CN102516724A - 一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法。本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料，主要含有下述重量份的各成分：45～80份聚对苯二甲酸丙二醇酯、5～40份聚苯醚、7～15份阻燃剂、0.5～1份抗氧剂。本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料具有较高耐热性、较好尺寸稳定性及具有高效阻燃性，并且制备过程简单，生产成本低，具有较大的工业应用前景。

Description

一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法。
背景技术
聚苯醚(Polyphenylene ether，PPE)是由美国GE公司于二十世纪60年产业化的一种工程塑料，具有良好的物理机械性能、电气绝缘性、耐热性、阻燃性和水解稳定性，有较小的成型收缩率和热膨胀系数。但其熔融粘度高、加工困难、制品易应力开裂、在紫外线下易老化交联、耐极性溶剂差，因此单独使用没有应用价值，目前市场化的产品基本上都是其复合材料产品。
近年来，以芳香族聚酯与聚苯醚复合为代表的第三代复合产品成为研发的热点。但此类复合材料，多集中于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/聚苯醚(如中国专利CN101759964A等)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚苯醚复合材料的研究(如中国专利CN101613525等)。PBT性能优良，结晶速度快，但其价格在聚酯类物质中较高，因此其成本相对较高；PET虽然价格相对低廉，但结晶速度非常慢，在成型过程中，要相应延长成型时间，大大降低了生产效率。聚对苯二甲酸丙二醇酯(Polytrimethylene terephthalate，PTT)是二十世纪90年代才商业化的芳香族聚酯，价格在聚酯类物质中较为低廉，结晶速度较快，且具有优良的物理和化学性能，但如果单独使用则其耐热性不好、尺寸稳定性不高，阻燃性差，限制了其应用。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种具有较高耐热性、较好尺寸稳定性、具有高效阻燃性且价格相对低廉的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料及其制备方法。
本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料，含有下述重量份的各成分：
其中，所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的粘度为0.70～0.95dl/g；所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的粘度为0.80～0.90dl/g。
另外，所述聚苯醚粘度为0.38～0.50dl/g；所述聚苯醚粘度为0.40～0.45dl/g。
另外，所述阻燃剂为溴系阻燃剂；所述溴系阻燃剂为溴的重量百分含量≥50％的溴化环氧树脂或十溴二苯乙烷中的一种或几种。
另外，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸正十八碳醇酯，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯中的一种或几种。
另外，还含有3～9重量份的阻燃协效剂。
另外，所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、偏锑酸钠中的一种或几种。
本发明还提供一种所述复合材料的制备方法，所述方法为按配比称取各成分，混合均匀后挤出。
其中，以双螺杆挤出机进行挤出。
另外，所述双螺杆挤出机一区温度为200～270℃，二区温度为200～270℃，三区温度为200～270℃，四区温度为200～270℃，五区温度为200～270℃，六区温度为200～270℃，七区温度为200～270℃，八区温度为200～270℃，九区温度为200～270℃，机头温度为200～270℃，物料在螺杆中输送时间为1～2分钟。
本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料，因PPE树脂的高耐热性，弥补了PTT的耐热性不足的缺点，因此复合材料有较好的耐热性；并且由于PPE树脂为非结晶性树脂，所以收缩率很低，其与PTT掺混后，改变了PTT的结晶形态，导致复合材料的收缩率下降，此复合材料可以制作一些对尺寸要求比较高的制件，拓宽了PTT的应用领域；另外，由于PPE树脂的特殊化学结构，具有较好的阻燃性，其与PTT掺混后，提高了复合材料的阻燃性，使阻燃剂的应用量大幅下降，提高了阻燃效率，阻燃等级可达到UL94标准的V-0级。随着社会对环保的重视，对材料环保的要求也越来越高，卤族阻燃剂由于在阻燃的同时会生成有毒气体，在应用方面受到了越来越多的限制。因此，低卤与无卤阻燃产品成为未来材料的发展方向，本发明的复合材料复合这一要求。另外，本发明降低了阻燃剂的用量，从而降低了生产成本，同时，制备过程简单，生产工艺可控。
因此，本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料具有较高耐热性、较好尺寸稳定性及具有高效阻燃性，并且制备过程简单，生产成本低。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在实施例中，PTT均为美国SHELL公司生产；
PPE均为中国蓝星芮城分公司生产；
溴化环氧树脂(以环氧树脂为基体树脂，经溴化合成，溴的重量百分含量≥50％)，开美化学科技(南通)有限公司生产；
十溴二苯乙烷，济南泰星精细化工有限公司生产；
三氧化二锑，五氧化二锑，偏锑酸钠，开美化学科技(南通)有限公司生产；
抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，瑞士汽巴精细化工公司生产。
1.制备聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料
实施例1
按照以下质量称取原料：PTT(0.7dl/g)620g，PPE(0.38dl/g)200g，十溴二苯乙烷90g，五氧化二锑80g，抗氧剂10105g，抗氧剂1685g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为200℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为265℃，六区温度为265℃，七区温度为265℃，八区温度为265℃，九区温度为250℃，机头温度为245℃，物料在挤出机中停留时间为90秒钟。
实施例2
按照以下质量称取原料：PTT(0.95dl/g)450g，PPE(0.5dl/g)400g，十溴二苯乙烷70g，三氧化二锑70g，抗氧剂10765g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为235℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃，七区温度为250℃，八区温度为270℃，九区温度为270℃，机头温度为245℃，物料在挤出机中停留时间为90秒钟。
实施例3
按照以下质量称取原料：PTT(0.8dl/g)800g，PPE(0.4dl/g)50g，溴化环氧树脂(溴的重量百分含量为65％)150g，三氧化二锑30g，抗氧剂10105g，抗氧剂1685g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为200℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为245℃，六区温度为230℃，七区温度为250℃，八区温度为250℃，九区温度为265℃，机头温度为275℃，物料在挤出机中停留时间为60秒钟。
实施例4
按照以下质量称取原料：PTT(0.9dl/g)800g，PPE(0.45dl/g)400g，溴化环氧树脂(溴的重量百分含量为70％)120g，五氧化二锑40g，抗氧剂10105g，抗氧剂1685g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为250℃，二区温度为265℃，三区温度为270℃，四区温度为270℃，五区温度为265℃，六区温度为265℃，七区温度为270℃，八区温度为270℃，九区温度为265℃，机头温度为260℃，物料在挤出机中停留时间为90秒钟。
实施例5
按照以下质量称取原料：PTT(0.85dl/g)450g，PPE(0.38dl/g)50g，溴化环氧树脂(溴的重量百分含量为50％)80g，偏锑酸钠90g，抗氧剂10765g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为200℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃，七区温度为250℃，八区温度为250℃，九区温度为250℃，机头温度为245℃，物料在挤出机中停留时间为120秒钟。
对比例1
按照以下质量称取原料：PTT(0.7dl/g)800g，十溴二苯乙烷100g，三氧化二锑90g，抗氧剂10105g，抗氧剂1685g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。生产工艺为：一区温度为200℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃，七区温度为250℃，八区温度为250℃，九区温度为250℃，机头温度为245℃，物料在挤出机中停留时间为90秒钟。
对比例2
按照以下质量称取原料：PTT(0.7dl/g)800g，溴化环氧树脂(溴的重量百分含量为40％)150g，三氧化二锑40g，抗氧剂10105g，抗氧剂1685g，在高混机中混合5分钟，经过双螺杆挤出机挤出，造粒。其中生产工艺为：一区温度为200℃，二区温度为245℃，三区温度为250℃，四区温度为250℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃，七区温度为250℃，八区温度为250℃，九区温度为250℃，机头温度为245℃，物料在挤出机中停留时间为90秒钟。
2.性能测试
将上述实施例1～5和对比例1、2的样品在90～120℃的鼓风烘箱中干燥4～6小时，再将干燥后的样品在注塑机上注塑成制样，制样过程中保持模温在70～90℃。
将实施例1～5和对比例1、2制备的样品进行测试，各项物理性能、单位及测试方法见表1，材料性能见表2。
表1.各项性能、单位及测试方法
  物理性能   单位   测试方法
  热变形温度(1.80MPa)   ℃   GB/T 1634.2
  阻燃性能   ANSI/UL 94
  成型收缩率   ％   GB/T 15585
表2.实施例1～5和对比例1、2产品材料性能
Figure BDA0000114568090000061
从上述的性能表相可以看出，本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料具有较高耐热性、较好尺寸稳定性及具有高效阻燃性，并且制备过程简单，生产成本低。

Claims (10)

1.一种聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚苯醚复合材料，其特征在于，主要含有下述重量份的各成分：
Figure FDA0000114568080000011
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的粘度为0.70～0.95dl/g；所述聚对苯二甲酸丙二醇酯的粘度为0.80～0.90dl/g。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚苯醚粘度为0.38～0.50dl/g；所述聚苯醚粘度为0.40～0.45dl/g。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为溴系阻燃剂；所述溴系阻燃剂为溴的重量百分含量≥50％的溴化环氧树脂或十溴二苯乙烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸正十八碳醇酯，三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1～5任一所述的复合材料，其特征在于，还含有3～9重量份的阻燃协效剂。
7.根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂为三氧化二锑、五氧化二锑、偏锑酸钠中的一种或几种。
8.一种权利要求1～7中任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，按配比称取各成分，混合均匀后挤出。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，以双螺杆挤出机进行挤出。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机一区温度为200～270℃，二区温度为200～270℃，三区温度为200～270℃，四区温度为200～270℃，五区温度为200～270℃，六区温度为200～270℃，七区温度为200～270℃，八区温度为200～270℃，九区温度为200～270℃，机头温度为200～270℃，物料在螺杆中输送时间为1～2分钟。
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