CN102229738B

CN102229738B - 高灼热丝阻燃增强pet/pa合金材料及其生产方法

Info

Publication number: CN102229738B
Application number: CN2011101268095A
Authority: CN
Inventors: 兰浩; 王保续; 薛刚; 秦立杰
Original assignee: Weihai Lianqiao New Material Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Weihai Lianqiao New Material Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102229738A

Abstract

本发明涉及一种高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料及其生产方法，属于高分子材料领域，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺、玻璃纤维、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、硼酸锌和抗氧剂为原料制备而成，它可以用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯20～30%、聚己内酰胺20%～30%、玻璃纤维30～35%、增韧相容剂5～8%、溴系阻燃剂6～8%、三氧化二锑1.5～2.5%、硼酸锌1～1.5%、抗氧剂0.3～0.5%。本发明生产的高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料具有良好的流动性、高灼热丝性能和力学性能，并且生产工艺简单。

Description

高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料及其生产方法

技术领域

本发明涉及有机高分子材料领域，具体地说是一种高灼热丝阻燃增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/聚己内酰胺（PA）合金材料。

背景技术

我们知道，在电子电器等领域使用的插座内架、变压器骨架等产品除了需要满足UL94垂直燃烧测试要求外，还需要满足灼热丝测试的要求，这样才能够在使用过程中保证在电器过载的情况下难燃，并保证电器以及生命财产的安全。传统的阻燃增强聚酯原料在制成成品后，基本能够满足垂直燃烧性能的测试，但是在灼热丝测试方面表现不佳。近年来，海尔、美的等大型电子电器集团对阻燃产品的灼热丝要求也在不断提高，因此开发既能够满足垂直燃烧性能，又满足灼热丝性能要求的热塑性聚酯产品十分必要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料及其生产方法，通过材料选择，配方优化，工艺调整，生产出具有适当的流动性能、力学性能优异、成本较低，符合UL94 V0阻燃要求，同时又符合灼热丝测试750℃、2秒不起燃的要求，适用于电子电器插座内架、变压器骨架等的原料。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺、玻璃纤维、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、硼酸锌和抗氧剂为原料制备而成，它可以用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯20~30%、聚己内酰胺20%~30%、玻璃纤维30~35%、增韧相容剂5~8% 、溴系阻燃剂6~8%、三氧化二锑1.5~2.5%、硼酸锌1~1.5%、抗氧剂0.3~0.5%。

本发明各原料以重量百分比计的优选范围为，聚对苯二甲酸乙二醇酯25~30%、聚己内酰胺22~27%、玻璃纤维30~32%、增韧相容剂6~7% 、溴系阻燃剂6~7%、三氧化二锑1.8~2.0%、硼酸锌1~1.2%、抗氧剂0.4~0.5%。

本发明还可通过如下措施来实现：增韧相容剂为SEES弹性体接枝马来酸酐化合物或SEES弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物，也可以将上述共聚物混合使用。抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。玻璃纤维为E型无碱短切纤维。

一种生产前述高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料的方法，将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑和硼酸锌及抗氧剂高速混合机混合，挤出机生产并加入玻璃纤维，冷却、切粒，其技术特征是：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺130℃干燥4小时，水分含量保证在0.03%以下；将前述干燥好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑和硼酸锌以及抗氧剂；最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为245~260℃，螺杆转速为300~400r/min，短切玻璃纤维在挤出机第五段玻纤口使用强制喂料加入，产物经过水冷、切粒制得。

本发明生产的高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料具有良好的流动性、高灼热丝性能和力学性能，并且生产工艺简单。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例一：

实施例1：将30kg聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），23 kg聚己内酰胺（PA）130℃干燥4小时。将干燥好的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚己内酰胺（PA）倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入6.5kg增韧相容剂、7kg溴系阻燃剂、2kg三氧化二锑、1.2kg硼酸锌以及0.3kg抗氧剂，搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出。共混加工温度为245-260℃，螺杆转速为350r/min，在玻纤口加入30kg玻璃纤维，产物经过挤出、水冷，切粒。将生产出的材料在120℃干燥4小时，然后在注塑机上制备标准力学性能测试样条。注塑压力60-90Mpa，料筒温度255-270℃，模具温度80℃，注塑周期40s。

样条的力学性能按照国家标准进行测试，灼热丝按照国标并结合客户要求测试，性能为：

实施例2：将27kg聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），25 kg聚己内酰胺（PA）130℃干燥4小时。将干燥好的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚己内酰胺（PA）倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入6kg增韧相容剂、6.5kg溴系阻燃剂、2kg三氧化二锑、1kg硼酸锌以及0.5kg抗氧剂，搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出。共混加工温度为245-260℃，螺杆转速为350r/min，在玻纤口加入32kg玻璃纤维，产物经过挤出、水冷，切粒。将生产出的材料在120℃干燥4小时，然后在注塑机上制备标准力学性能测试样条。注塑压力60-90Mpa，料筒温度255-270℃，模具温度80℃，注塑周期40s。

本发明所有的原材料，玻璃纤维、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑和硼酸锌以及抗氧剂等以合适的比例相互配合、协同作用，使得利用本发明制备的PET/PA合金材料具有以下优良性能：

1、良好的加工性能和表面光泽度

在本PET/PA合金材料中，因为对PET和PA原料粘度方面的选择，使得材料具有优良的加工流动性能。在255-270℃可以方便的加工成型，有很好的工艺适应性、稳定性与重现性，能够适应结构复杂模具以及产品的连续生产。同时基体树脂与玻璃纤维的结合力好，包覆效果明显，制品的表面光泽度高。

2、优异的力学性能和高的灼热丝性能

1）本发明的组分中有增韧相容剂。在各个组分合适的比例协同作用下，作为增韧相容剂，在PET与PA之间，以及基础原料与玻璃纤维之间起到了表面活性剂的作用，发生了一定的化学反应，促进了PET与PA之间，以及基础原料与玻璃纤维之间的结合力。在一定的含量范围内，增韧相容剂使合金材料的拉伸强度和冲击强度提高；PET和PA组分的协同作用保持了合金材料的高刚性。

2）本发明的组分中有聚己内酰胺（PA）。在影响灼热丝测试的因素中，成炭性是关键的指标，配方中用PA作为炭源，加速材料在受热起燃后的成炭速率，在材料表面形成炭层，有效阻隔热的传递并隔绝氧气，促使材料灼热丝不起然和起然后快速熄灭，进而达到灼热丝750℃、2S不起然的测试要求。

本发明各原料还可按下表所列重量比例（%）混合的实施例来实现。其加工工艺与实施例1相同。

实施例	聚对苯二甲酸乙二醇酯	聚己内酰胺	玻璃纤维	增韧相容剂	溴系阻燃剂	三氧化二锑	硼酸锌	抗氧剂
									三	20	30	30	8	8	2.5	1	0.5
四	30	20	35	5	7	1.5	1.2	0.3
									五	25	25	33	7	6	2	1.5	0.5

上述均聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂在材料组合物中为主要树脂，含量不可以过低，否则影响材料的基本性能以及成本。同时PET对水分相当敏感，烘料温度和时间一定要严格，保证水分含量在规定的范围之内，否则影响力学性能；聚己内酰胺（PA）树脂在材料组合物中为主要树脂，其粘度范围在2.4-2.6之间，主要用来作为炭源，加速合金材料整体的成炭速率，阻隔热的传递。同时使合金材料具有良好的刚性和耐疲劳性能。玻璃纤维为E型无碱短切纤维。增韧相容剂为SEES弹性体接枝马来酸酐化合物或SEES弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的共聚物，也可以将上述共聚物混合使用。增韧相容剂用来增加PET和PA、PET和玻璃纤维等几种材料之间的相容性，以获得性能更佳的合金材料，提高合金材料的抗冲击性能。溴系阻燃剂为目前通用的效果最好的十溴二苯乙烷，其与三氧化二锑配合使用，在高温下形成溴化氢气体作为气源，阻隔材料与氧气的接触，进而起到阻燃的作用，并使材料达到UL94V0级阻燃的要求。硼酸锌能够按照适当的比例替换三氧化二锑，在不影响垂直燃烧阻燃效果的同时，大幅度降低材料的成本。抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。玻璃纤维为E型无碱短切纤维。

Claims

1.一种高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺、玻璃纤维、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、硼酸锌和抗氧剂为原料制备而成，它用下述方法制得：干燥、混合、挤出、切粒，最后制成高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PET/PA合金材料，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯20~30%、聚己内酰胺20%~30%、玻璃纤维30~35%、增韧相容剂5~8% 、溴系阻燃剂6~8%、三氧化二锑1.5~2.5%、硼酸锌1~1.5%、抗氧剂0.3~0.5%。

2.一种高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，其特征是：各原料以重量百分比计为，聚对苯二甲酸乙二醇酯25~30%、聚己内酰胺22~27%、玻璃纤维30~32%、增韧相容剂6~7% 、溴系阻燃剂6~7%、三氧化二锑1.8~2.0%、硼酸锌1~1.2%、抗氧剂0.4~0.5%。

3.根据权利要求１所述高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，其特征在于所说的玻璃纤维为E型无碱短切纤维。

4.根据权利要求１所述高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，其特征在于所说的抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物。

5.根据权利要求１所述高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料，其特征在于所说的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。

6.一种生产权利要求１所述高灼热丝阻燃增强PET/PA合金材料的方法，将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺、增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、硼酸锌及抗氧剂高速混合机混合，挤出机生产并加入玻璃纤维，冷却、切粒，其技术特征是：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺130℃干燥4小时，水分含量保证在0.03%以下；将前述干燥好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酰胺倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入增韧相容剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑和硼酸锌以及抗氧剂；最后将搅拌混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，共混加工温度为245~260℃，螺杆转速为300~400r/min，玻璃纤维在挤出机第五段玻纤口使用强制喂料加入，产物经过水冷、切粒制得。