CN101255268A - 一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料及其制备方法，该材料其组成按重量配比为(％)：聚酯39.9－76％；硬脂酸镁0.3－0.5％；超细滑石粉1－3％；醇类物质1－3％；溴系阻燃剂9－12％；阻燃协效剂4－6％；增韧剂1－2％；抗氧剂0.1－0.5％；润滑剂0.1－0.5％；玻纤5－40％。本发明使用的有机成核剂硬脂酸镁和无机成核剂滑石粉复配使用、结晶促进剂、马来酸酐接枝聚烯烃物增韧剂可让制得得复合材料在50－100℃模温时成型，不需要添加热油温机，降低了能源消耗。

Description

一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃改性材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂在五大通用工程塑料基体树脂中价格最为低廉。没有经过改性的PET由于其特殊的化学结构，决定了其固有的缺陷：韧性差、受热后极易翘曲、在低模温下制件表面粗糙；这些缺陷严重影响其工业使用价值。

美国杜邦公司、日本东洋纺公司等国外公司在上一世纪80年代就实现了产业化。因所需要的原材料极其特殊，国产的PET总是或多或少存在缺陷：如耐热较低、韧性较差。进口的PET+30％GF售价较高，因此有必要开发低成本的PET+30％GF材料。

解决PET结晶速度和成核程度是降低PET成型模温的关键因素。而结晶结晶速度和成核程度与选择的成核剂息息相关。国外相关专利都详细介绍了所使用的成核剂。如美国杜邦公司用了沙林树脂作成核剂，使用了聚溴化苯乙烯为阻燃剂。东洋纺公司单独用滑石粉作成核剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃改性材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其组成按重量配比为(％)：

聚酯        39.9-76％；

硬脂酸镁    0.3-0.5％；

超细滑石粉      1-3％；

醇类物质        1-3％；

溴系阻燃剂      9-12％；

阻燃协效剂      4-6％；

增韧剂          1-2％；

抗氧剂          0.1-0.5％；

润滑剂          0.1-0.5％；

玻纤            5-40％。

其中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

其中，所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。

其中，所述阻燃协效剂为三氧化二锑或五氧化二锑。

其中，所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物。

其中，所述润滑剂为脂肪酸酰胺。

其中，所述醇类物质为聚乙二醇。

一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料的制备方法，包括步骤：

a：按重量配比称取尼龙及其它助剂；

b：将称好的聚酯、硬脂酸镁、超细滑石粉、醇类物质、溴系阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；

c：将b中混合好的原料投置于双螺杆挤出机中和玻璃纤维掺混，经过熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度为180-260℃，二区温度为180-260℃，三区温度为180-260℃，四区温度为180-260℃，混合料在螺杆中输送时间为1-2分钟。

以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明使用的有机成核剂硬脂酸镁和无机成核剂滑石粉复配使用、结晶促进剂、马来酸酐接枝聚烯烃物增韧剂可让制得得复合材料在50-100℃模温时成型，不需要添加热油温机，降低了能源消耗。

2、使用的各种助剂均为国产市售材料，降低了生产成本，使制得的产品极具竞争优势。制备过程简单，生产工艺可控。

具体实施方式

本发明提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃改性材料及其制备方法。a：按重量配比称取尼龙及其它助剂；b：将称好的聚酯、硬脂酸镁、超细滑石粉、醇类物质、溴系阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；c：将b中混合好的原料投置于双螺杆挤出机中和玻璃纤维掺混，经过熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度为180-260℃，二区温度为180-260℃，三区温度为180-260℃，四区温度为180-260℃，混合料在螺杆中输送时间为1-2分钟。

为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述：

在实施例中，PET的特性黏度为0.65Dl/g，江阴兴泰产CZ-5011；硬脂酸镁，纯度为≥99％，湖北科美产。超细滑石粉为辽宁海城产2000目滑石粉，结晶促进剂聚乙二醇为抚顺佳化产(分子量为2000)，溴系阻燃剂为山东寿光产十溴二苯乙烷(RDT-3)。增韧剂为大连海洲产(PE-G-MAH)，牌号为HZEA203；润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺为国产(TAF)，抗氧剂为上海高桥公司生产(1076)。玻纤为桐乡巨石产988#连续纤维纱。

实施例1：

将PET重量百分比为76％，硬脂酸镁0.3％，滑石粉1％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与5％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例2：

将PET重量百分比为60.9％，硬脂酸镁0.4％，滑石粉1％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与20％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例3：

将PET重量百分比为54.8％，硬脂酸镁0.5％，滑石粉2％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与25％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例4：

将PET重量百分比为49％，硬脂酸镁0.3％，滑石粉3％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与30％的玻纤掺混，经过熔融温度为200—260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例5：

将PET重量百分比为39.9％，硬脂酸镁0.4％，滑石粉2％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与40％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例6：

将PET重量百分比为49.9％，硬脂酸镁0.4％，滑石粉2％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与30％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例7：

将PET重量百分比为50％，硬脂酸镁0.3％，滑石粉2％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与30％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

实施例8：

将PET重量百分比为49.8％，硬脂酸镁0.5％，滑石粉2％，聚乙二醇2％，RDT-3和阻燃协效剂10％，增韧剂(HZEA203)2％，TAF为0.5％，抗氧剂0.2％在中速搅拌机中混合5分钟，再与30％的玻纤掺混，经过熔融温度为200--260℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中各区段温度为：一区200℃，二区240℃，三区255℃，四区260℃，五区245℃，停留时间为90秒钟。

性能测试：

将上述7个实施例完成造粒的粒子在130--150℃的鼓风烘箱中干燥4-6小时，再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在70--100℃之间。

拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。，试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；缺口冲击强度按GB/T1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm；热变形温度按GB/T 1634.2标准进行检验，负载为1.80MPa.跨距为100mm。

实施例1～7的配方及材料性能见表1：

表1

组成(％)	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
									PET	76	60.9	54.8	49	39.9	49.9	50	49.8
硬脂酸镁	0.3	0.4	0.5	0.3	0.4	0.4	0.3	0.5
									超细滑石粉	1	1	.2	3	2	2	2	2
聚乙二醇	2	2	2	2	2	2	2	2
									RDT-3	10	10	10	10	10	10	10	10
三氧化二锑	3	3	3	3	3	3	3	3
									HZEA203	2	2	2	2	2	2	2	2
1076	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
									TAF	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
玻纤988#	5	20	25	30	40	30	30	30
									热变形温度	78	142	175	207	223	221	205	197
缺口冲击强度	9.0	12.1	11.0	15.0	17.2	16.9	14.5	11.9
									拉伸强度	66.0	107.1	132	138	142.2	139.2	135	127
弯曲强度	80	125	154	184	194	190	174	165
									弯曲模量	2390	6015	7000	8180	8750	8500	8200	7809

通过对上述表格中的数据分析后得知，当结晶促进剂2％(重量百分比)和成核剂硬脂酸镁为0.4％(重量百分比)和超细滑石粉为2％时耐热温度为最高，达到了221℃，其他综合性能良好。当成核剂硬脂酸钠使用量增加(0.4到0.5)冲击强度下降幅度较大，而耐热温度增加不明显，可能原因是PET快速结晶，分子链排列规整度较差造成。因此实施例6为此发明的最佳实施例。

以上对本发明所提供的一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)阻燃改性材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1、一种聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于，其组成按重

量配比为(％)：

聚酯          39.9-76％；

硬脂酸镁      0.3-0.5％；

超细滑石粉    1-3％；

醇类物质      1-3％；

溴系阻燃剂    9-12％；

阻燃协效剂    4-6％；

增韧剂        1-2％；

抗氧剂        0.1-0.5％；

润滑剂        0.1-0.5％；

玻纤          5-40％。

2、根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

3、如权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。

4、如权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于：阻燃协效剂为三氧化二锑或五氧化二锑。

5、如权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于：所述增韧剂为丙烯酸酯类核壳共聚物。

6、如权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于：所述润滑剂为脂肪酸酰胺。

7、如权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料，其特征在于：所述醇类物质为聚乙二醇。

8、一种如权利要求1所述聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃改性材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a：按重量配比称取尼龙及其它助剂；

b：将称好的聚酯、硬脂酸镁、超细滑石粉、醇类物质、溴系阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；

c：将b中混合好的原料投置于双螺杆挤出机中和玻璃纤维掺混，经过熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度为180-260℃，二区温度为180-260℃，三区温度为180-260℃，四区温度为180-260℃，混合料在螺杆中输送时间为1-2分钟。