CN102702691A - 一种无卤阻燃pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法，按重量份计，包含以下组分：PBT 40～70份、无碱玻璃纤维0～30份、CEPPA 10～20份、引发剂0.1～0.5份、三聚氰胺1～5份、水合金属氧化物4～10份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份和硅烷偶联剂0.1～1份。本发明采用活性剂改性助剂，在螺杆共混中将反应型阻燃剂接枝上PBT分子链，避免原位聚合中对设备的复杂要求，以及繁琐的工艺操作，简化了生产效率。工艺简单易行，本发明所得的阻燃复合材料具有很好的综合性能和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，是由对苯二甲酸和脂肪族二元醇酯化缩聚合成的饱和聚酯，其结构特征具有苯环、酯链和连接两者的酯基基团。由于分子的高度几何规整性和刚性部分使聚对苯二甲酸丁二醇酯具有较高的力学强度、较好的弹性、耐磨性、耐化学试剂性和优良的电性能(高温和潮湿环境下仍然保持良好的电绝缘性能)，又因分子中没有侧链，结构对称，分子链可紧密堆砌，有高度结晶性和高熔点。PBT加工性极好，特别适合加工一些结构复杂、薄壁制件。
当前世界面临着越来越大的环境压力，无卤阻燃的呼声也越来越高。但当今社会大部分添加型无卤阻燃剂都面临着添加量大，对材料的机械性能恶化十分显著等缺点。而反应型阻燃剂能接入高分子链，赋予高聚物永久阻燃的优点，且无析出问题，但工艺及其复杂，对设备要求很高，导致其产品价格较昂贵，在极大的程度上限制了反应型阻燃剂的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤阻燃PBT复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种无卤阻燃PBT复合材料的制备方法。
本发明提供的一种新型无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，对主体阻燃剂CEPPA进行表面活化改性处理，极大地提高了复合材料的阻燃性能及机械性能，显示了良好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种无卤阻燃PBT复合材料，按重量份计，包含以下组分：PBT 40～70份、无碱玻璃纤维0～30份、CEPPA 10～20份、引发剂0.1～0.5份、三聚氰胺1～5份、水合金属氧化物4～10份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份和硅烷偶联剂0.1～1份。优选为：PBT 40～70份、无碱玻璃纤维5～30份、CEPPA 10～20份、引发剂0.1～0.5份、三聚氰胺1～5份、水合金属氧化物4～10份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份和硅烷偶联剂0.1～1份。
上述的无卤阻燃PBT复合材料，该复合材料采用以下制备方法得到：
(1)将全部CEPPA阻燃剂与引发剂和部分硅烷偶联剂(按重量计算，约1/2～2/3的硅烷偶联剂)混合，于40～100℃条件下静置10～30h制成改性CEPPA；CEPPA与引发剂和硅烷偶联剂使CEPPA表面活性增强，CEPPA分子中的羧基与引发剂发生反应，更易接入PBT分子链。
将水合金属氧化物与剩余的硅烷偶联剂在60～80℃混合2～10min制成改性水合金属氧化物；经过硅烷偶联剂处理的改性水合金属氧化物，表面活性增大，可增加无机氢氧化物与高聚物的相容性，改善复合材料的阻燃及机械性能。
将改性水合金属氧化物、改性CEPPA与三聚氰胺、抗氧剂和润滑剂在60～80℃下高速混合搅拌2～4h制成混合助剂；
(2)将步骤(1)制备的混合助剂与已干燥的原料PBT混合搅拌均匀后，经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆，添加无碱玻璃纤维时，所述的无碱玻璃纤维经玻纤口送入双螺杆挤出机共混造粒。玻璃纤维在配方中起增强复合材料强度的作用。添加玻璃纤维时所制得的复合材料为玻纤增强阻燃PBT复合材料，不添加玻璃纤维时所制得的复合材料为阻燃PBT复合材料。
上述的无卤阻燃PBT复合材料，所述的引发剂为有机过氧化物引发剂和偶氮类引发剂中的任意一种或几种；例如引发剂DCP(过氧化二异丙苯)。
所述的三聚氰胺，为经超细化处理的三聚氰胺微粒，其粒径D98小于2μm。
所述的水合金属氧化物是氢氧化铝与氢氧化镁中的任意一种，粒径D98在1～20μm之间。
所述的抗氧剂为抗氧剂168(亚磷酸三亚酯)和抗氧剂1010(四季戊四醇酯)中的任意一种或者两种混合。
所述的润滑剂为N，N-双乙基双硬脂酰胺。所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、A151和A171中的任意一种。
上述的无卤阻燃PBT复合材料，所述的PBT的密度为1.30～1.36g/cm3。
上述的阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将全部CEPPA阻燃剂与引发剂和部分硅烷偶联剂(按重量计算，约1/2～2/3的硅烷偶联剂)混合，于40～100℃条件下静置10～30h制成改性CEPPA；将水合金属氧化物与剩余的硅烷偶联剂在60～80℃混合2～10min制成改性水合金属氧化物；将改性水合金属氧化物、改性CEPPA与三聚氰胺、抗氧剂和润滑剂在60～80℃下高速混合搅拌2～4h制成混合助剂；
(2)将步骤(1)制备的混合助剂与已干燥的原料PBT混合搅拌均匀后，经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆，添加无碱玻璃纤维时，所述的无碱玻璃纤维经玻纤口送入双螺杆挤出机共混造粒。温度为1区200～220℃，2区至3区230～245℃，4区至5区225～240℃，6区至7区220～235℃。
CEPPA为2-羧乙基苯基次磷酸的简称，又称3-羟基苯磷酰丙酸，分子式：C9H11O4P分子量：214.16，CAS号：14657-64-8，为环保型阻燃剂，结构式：
本发明着眼于此，提出利用引发剂提高阻燃剂的活性，在共混过程中将反应型阻燃剂接入高分子链，使之不带来与材料的相容性问题，极大的减少阻燃剂的添加量，保留了较好的机械性能。避免了现有的PBT阻燃复合材料中阻燃剂与PBT相容性差，容易析出的问题。本发明的PBT复合材料，阻燃剂CEPPA接枝上PBT分子链，不存在阻燃剂与PET材料的相容性问题，阻燃剂不会析出，能赋予高分子材料永久阻燃性。
本发明的有益效果：
本发明的有益效果是：将部分阻燃剂CEPPA接枝上PBT分子链，能赋予高分子材料永久阻燃性，并且与材料无相容性问题，也不会因此带来阻燃剂的析出，对高分子材料的机械性能损失不大。与传统的反应型阻燃剂相比，工艺简单可行，成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1～7
按表1中实施例1～7中各组分的用量称取各组分，然后进行如下处理：
将全部CEPPA阻燃剂(2-羧乙基苯基次磷酸，山东淄博都邦化工)与引发剂DCP(上海富蔗化工有限公司)和2/3的硅烷偶联剂(按重量计算)混合，于70℃条件下静置20h制成改性CEPPA；将水合金属氧化物(氢氧化镁，粒径D98在1～20μm之间)与剩余的硅烷偶联剂在70℃混合8min制成改性水合金属氧化物；将改性水合金属氧化物、改性CEPPA与超细化处理的三聚氰胺微粒(粒径D98小于2μm)、抗氧剂168、抗氧剂1010和N，N-双乙基双硬脂酰胺(上海沪峰生化试剂有限公司)在70℃下高速混合搅拌3h制成混合助剂；
(2)将步骤(1)制备的混合助剂与已干燥的原料PBT(型号：PBT 1100-211M，密度为1.30～1.36g/cm3，台湾长春集团)混合搅拌均匀后，经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆，添加无碱玻璃纤维时，无碱玻璃纤维(ECS303A，重庆国际复合材料有限公司)经玻纤口送入双螺杆挤出机共混造粒。温度为1区200～220℃，2区至3区230～245℃，4区至5区225～240℃，6区至7区220～235℃。
表1实施例1～7与现有产品1～2的配方及产品性能
注：表格中的“-”表示该组分用量为0。
Claims (10)
1.一种无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于按重量份计，包含以下组分：
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于包含以下组分：
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于采用以下制备方法得到：
(1)将全部CEPPA与引发剂和部分硅烷偶联剂混合，于40～100℃条件下静置10～30h制成改性CEPPA；将水合金属氧化物与剩余的硅烷偶联剂在60～80℃混合2～10min制成改性水合金属氧化物；将改性水合金属氧化物、改性CEPPA与三聚氰胺、抗氧剂和润滑剂在60～80℃下高速混合搅拌2～4h制成混合助剂；
(2)将步骤(1)制备的混合助剂与已干燥的原料PBT混合搅拌均匀后，经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆，添加无碱玻璃纤维时，所述的无碱玻璃纤维经玻纤口送入双螺杆挤出机共混造粒。
4.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的引发剂为有机过氧化物引发剂和偶氮类引发剂中的任意一种或几种；所述的三聚氰胺，为经超细化处理的三聚氰胺微粒，其粒径D98小于2μm。
5.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的水合金属氧化物是氢氧化铝与氢氧化镁中的任意一种，粒径D98在1～20μm之间。
6.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的任意一种或者两种混合。
7.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的润滑剂为N，N-双乙基双硬脂酰胺。
8.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、A151和A171中的任意一种。
9.根据权利要求1、2或3所述的无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于所述的PBT的密度为1.30～1.36g/cm3。
10.权利要求1所述的阻燃PBT复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将全部CEPPA阻燃剂与引发剂和部分硅烷偶联剂混合，于40～100℃条件下静置10～30h制成改性CEPPA；将水合金属氧化物与剩余的硅烷偶联剂在60～80℃混合2～10min制成改性水合金属氧化物；将改性水合金属氧化物、改性CEPPA与三聚氰胺、抗氧剂和润滑剂在60～80℃下高速混合搅拌2～4h制成混合助剂；
(2)将步骤(1)制备的混合助剂与已干燥的原料PBT混合搅拌均匀后，经双螺杆挤出机主喂料系统送入螺杆，添加无碱玻璃纤维时，所述的无碱玻璃纤维经玻纤口送入双螺杆挤出机共混造粒。
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Denomination of invention: A halogen free flame retardant PBT composite and its preparation method Effective date of registration: 20210401 Granted publication date: 20131113 Pledgee: Jiangyan Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: 5ELEM HI-TECH Corp. Registration number: Y2021980002332 |
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Denomination of invention: A halogen-free flame retardant PBT composite material and its preparation method Granted publication date: 20131113 Pledgee: Jiangyan Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: 5ELEM HI-TECH Corp. Registration number: Y2024320000056 |
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