤或操作流程的排列的逻辑问题；从语法组织或标点符号衍生出的普通含义；以及说明书中描述的实施方案的数量或类型。

本文中提及的所有出版物均通过引用纳入本文中以公开和描述引用出版物所关于的方法和/或材料。

组合物

本公开内容的方面涉及包括如下的组合物：

a.约20重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物；

b.约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂；

c.约0.01重量％至约4重量％的硅氧烷组分；和

d.约10重量％至约50重量％的填料组分。

在某些方面，当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅下在3.2mm棒试样上测试时，所述组合物可表现出至少150J/m的缺口悬臂梁冲击强度。当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时，所述组合物可表现出小于或等于2％的拉伸伸长率。所述组合物对于根据UL94(2019)的1.2mm的正常V

聚碳酸酯聚合物组分

在一些方面，组合物包括聚碳酸酯聚合物。如本文中使用的，“聚碳酸酯”是指包含一种或多种二羟基化合物例如二羟基芳族化合物的残基(通过碳酸酯键连接)的低聚物或聚合物；它还涵盖均聚碳酸酯、共聚碳酸酯和(共)聚酯碳酸酯。关于聚合物的成分使用的术语“残基”和“结构单元”贯穿说明书是同义的。

在某些方面，聚碳酸酯聚合物包括双酚-A聚碳酸酯、高分子量(Mw)高流动性/延性(HFD)聚碳酸酯、低Mw HFD聚碳酸酯或其组合。

如本文中使用的，可为可互换使用的术语“BisA”、“BPA”或“双酚A”是指具有由下式表示的结构的化合物：

BisA也可通过名称4,4’-(丙烷-2,2-二基)二苯酚、p,p’-异丙叉基双酚或2,2-双(4-羟苯基)丙烷而被提及。BisA具有CAS#80-05-7。

在一些方面，高流动性/延性聚碳酸酯是如下聚碳酸酯：其提供非常高的流动性(例如，比常规聚碳酸酯大约40％)，同时对于流动性而言保持常规聚碳酸酯中典型的韧性和延性。适合用于本公开内容的方面的示例性高流动性/延性聚碳酸酯包括可从SABIC获得的聚碳酸酯的LEXAN

适合用于本公开内容的方面的示例性双酚-A聚碳酸酯包括但不限于PC共聚物(其多种等级可从SABIC获得)，其包括衍生自BPA的重复单元和衍生自癸二酸的重复单元。在进一步的方面，聚碳酸酯聚合物可以是双酚-A聚碳酸酯均聚物，或PC共聚物和双酚-A聚碳酸酯均聚物的共混物。基于癸二酸的机制可以如下所示进行。

癸二酸和BPA的共聚物(HFD)

基于癸二酸的PC可提供改善的流动性和延性以及更短的加工时间，而BPA提供期望的热性能和模量性质以提供癸二酸和BPA的共聚物。癸二酸PC的实例可包括可从SABIC获得的LEXAN

此外，在多个其它方面，癸二酸-BPA共聚物可与所公开的硅酮和磷腈FR化合物协同反应以还进一步改善火焰和机械性能。

如本文中使用的，“高分子量”是指约58,000至约75,000克/摩尔(g/mol)的分子量(Mw)。如本文中使用的，“低分子量”是指约15,000至约58,000克/摩尔的Mw，如通过凝胶渗透色谱法使用BPA聚碳酸酯标准物测量的。

在又进一步的实例中，聚碳酸酯共聚物可包含聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物。聚碳酸酯-聚硅氧烷共聚物的非限制性实例可包含可从SABIC

在另一实例中，聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段可包含基于聚硅氧烷嵌段共聚物的总重量计20重量％的聚硅氧烷。例如，适当的聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物可以是用对-枯基苯酚(PCP)封端且具有20％聚硅氧烷含量的双酚A聚硅氧烷-聚碳酸酯共聚物(参见C9030P，可从SABIC作为“不透明的”EXL C9030P市售获得)。在多个方面，当根据聚碳酸酯标准物使用凝胶渗透色谱法(GPC)在交联的苯乙烯-二乙烯基苯柱上测试并且使用设定在264纳米(nm)的紫外-可见UV-VIS检测器对以约1.0ml/min的流速洗脱的1毫克每毫升(mg/mL)样品校准至聚碳酸酯参照物时，所述20％聚硅氧烷嵌段共聚物的重均分子量可为约29,900道尔顿至约31,000道尔顿。此外，所述20％聚硅氧烷嵌段共聚物可具有在300℃/1.2kg下7cm

在多个方面，本公开内容的聚碳酸酯聚合物组分可以以总组合物的约20重量％至约99重量％或约26重量％至约89重量％的量存在。作为进一步的实例，组合物可包含约25重量％至约85重量％的聚碳酸酯聚合物组分。在又进一步的实例中，组合物可包含约25重量％至约78重量％、约30重量％至约89重量％、约25重量％至约89重量％或约28重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物组分。

在进一步的方面，聚碳酸酯聚合物组分可包含聚碳酸酯聚合物的组合。例如，聚碳酸酯聚合物组分可包含一种或多种HFD-PC聚合物和聚碳酸酯共聚物，例如聚碳酸酯聚硅氧烷共聚物。第一HFD-PC聚碳酸酯聚合物可以以基于组合物的总重量计约5重量％至约30重量％的量存在。在还进一步的方面，第二HFD-PC聚碳酸酯聚合物可以以基于组合物的总重量计约5重量％至约20重量％的量存在。在又进一步的方面，聚碳酸酯共聚物如聚碳酸酯聚硅氧烷共聚物可以以基于组合物的总重量计约5重量％至约30重量％的量存在。

阻燃剂

如上所述，在未不利地影响组合物的期望的物理性质例如保持分子量的情况下实现期望的阻燃性可能是挑战性的。在多个方面，本文中公开的本发明的组合物和方法可提供期望的阻燃性，同时保持组合物的物理性质。本公开内容的共混的聚碳酸酯组合物可包含任选的阻燃添加剂。在一个方面，阻燃剂添加剂可包含含磷的有机化合物，例如有机磷化合物。在又一方面，该阻燃剂包含有机磷化合物，所述有机磷化合物包含脂族金属次膦酸盐。在又一方面，该阻燃剂包含苯氧基磷腈(PPZ)。

在一个方面，阻燃剂(FR)添加剂包含卤素。在又一方面，阻燃剂添加剂不含或基本上不含任何卤素如溴和/或氯。在又一方面，至少一部分阻燃剂添加剂不含或基本上不含溴和/或氯。在另一方面，阻燃剂添加剂包含磷，如磷酸酯(BPADP、RDP、Sol-DP)、氧化膦(TPPO)、膦酸酯(FRX-100)、次膦酸酯(DOPO)和磷腈。在其它方面，含磷FR是主要FR。和在另一方面，FR添加剂是基于PTFE的，任选地提供有含磷FR。然而，应理解，在加工多种产品的设施中，可能发生一定量的交叉污染，导致溴和/或氯水平通常为以重量计百万分率规模。通过这种理解，可容易地领会，基本上不含溴和氯可定义为具有小于或等于约100重量份每百万份(ppm)、小于或等于约75ppm、或小于或等于约50ppm的溴和/或氯含量。当该定义应用于阻燃剂时，其基于阻燃剂的总重量计。当该定义应用于热塑性组合物时，其基于组合物的不包括任何填料在内的总重量计。

在一个方面，阻燃剂添加剂或其一部分包含有机磷酸酯和/或含有磷-氮键的有机化合物。在一个方面，含有磷-氮键的示例性阻燃剂化合物包括氯化磷腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺、三(吖丙啶基)氧化膦。

合适的有机磷酸酯是式(GO)

在一些方面，相对于组合物的总重量，阻燃剂可在下端以0、约0.1重量％、约2重量％、约4重量％、约6重量％、约8重量％或约10重量％的值为界且在上端以约25重量％、约20重量％、约15重量％、约10重量％、约8重量％或约6重量％的值为界的范围内存在。例如，相对于组合物的总重量，苯氧基磷腈阻燃剂添加剂可以以约0.5重量％至约20重量％的量存在。

在多个方面，所述阻燃剂，包括本公开内容的含磷阻燃剂，可以以总组合物的约10重量％至约25重量％或约10重量％至约15重量％的量存在。作为另一实例，组合物可包含约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂。在一些实例中，组合物可包含约0.5重量％至约20重量％、约0.5重量％至约15重量％、约0.5重量％至约12重量％、约3重量％至约15重量％、约1重量％至约10重量％、约1重量％至约12重量％、或约3重量％至约10重量％的基于磷腈的阻燃剂如苯氧基磷腈。

硅氧烷组分

所公开的热塑性组合物还包含硅氧烷组分。更特别地，硅氧烷组分可包含至少一种低聚物型硅氧烷添加剂和至少一种硅酮树脂。硅氧烷组分可在聚合物树脂和基于磷腈的FR增效剂之间提供协同作用。

硅氧烷添加剂本质上可以是聚合物型的或低聚物型的，或者替代地，可以是单体型的或单一的化合物。所述至少一种填料组合物包含至少一种硅氧烷添加剂。所述至少一种硅氧烷添加剂可例如包含选自氨基、苯基和环氧基的官能团。硅氧烷添加剂的非限制性实例可包括环氧硅烷、氨基硅烷、氨基硅氧烷或苯基硅氧烷。在一个方面，硅氧烷添加剂包含氨基硅氧烷。在另一方面，硅氧烷添加剂包含苯基硅氧烷。

代表性的硅氧烷低聚物在20℃至25℃范围内的温度下可以但不一定表现出在约20厘斯(cSt)至约80cSt、优选约25至约60cSt范围内的粘度。在又进一步的实例中，硅氧烷组分在25℃下可表现出大于200,000厘泊(cP)、或约200,000cP至约900,000cP的粘度。代表性的粘度示于实施例中。粘度可根据本领域中已知的许多方法(包括例如ASTM D7042和DINEN ISO 2555)测定。

硅氧烷添加剂可以是氨基硅氧烷如氨端二甲基硅油倍半硅氧烷(氨端聚二甲基硅氧烷倍半硅氧烷，amodimethicone silsequioxane)或包含氨端二甲基硅油倍半硅氧烷的混合物。如本文中使用的，“氨端二甲基硅油”是指胺官能化的硅酮。例如，聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油，按照国际化妆品原料成分命名法INCI(International NomenclatureCosmetic Ingredient)命名标准)由沿着聚合物链骨架的作为侧基的甲基(-CH

在一个方面，氨基硅氧烷可包含一种或多种具有由下式表示的结构的低聚物型或聚合物型硅氧烷化合物：

其中每次出现的R和R

在独立的方面，低聚物型硅氧烷添加剂的至少一种包括多甲基-聚硅氧烷、多苯基-聚硅氧烷或其组合。在一些方面，低聚物型硅氧烷添加剂的至少一种包含具有多个二甲基甲硅烷氧基或二苯基甲硅烷氧基重复单元的多甲基-多苯基-聚硅氧烷。低聚物型硅氧烷添加剂的至少一种可以是羟基封端的硅酮流体。在其它方面，低聚物型硅氧烷添加剂的至少一种由三甲基甲硅烷基封端。在多个方面，氨基硅氧烷可以是包含具有由下式表示的结构的化合物的混合物：

氨基硅氧烷也可以是可固化的胺官能硅酮如市售可得的可固化的胺官能硅酮DowCorning Silicone 531和536，以及SWS Silicones Corp.SWS E-210。其它合适的可固化的氨基官能硅酮也由Wacker、Siltech Corporation等出售。术语“胺官能硅酮”、“氨基硅氧烷”和“氨基烷基硅氧烷”是同义的且在文献中可互换使用。本文中使用的术语“胺”意指任何合适的胺，且特别是环胺、多胺和烷基胺，其包括可固化的烷基单胺、烷基二胺和烷基三胺官能硅酮。氨基硅氧烷也可以是可固化的胺官能硅酮如市售可得的可固化的胺官能硅酮Dow Corning Silicone 531和536，以及SWS Silicones Corp.SWS E-210。其它合适的可固化的氨基官能硅酮也由Wacker、Siltech Corporation等出售。术语“胺官能硅酮”、“氨基硅氧烷”和“氨基烷基硅氧烷”是同义的且在文献中可互换使用。本文中使用的术语“胺”意指任何合适的胺，且特别是环胺、多胺和烷基胺，其包括可固化的烷基单胺、烷基二胺和烷基三胺官能硅酮。

在一些方面，所述至少一种低聚物型硅氧烷添加剂可包含二甲基硅氧烷。二甲基硅氧烷可由如下结构表示：

其中n是0至10,000的整数。

所述至少一种硅酮树脂可包含MQ树脂。MQ树脂可由如下结构表示：

其中x和y是整数。

作为具体实例，硅氧烷组分可包含溶解于二甲基聚硅氧烷中的MQ树脂。基于硅氧烷组分的总含量计，硅氧烷组分可包含约50-70％(或约60–90％)的二甲基硅氧烷和约30-50％(或约30–60％)的MQ树脂。市售可得的硅氧烷组分的实例可包括如下所示的SFR-100。

作为另一个实例，硅氧烷组分可以是包含硅氧烷如硅酮油的混合物。硅酮油可被认为是具有有机侧链的液态聚合硅氧烷。在某些实例中，硅氧烷组分可包含在硅酮油中的硅烷醇或硅烷(SiH

SFR-100聚硅氧烷的特征在于硅烷醇-或三甲基甲硅烷基-封端的聚甲基硅氧烷，并且是包含如下的液体共混物：约60-80重量％的具有约150,000的数均分子量的双官能聚二甲基硅氧烷，和20-40重量％的具有平均比率为约0.8-1：1的单官能(如三甲基硅氧烷)和四官能(如SiO

由线型硅酮流体(聚二甲基硅氧烷)和溶解于该流体中的硅酮树脂组成的另一种市售可得的高粘度硅酮配制物是Genioplast Fluid FR。当根据DIN EN ISO 2555测试时，Genioplast Fluid FR在25℃下可具有约150,000至约900,000mPa-s的粘度。

在一些方面，硅氧烷组分在挤出过程期间与聚碳酸酯聚合物、磷腈FR试剂、填料和任何另外的成分一起直接添加。在一些方面，包含至少一种低聚物型硅氧烷添加剂和至少一种硅酮树脂的硅氧烷组分以具有约0.01、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、2、3或4重量％的下边界且具有约10、9、8、7、6或5重量％的上边界的范围内的量存在。这些值的任何组合可限定在本公开内容的范围内考虑的范围(例如，硅氧烷组分可占约0.01重量％至约4重量％，或约0.01重量％至约6重量％，或约0.01重量％至约3重量％，或约0.01重量％至约2重量％)。

增强填料

共混的聚碳酸酯组合物还包含一种或多种填料。可选择填料以赋予另外的冲击强度和/或提供可基于最终选择的聚合物组合物特性的另外的特性。填料的具体组成可变化，条件是填料与聚合物组合物的其余组分是化学上相容的。在一些方面，填料包括无机材料。

在另一方面，填料包括例如粘土；TiO

在一个方面，填料包括无机填料。在一个方面，所公开的耐磨聚合物组合物进一步包含无机填料，其包含碳纤维、炭黑、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、滑石、粘土或其组合。

在又进一步的方面，无机填料包括玻璃纤维，其中所述玻璃纤维具有可以是圆形或扁平的横截面。在另一方面，玻璃纤维例如可以是Nittobo(扁平的)玻璃纤维CSG3PA820。在甚至进一步的方面，玻璃珠具有是圆形或扁平的横截面。

无机填料可以以在约2重量％至50重量％、约5重量％至约45重量％、约20重量％至约50重量％、或约15重量％至约45重量％、10重量％至约50重量％填料范围内的的量存在于聚合物组合物中。在一个方面，所述聚合物包含约10重量％至约50重量％的玻璃纤维。

另外的添加剂

根据本公开内容的组合物的一些方面包括大于0重量％至约50重量％的一种或多种另外的添加剂，条件是所述添加剂选择成未显著不利地影响组合物的期望的性质。所述另外的添加剂在组合物中是任选的，并且可或可不包括在其中。可使用添加剂的组合。这样的添加剂可在将组分混合以形成组合物期间的合适时间混入。可存在于所公开的组合物中的添加剂材料的示例性和非限制性的实例包括如下的一种或多种：增强填料、强化剂、酸清除剂、抗滴落剂、抗氧化剂、抗静电剂、扩链剂、着色剂(例如颜料和/或染料)、出模剂(de-molding agent)、流动促进剂、流动改性剂、润滑剂、脱模剂(mold release agent)、增塑剂、猝灭剂、阻燃剂(包括例如热稳定剂、水解稳定剂或光稳定剂)、UV吸收添加剂、UV反射添加剂和UV稳定剂。

在一个具体方面，所公开的组合物可包括抗氧化剂或“稳定剂”。可使用许多已知的稳定剂，在一个方面，所述稳定剂是受阻酚，如可从Ciba Specialty Chemicals(China)Ltd获得的Irganox

用于本公开内容的方面的合适的抗冲改性剂的更具体的实例包括但不限于：链支化的分子结构聚碳酸酯(其实例包括但不限于1.1.1-三-(对羟基苯基)乙烷(THPE)支化的聚碳酸酯和4-羟基苄腈(HBN)封端的聚碳酸酯(CFR))；乙烯-丙烯(EP)橡胶(例如，EPM橡胶、EPDM橡胶和马来酸酐接枝的EP共聚物)；丙烯酸类橡胶；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)；乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯(EGMA)；乙烯-丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯(EMAGMA)；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)；苯乙烯-乙烯/1-丁烯-苯乙烯(SEBS)；及其组合。

在某些方面，抗冲改性剂可以以约0.5重量％至约30重量％的量存在于组合物中。在其它方面，抗冲改性剂可以以约1重量％至约25重量％、或约2重量％至约20重量％、或约5重量％至约10重量％的量存在于组合物中。

在一些方面，所述一种或多种另外的添加剂可以以大于0重量％至约50重量％的量存在。在进一步的方面，所述一种或多种另外的添加剂以约0.01重量％至约20重量％、或约0.01重量％至约15重量％、或约0.01重量％至约10重量％、或约0.01重量％至约5重量％、或约0.01重量％至约2重量％、或甚至约0.5重量％至约1.5重量％的量存在。

性质

本公开内容提供基于玻璃纤维增强的阻燃剂HFD PC的组合物，其包含聚硅氧烷共聚物、包含CFR树脂的硅氧烷组分和苯氧基磷腈(PPZ)FR。

鉴于本文中描述的性质，所述组合物可特别地可用于高E模量薄壁外壳，其例如用于电子制品(例如便携式计算机、平板计算机外壳、移动电话外壳或框架)。基于HFD-PC的组合物可比常规的基于PC的材料更理想，因为HFD-PC材料可提供改善的表面品质、尤其是对于更高玻璃纤维应用(例如，40重量％-50重量％的GF)。

如本文中提供的，所公开的组合物涉及包含所公开的组合物的薄壁制品。在这方面，薄壁是当与它的长度和宽度相比时更窄的产品的部分(截面，section)。如本文中公开的，薄壁可具有小于约5mm或小于约3mm或小于约2mm的标称厚度。可加工薄壁制品以用于一系列领域中，例如，作为消费电子设备的外壳。在另一方面，本公开内容涉及制备薄壁、可模塑的导电热塑性组合物的方法。

所要求保护的组合物实现了基于HPD-PC的复合物的稳健的薄壁FR性能。特别地，当根据UL 94测试时，组合物对于至少1.2mm的正常V0可实现至少0.85的p(FTP)。

与不存在本文中描述的硅氧烷组分的参考BPA聚碳酸酯组合物相比，根据本公开内容的一些方面的组合物还可保持它们的冲击性质。特别地，当根据ASTM D256测试时，所述组合物在3.2mm棒试样上在23℃和5英尺-磅下具有至少约150焦耳/米(J/m)的缺口悬臂梁冲击强度。所要求保护的组合物可表现出高冲击性(其可以指在3.2mm棒试样上在23℃和5英尺-磅下至少约150J/m的缺口悬臂梁冲击强度)和高模量(其可以指当根据ASTM D638测试时大于12,440MPa的拉伸模量)。在另外的方面，当根据ASTM D638在I型棒试样上以5mm/min断裂测试时，所述组合物表现出小于或等于2％的拉伸伸长率。在某些方面，根据本公开内容的方面的组合物具有上文列出的性质的一些组合。

制造方法

本文中描述的一种或任何前述组分可首先干混在一起，然后从一个或多个进料器进料到挤出机中，或从一个或多个进料器单独进料到挤出机中。所述一种或任何前述组分可首先彼此干混，或与前述组分的任何组合干混，然后从一个或多个进料器进料到挤出机中，或从一个或多个进料器单独进料到挤出机中。本发明中使用的填料也可首先加工成母料，然后进料到挤出机中。组分可以从喉部料斗或任何侧向进料器进料到挤出机中。

本发明中使用的挤出机可以具有单螺杆、多螺杆、相互啮合的同向旋转或反向旋转螺杆、非相互啮合的同向旋转或反向旋转螺杆、往复式螺杆、带销的螺杆、带筛网的螺杆、带销的筒、辊、柱塞(ram)、螺旋转子、共捏合机、盘组加工机(disc-pack processor)、各种其它类型的挤出设备、或包括前述中的至少一种的组合。

组分也可被混合在一起，然后熔融共混以形成组合物。组分的熔融共混涉及使用剪切力、拉伸力、压缩力、超声能、电磁能、热能或包含前述力或能量形式中的至少一种的组合。

如果树脂是半结晶有机聚合物，则可将配混期间挤出机上的机筒温度设定在如下温度：在该温度处，至少一部分聚碳酸酯已经达到大于或等于约熔融温度的温度；或者如果树脂是无定形树脂，则可将其设定在流动点(例如，玻璃化转变温度)。

如果期望，可使包括前述组分的混合物经历多个共混和成形步骤。例如，可首先将可模塑的组合物挤出并形成为颗粒料。然后可将颗粒料进料到造型机中，在那里它可被形成为任何期望的形状或产品。替代地，可将从单个熔体共混机发出的可模塑的组合物形成为片材或拉条，并经历后挤出工艺如退火、单轴或双轴取向。

在一些方面，本方法中熔体的温度可保持尽可能低以避免组分(例如，聚碳酸酯材料/树脂)的过度降解。在某些方面，熔融温度保持在约230℃和约350℃之间，尽管可使用更高的温度，条件是树脂在加工设备中的停留时间保持相对短。在一些方面，熔体加工的组合物通过模头中的小出口孔离开加工设备如挤出机。所得的熔融树脂的拉条可通过使拉条通过水浴来冷却。可将冷却的拉条切成小颗粒料用于包装和进一步处理(运输，handling)。

制品的制造

在某些方面，本公开内容涉及包含所公开的组合物的成形的、成型的或模塑的制品。可通过各种手段如注塑、挤出、旋转模塑、吹塑和热成型将所述组合物模塑成有用的成形制品，以形成例如如下的制品和结构部件：个人或商业电子设备，包括但不限于蜂窝电话、平板计算机、个人计算机、笔记本和便携式计算机以及其它此类设备、医疗应用、RFID应用、汽车应用等。在另一方面，制品是挤出模塑的。在又一方面，制品是注塑的。

本公开内容涵盖本公开内容的要素的各种组合，例如来自从属于相同独立权利要求的从属权利要求的要素的组合。

公开内容的方面

在多个方面，本公开内容涉及并包括至少以下方面。

方面1A.组合物，其包含：约26重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂；约0.01重量％至约4重量％的硅氧烷组分；和约10重量％至约50重量％的填料组分，其中当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅下在3.2mm棒试样上测试时，所述组合物表现出至少150J/m的缺口悬臂梁冲击强度，其中当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时，所述组合物表现出小于或等于2％的拉伸伸长率，其中所述组合物对于根据UL 94(2019)的1.2mm的正常V

方面1B.组合物，其基本上由如下组成：约26重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂；约0.01重量％至约4重量％的硅氧烷组分；和约10重量％至约50重量％的填料组分，其中当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅下在3.2mm棒试样上测试时，所述组合物表现出至少150J/m的缺口悬臂梁冲击强度，其中当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时，所述组合物表现出小于或等于2％的拉伸伸长率，其中所述组合物对于根据UL 94(2019)的1.2mm的正常V

方面1C.组合物，其由如下组成：约26重量％至约89重量％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.5重量％至约20重量％的基于磷腈的阻燃剂；约0.01重量％至约4重量％的硅氧烷组分；和约10重量％至约50重量％的填料组分，其中当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅下在3.2mm棒试样上测试时，所述组合物表现出至少150J/m的缺口悬臂梁冲击强度，其中当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时，所述组合物表现出小于或等于2％的拉伸伸长率，其中所述组合物对于根据UL 94(2019)的1.2mm的正常V

方面2.方面1A-1C任一项所述的组合物，其中包含所述组合物的模塑零件通过目视检查表现出比不包括所述硅氧烷组分的对比参考组合物更小的表面外观变化。

方面3.根据方面1A-2任一项所述的组合物，其中所述基于磷腈的阻燃剂包含苯氧基磷腈。

方面4.根据方面1A-3任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含包括衍生自双酚-A的重复单元和衍生自癸二酸的重复单元的聚碳酸酯共聚物、双酚-A聚碳酸酯均聚物、聚碳酸酯聚硅氧烷共聚物或其组合。

方面5.根据方面1A-4任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含聚碳酸酯聚硅氧烷共聚物。

方面6.根据方面1A-4任一项所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物组分包含以基于所述组合物的总重量计约5重量％至约30重量％的量存在的聚碳酸酯聚硅氧烷共聚物。

方面7.根据方面1A-6任一项所述的组合物，其中所述填料组分包含玻璃纤维、玻璃球或其组合。

方面8.根据方面1A-6任一项所述的组合物，其中所述填料组分包含玻璃纤维。

方面9.根据方面1A-8任一项所述的组合物，其中所述硅氧烷组分包含低聚物型硅氧烷添加剂。

方面10.根据方面1A-8任一项所述的组合物，其中所述硅氧烷组分包含MQ硅酮树脂。

方面11.根据方面1A-8任一项所述的组合物，其中所述硅氧烷组分包含MQ硅酮树脂和二甲基硅氧烷。

方面12.组合物，其包含：约20重量％至约80重量％的聚碳酸酯聚合物组分；约0.5重量％至约30重量％的基于磷腈的阻燃剂；约0.01重量％至约8重量％的硅氧烷组分；和约10重量％至约50重量％的填料组分，其中所述组合物表现出高模量、薄壁阻燃性、高冲击性质，并且其中所有重量百分比均基于所述组合物的总重量计。

方面13.由方面1A-12任一项所述的组合物形成的制品。

方面14.用于形成组合物的方法，所述方法包括：形成包含约20重量％至约80重量％的聚碳酸酯聚合物、约20重量％至约80重量％的聚碳酸酯聚合物组分、约0.5重量％至约30重量％的基于磷腈的阻燃剂、约0.01重量％至约5重量％的硅氧烷组分和约10重量％至约50重量％的填料的混合物；和将所述混合物注塑或挤出以形成所述组合物，其中当根据ASTM D256在23℃和5英尺-磅下在3.2mm棒试样上测试时，所述组合物表现出至少150J/m的缺口悬臂梁冲击强度，其中当根据D638以5mm/min在I型棒试样上断裂测试时，所述组合物表现出小于或等于2％的拉伸伸长率，并且其中所述组合物对于根据UL 94(2019)的1.2mm的正常V

方面15.根据方面14所述的方法，其中所述聚碳酸酯是包括衍生自双酚-A的重复单元和衍生自癸二酸的重复单元的聚碳酸酯共聚物；双酚-A聚碳酸酯均聚物；或其组合。

方面16.根据方面14-15任一项所述的方法，其中所述填料组分包含玻璃纤维。

实施例

给出以下实施例以便为本领域普通技术人员提供如何制备和评估本文中要求保护的化合物、组合物、制品、设备和/或方法的完整的公开内容和描述，并且其旨在纯粹是示例性的且不旨在限制本公开内容。已经努力确保关于数字(例如，量、温度等)的准确性，但是应当考虑一些误差和偏差。除非另有说明，否则份数是重量份，温度以℃计或是环境温度，并且压力是大气压或接近大气压。除非另有说明，否则涉及组合物的百分比以重量％表示。

反应条件例如组分浓度、期望的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和可用于优化从所描述的方法获得的产物纯度和产率的其它反应范围和条件有许多变化和组合。将仅需要合理和常规的实验来优化这样的工艺条件。

原材料

下文实施例中的组合物由表1中所描述的组分制备。在添加和不添加如下文描述的聚合物增容剂的情况下测试共混的聚碳酸酯和/或聚酯组合物的性能：

表1.用于配制物的材料。

在实施例组合物中，样品由实验室挤出机(Toshiba TEM-37BS)制备。通过侧向进料器引入玻璃纤维，将所有其它树脂、添加剂预共混并通过喉部进料器进料。用于相关测试的配混工艺条件和下游模塑工艺示于表2&3中。螺杆模头测量值以毫米(mm)表示，螺杆速度以转/分钟(rpm)表示，生产量以千克/小时(kg/hr)表示，并且真空度1以兆帕计测量。

表2.配混条件

表3.模塑条件

对比配制物和本发明的配制物呈现于表4(示于图1中)中。

适用的测试标准和条件呈现于表5中。

表5.测试条件和适用的标准

一般方法

根据ASTM D1238在260℃/2.16千克力(kgf)负载或265℃/2.16kgf负载下测量熔体流动速率(“MFR”)。MFR以克/10分钟(g/10min)为单位报告。

缺口悬臂梁冲击(“NII”)测试和无缺口悬臂梁冲击(“UNII”)根据ASTM D 256在23℃下在3.2mm棒上进行。

根据ASTM D638在I型棒上测量拉伸性质(屈服强度和断裂伸长率)。在5毫米/分钟(mm/min)下的拉伸模量以MPa为单位报告，拉伸应变以％报告，且拉伸应变以％报告。

根据ASTM D 790使用3.2mm棒测量挠曲性质(模量和强度)。屈服挠曲强度(“FS”)和挠曲模量(“FM”)以兆帕(MPa)为单位报告。

使用ASTM D648标准在1.82MPa下测定热变形温度(“HDT”)。HDT以℃为单位报告。

阻燃性(“FR”)测试如下。

可燃性测试

可燃性测试按照Underwriter's Laboratory Bulletin 94标题为“Tests forFlammability of Plastic Materials,UL94”的程序进行，其通过引用纳入本文中。根据该程序，基于对五个样品获得的测试结果，将材料分类为UL94 V0、UL94 V1或UL94 V2。根据UL94的这些可燃性分类中的每一个的程序和标准简要地如下。每个厚度测试多个试样(例如，5或10个)。一些试样在23℃、50％相对湿度下调理48小时后测试。其它试样在70℃下调理168小时后测试。将棒安装成使长轴竖直来进行可燃性测试。支撑试样，使得它的下端在Bunsen喷烧管上方9.5mm。将蓝色19mm高火焰施加到所述试样下边缘的中心10秒。记录到棒的燃烧停止的时间(t1)。如果燃烧停止，则再施加该火焰持续另外10秒。再次记录直到棒的燃烧停止的时间(t2)。如果试样滴落颗粒，则允许这些颗粒落到放置在所述试样下方305mm的未处理的外科棉层上。

V0：在放置成使得它的长轴与火焰成180度的样品中，在移除点火火焰之后燃烧和/或阴燃的最大时期不超过10秒，并且竖直放置的样品中均不产生点燃脱脂棉的燃烧颗粒的滴落物，并且在火焰之后或在辉光之后没有试样燃烧到固定夹具。

还通过如下来分析数据：计算平均消焰时间、消焰时间的标准偏差和滴落物的总数，并使用统计方法将该数据转换成具体样品配制物在5个棒的常规UL94 V0或V1测试中将达到“通过”等级的第一次通过的概率或“p(FTP)”的预测。根据以下公式确定第一次经历时的第一次通过的概率p(FTP)：

p(FTP)—(P

其中P

没有第一次燃烧时间超过最大燃烧时间值的概率P

P

其中P

P

其中P

P

其中P

燃烧时间的总和小于或等于最大总燃烧时间值的概率P

FOT2是10个棒的平均火焰时间t2。

结果呈现于表6(图2)中。

实施例证明了硅氧烷添加剂对苯氧基磷腈阻燃剂和玻璃纤维填充的HFD-PC的影响。对于40％ GF填充的HFD-PC复合物，通过比较E7和C1，明晰的是，对于正常条件FR测试，0.5％硅氧烷添加剂的存在将FOT减少了FOT时间的一半。

对比样品CE1至CE6是通过增加FR添加剂或增加PC聚硅氧烷共聚物来改善C1的FR性能的不同尝试。然而，这里仅UL94正常火焰条件FOT略微减少。相比之下，UL94老化火焰条件FOT增加，这表明阻燃性能降低。因此，惊讶地，增加苯氧基磷腈FR添加剂和PC聚硅氧烷共聚物含量没有提高HFD PC组合物体系中的FR性能，而硅氧烷组分的引入提高了HFD PC组合物体系中的FR性能。

制备另外的样品以评估第二硅氧烷组分Genioplast Fluid FR。配制物呈现于表7(示于图3中)中。样品E11和E12分别包括硅氧烷组分SFR 100或Genioplast Fluid FR。

样品CE8至CE10以及E11和E12的性质呈现于表8(图4)中。如所示，E11和E12保持或改善流速、拉伸强度、冲击强度和热变形性能的性质(将所述值保持为与实施例CE8至CE10的值相差在5-10％内)。E11和E12的火焰性能显著改善。

定义

还应理解，本文中使用的术语仅用于描述具体方面的目的且不旨在是限制性的。如在说明书和在权利要求书中所使用的，术语“包含”可包括实施方案“由……组成”和“基本上由……组成”。除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语均具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在本说明书和在所附权利要求书中，将提及本文中将定义的许多术语。

如在说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“(不定冠词)一个(种)(a,an)”和“所述(该)”包括复数个指示物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“聚碳酸酯聚合物”包括两种或更多种聚碳酸酯聚合物的混合物。

如本文中使用的，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。

范围在本文中可表示为从一个值(第一值)到另一个值(第二值)。当表达这样的范围时，所述范围在一些方面包括所述第一值和所述第二值中的一个或两个。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解，该具体值形成另一方面。将进一步理解，每个范围的端点相对于其它端点都是有重要意义的，并且独立于其它端点。还理解，本文中公开了许多值，并且除了该值本身之外，每个值在本文中也被公开为“约”该具体值。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。还理解，还公开了两个具体单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。

如本文中使用的，术语“约”和“在(为)或约”意指所讨论的量或值可以是指定值、近似为指定值或与指定值大约相同。如本文中使用的，通常理解，除非另有指示或推断，否则标称值表示±10％变化。该术语旨在传达类似的值促进权利要求中列举的等同结果或效果。也就是说，理解，量、尺寸、配制物(配方)、参数和其它数量和特征不是且也不需要是精确的，而是可以视需要是近似的和/或更大或更小的，反映公差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其它因素。通常，量、尺寸、配制物(配方)、参数或其它数量或特征是“约”或“近似的”，无论是否明确说明如此。理解，在数量值之前使用“约”的情况下，除非另有具体说明，否则参数还包括具体数量值本身。

如本文中使用的，术语“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可或可不发生，并且所述描述包括所述事件或情况发生的情况和其不发生的情况。例如，短语“任选的添加剂材料”意指可或可不包括添加剂材料，并且所述描述包括包含所述添加剂材料的组合物和不包含所述添加剂材料的组合物两者。

公开了要用于制备本公开内容的组合物的组分以及要在本文中公开的方法中使用的组合物本身。本文中公开了这些和其它材料，并且理解，当公开了这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，尽管不能明确公开具体提及这些化合物的每种不同的单独的和集合的组合和排列，但是本文中具体考虑和描述了每种。例如，如果公开和讨论了特定化合物，并且讨论了可以对包括所述化合物的许多分子进行的许多修改，则具体考虑的是所述化合物的每种组合和排列以及可能的修改，除非明确相反指出。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，则即使没有单独列举每一个，每一个也被单独地和集合地考虑，意指组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F被认为是公开的。类似地，这些的任何子集或组合也被公开。因此，例如，A-E、B-F和C-E的子组将被认为是公开的。该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内容的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可被执行的各种另外的步骤，则理解，这些另外的步骤中的每一个可用本公开内容的方法的任何特定方面或方面的组合来执行。

在说明书和最后的权利要求中提及组合物或制品中具体要素或组分的重量份表示以重量份表示的组合物或制品中要素或组分与任何其它要素或组分之间的重量关系。因此，在含有2重量份组分X和5重量份组分Y的配混物中，X和Y以2：5的重量比存在，并且无论该配混物中是否含有另外的组分都以这种比例存在。

如本文中使用的，除非另有说明，否则可为可互换使用的术语“重量百分比”、“重量％”和“wt.％”表示给定组分基于组合物总重量计的重量百分比。也就是说，除非另有说明，否则所有重量％值均基于组合物的总重量计。应理解，所公开的组合物或配制物中所有组分的重量％值的总和等于100。

某些缩写定义如下：“g”是克，“kg”是千克，“℃”是摄氏度，“min”是分钟，“mm”是毫米，“mPa”是兆帕，“WiFi”是从远程机器访问互联网的系统，“GPS”是全球定位系统-提供位置和速度数据的美国导航卫星的全球系统。“LED”是发光二极管，“RF”是射频，和“RFID”是射频识别。

除非本文中另有相反说明，否则所有测试标准都是在提交本申请时有效的最新标准。

本文中公开的每种材料是市售可得的和/或用于制备其的方法是本领域技术人员已知的。

理解，本文中公开的组合物具有某些功能。本文中公开了用于执行所公开的功能的某些结构要求，并且应理解，存在可以执行与所公开的结构相关的相同功能的各种结构，并且这些结构通常将实现相同的结果。

本文中描述的方法实例可至少部分地是机器或计算机实施的。一些实例可包括编码有可操作以配置电子设备来执行如上文实例中所描述的方法的指令的计算机可读介质或机器可读介质。这样的方法的实施可包括代码如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码等。这样的代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可形成计算机程序产品的部分。此外，在实例中，代码可有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，如在执行期间或在其它时间。这些有形计算机可读介质的实例可包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。

上述描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上文描述的实例(或其一个或多个方面)可彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述后可使用其它实施方案。提供摘要以允许读者快速确定技术公开内容的本质。根据该理解，认为，它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上述具体实施方式中，可将各种特征归类在一起以精简本公开内容。这不应被解释为意图是，未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反，发明主题可在于少于公开的具体实施方案的所有特征。因此，所附权利要求由此作为实例或实施方案纳入到具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施方案，并且预期这样的实施方案可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。