CN102002218A

CN102002218A - 一种用于玻纤增强pbt材料的无卤复合阻燃剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102002218A
Application number: CN 201010556666
Authority: CN
Inventors: 李伟浩; 麦裕良; 陆云; 李华亮; 洪仰婉
Original assignee: GUANGDONG RESEARCH INSTITUTE PETROCHEMICAL INDUSTRY
Current assignee: GUANGDONG RESEARCH INSTITUTE PETROCHEMICAL INDUSTRY
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: CN102002218B

Abstract

本发明公开了一种用于玻纤增强PBT材料的无卤复合阻燃剂及其制备方法。本发明的无卤复合阻燃剂由如下组分组成：20-80%重量比的苯基次膦酸铝，10-60%重量比的三聚氰胺氰尿酸盐，1-20%重量比的硼酸锌，1-10%重量比的磷酸三苯酯，1-5%重量比的季戊四醇硬脂酸四酯。本发明提供的无卤复合阻燃剂具有高效的阻燃性能、良好的加工性能、优良的机械性能和颜色稳定性。应用于玻纤增强聚对苯二甲酸二丁酯材料时，能使玻纤增强PBT材料达到UL94V0阻燃等级，同时能保持良好的力学性能和电气性能。

Description

一种用于玻纤增强PBT材料的无卤复合阻燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种应用于玻纤增强聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）材料的无卤复合阻燃剂。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，是由是由1.4-丁二醇与对苯二甲酸或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。PBT 最早由德国科学家于1942 年研制成功，之后在美国进行工业化开发，于1970 年以30%玻璃纤维增强的PBT 塑料投放市场。玻纤增强PBT具有优异的机械性能、电气性能及耐热性能，经阻燃改性后广泛用于汽车、连接器、线圈骨架、电器外壳及其它电子电气部件。现有技术中，用于玻纤增强PBT阻燃助剂主要是以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表的溴系阻燃剂，其效率高、用量少，对材料的性能影响小，且价格适中。由于溴系阻燃剂的燃烧和热裂产物具有较强的腐蚀性和毒性，随着欧盟“双绿”（RoHS和WEEE）指令的颁布实施，溴系阻燃剂将逐渐被严格限制或禁止使用，尤其在电子电气行业，因此，用于玻纤增强PBT阻燃剂的无卤化成为研究的热点。美国专利US6255371 B1 提出二乙基次膦酸铝复配含氮化合物阻燃玻纤增强PBT材料，0.8mm厚试样的阻燃性达到UL 94V-0 级，但该类产品价格昂贵，性价比不高；US20080090950提出无机次磷酸盐复配含氮化合物阻燃玻纤增强PBT材料，燃烧性通过UL 94V-0 级/0.8mm，但该组合物在PBT中分散性不好，造成PBT材料的机械性能不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于玻纤增强聚对苯二甲酸二丁酯（简称PBT）材料的无卤复合阻燃剂，该阻燃剂具有高效的阻燃性能、良好的加工性能、优良的机械性能和颜色稳定性。

一种用于玻纤增强PBT材料的无卤复合阻燃剂，由如下组分组成：

20-80%重量比的苯基次膦酸铝；

10-60%重量比的三聚氰胺氰尿酸盐

1-20%重量比的硼酸锌

1-10%重量比的磷酸三苯酯

1-5%重量比的季戊四醇硬脂酸四酯。

在上述无卤复合阻燃剂中，所述苯基次膦酸铝的优选用量为40-60%重量比。苯基次膦酸铝能通过凝聚相反应产生高效的阻燃活性，具有高效的阻燃性能；苯基次膦酸铝的热稳定性好，其分解温度大于300℃，能满足PBT材料的加工要求；苯基次膦酸铝难溶于水，与PBT材料的相容性好，能保持制品良好的机械性能和电气性能。

在上述无卤复合阻燃剂中，所述三聚氰胺氰尿酸盐的优选用量为30-50%重量比。三聚氰胺氰尿酸盐分解温度大于350℃，在燃烧时释放出难燃气体，形成膨胀碳层，稀释空气中的氧气，从而起到阻燃的效果。

在上述无卤复合阻燃剂中，所述硼酸锌的优选用量为5-10%重量比。硼酸锌能促进碳层形成，防止熔滴，抑制阴燃，起到阻燃增效的作用。

在上述无卤复合阻燃剂中，所述磷酸三苯酯的优选用量为3-7%重量比。磷酸三苯酯能有效降低火焰区自由基浓度，使火焰熄灭，从而起到阻燃增效作用。

在上述无卤复合阻燃剂中，所述季戊四醇硬脂酸四酯的优选用量为2-4%重量比。季戊四醇硬脂酸四酯的分解温度大于350℃，具有良好的热稳定性和低挥发性，在熔融状态下对阻燃活性物的表面进行包裹，从而促进复合阻燃剂在材料中的分散，改善复合阻燃剂与材料的相容性，提高材料的机械性能。

上述无卤复合阻燃剂的制备方法包括如下步骤：将各组分按比例投入到高速混合机，加热至80-100℃，于2000r/min速度处理20-30分钟，然后用气流粉碎机处理，控制粉末粒径D₉₀<10μm，即得无卤复合阻燃剂。

上述无卤复合阻燃剂适合于玻璃纤维含量为10-30%的聚对苯二甲酸二丁酯增强材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的无卤复合阻燃剂具有高效的阻燃性能、良好的加工性能、优良的机械性能和颜色稳定性。应用于玻纤增强聚对苯二甲酸二丁酯材料时，能使玻纤增强PBT材料达到UL94 V0阻燃等级，同时能保持良好的力学性能和电气性能。

具体实施方式

实施例1

无卤复合阻燃剂的制备方法：按表1所示的重量百分比将苯基次膦酸铝，三聚氰胺氰尿酸盐、硼酸锌、磷酸三苯酯和季戊四醇硬脂酸四酯投入到高速混合机，加热至90℃，于2000r/min速度处理30分钟，然后用气流粉碎机粉碎至粉末粒径D₉₀<10μm，得无卤复合阻燃剂。

将重量比20%的无卤复合阻燃剂与45%PBT树脂、3%增韧相容剂、1%润滑剂、0.5%抗氧剂和0.5%偶联剂加入到高速混合机，混合均匀后进入双螺杆挤出机挤出造粒，同时从玻纤口加入短切玻璃纤维，其总量百分含量为30%，双螺杆温度设定在230℃之间。制备出的粒子按相应标准制成测试样条，然后根据表2的测试项目和标准进行性能测试，测试结果如表3。

结果如下：

表1为不同配比的无卤复合阻燃剂和比较例

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1	比较例2
							苯基次膦酸铝	55	50	60	45	75	0
三聚氰胺氰尿酸盐	25	30	17	35	0	70
							硼酸锌	10	12	15	8	16	20
磷酸三苯酯	7	6	4	7	5	10
							季戊四醇硬脂酸四酯	3	2	4	5	4	0

表2为性能测试项目和标准

测试项目	测试标准
		拉伸强度 Mpa	ASTM D-638
断裂伸长率 %	ASTM D-638
		弯曲强度 Mpa	ASTM D-790
弯曲模量 Mpa	ASTM D-790
		缺口冲击强度 J/m	ASTM D-256
阻燃性能	UL94
		相对电痕指数 V	IEC60112

如表3所示，本发明的无卤复合阻燃剂制备的玻纤增强PBT材料能达到UL94 V0阻燃等级，同时能保持良好的力学性能和电气性能。

表3为不同配比无卤复合阻燃剂制备的玻纤增强PBT材料的性能测试结果

	PBT	PBT	PBT	PBT	PBT	PBT
							无卤复合阻燃剂	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1	比较例2
阻燃性能/1.6mm	V0	V0	V0	V0	V1	V1
							拉伸强度Mpa	115	110	120	100	103	95
断裂伸长率%	3.0	2.5	3.3	2.1	2.1	1.8
							弯曲强度Mpa	153	142	158	135	138	130
弯曲模量Mpa	8200	8000	8600	7900	7800	7500
							缺口冲击强度J/m	92	90	95	93	91	65
相对电痕指数 V	600	600	600	600	580	520

Claims

1.一种用于玻纤增强PBT材料的无卤复合阻燃剂，其特征在于由如下组分组成：

20-80%重量比的苯基次膦酸铝；

10-60%重量比的三聚氰胺氰尿酸盐

1-20%重量比的硼酸锌

1-10%重量比的磷酸三苯酯

1-5%重量比的季戊四醇硬脂酸四酯。

2.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述苯基次膦酸铝的用量为40-60%重量比。

3.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述三聚氰胺氰尿酸盐的用量为30-50%重量比。

4.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述硼酸锌的用量为5-10%重量比。

5.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述磷酸三苯酯的用量为3-7%重量比。

6.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述季戊四醇硬脂酸四酯的用量为2-4%重量比。

7.如权利要求1所述的无卤复合阻燃剂，其特征在于所述玻纤增强PBT材料是玻璃纤维含量为10-30%的聚对苯二甲酸二丁酯增强材料。

8.权利要求1所述用于玻纤增强PBT材料的无卤复合阻燃剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将各组分按比例投入到混合机中，加热至80-100℃，充分混合，然后粉碎处理，控制粉末粒径D₉₀<10μm，即得无卤复合阻燃剂。