CN102807744B

CN102807744B - 高性能pbt无卤阻燃改性材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102807744B
Application number: CN201210296183.7A
Authority: CN
Inventors: 朱朋飞; 夏磊; 瞿一锋
Original assignee: JIANGSU HESHILI NEW MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGSU HESHILI NEW MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: CN102807744A

Abstract

本发明涉及一种高性能PBT无卤阻燃改性材料及其制备方法。该材料配方（按重量百分数计算）为：PBT树脂36-65%，无卤含磷阻燃剂2-20%，含氮化合物10-40%，偶联剂0.5-2%，抗氧剂0.2-0.6%，润滑剂0.6-2%，增韧剂5-20%，增容剂5-10%。本发明所生产出的产品不仅阻燃效果突出，阻燃能达到UL-94V-0级，而且与传统的阻燃剂相比，更满足环保标准要求。本发明加入了增韧剂，增容剂，各助剂之间存在很好的相容性，解决了大部分高分子共混物两者之间存在高的界面能和相容性差的问题，使得产品获得更突出的机械性能。同时，解决了使用玻纤对产品外观质量的影响，以及降低了产品加工成本。

Description

高性能PBT无卤阻燃改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高性能PBT无卤阻燃改性材料及其制备方法，属于高分子改性技术领域。

背景技术

PBT是聚对苯二甲酸丁二醇酯的简称，与聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)及聚甲醛 (POM)统称为五大工程塑料。PBT是一种线型饱和聚酯树脂，在化学结构上，是涤纶树脂聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的同系物，PBT的合成技术是在PET合成技术的基础上得到了发展。对于传统的PBT来说，其阻燃性、耐冲击性能不佳。

由于PBT在纤维和非纤维领域的发展较快，需求日益扩大，改善其性能得到重视。在某些领域，例如电器、电子等领域，由于在使用过程中极易发生燃烧而产生火灾，因此不但要求材料具有优异的力学性能和电学性能，这就要要求材料具有良好的阻燃性能，以便在使用环境下具有足够的安全性。常见的阻燃剂为含卤阻燃剂，在工业生产中应用广泛。尽管其阻燃效果比较好，但是其危害也是很大的，许多产品受到限制，主要表现：使用过程中，发烟量较大，产生大量的腐蚀性气体，缩短了设备的使用时间，同时燃烧时释放大量的有毒气体，危害使用者健康。随着环保意识的增强，国际社会在阻燃技术上提高了更高的要求，主张彻底抛弃含卤化合物的阻燃剂。

而采用无卤阻燃，为了达到含卤阻燃的效果，阻燃剂添加量较大，使得产品的耐冲击性变差，为了解决这一问题，在改善PBT耐冲击性差的改性中，有97%是用玻璃纤维增强的，大部分高分子共混物之间存在高的界面能和相容性差的问题。另外，对于传统的加玻纤纤维增强PBT树脂，主要存在以下缺陷：1）将玻纤作为增强剂，会使材料的脆性增强；2）玻纤增强以后，材料的熔融粘度增大，流动性变差，加工温度提高，给加工和设备带来一定的困难；3）玻纤由于硬度较高，给设备管理也带来不便；4）玻纤能够进入材料的表面，使得制品变得粗糙，影响产品外观质量。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述不足，提供一种环保指标高的无卤阻燃、耐冲击性能高、易加工的高性能PBT无卤阻燃改性材料。

本发明的目的之二在于提供一种高性能PBT无卤阻燃改性材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其配方（按重量分数）组成如下：

PBT树脂 36-65%；

无卤含磷阻燃剂 2-20%；

含氮化合物　10-40%；

偶联剂 0.5-2%；

抗氧剂 0.2-0.6%；

润滑剂 0.6-2%；

增韧剂　 5-20%；

增容剂 5-10%。

本发明所用的原料均按重量百分数计算，各组分满足重量配比和为100％。

本发明所用的PBT规格为：特征粘度为1.05dL/g左右，熔点为220-230℃，玻璃化温度为37℃。

本发明所用的无卤含磷阻燃剂为磷酸二乙酯、三苯磷酸盐、聚磷酸铵、环状甲基氧化磷、异癸基二苯磷酸酯中的一种。

本发明所用的含氮化合物为三聚氰胺、双氰胺、胍、氰尿酸聚氰铵盐、聚磷酸铵中的一种。所述的阻燃剂为氮磷协同效应。

本发明所用的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种。

本发明所用的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚、季戊四醇酯的一种或几种混合物，优选2，6-三级丁基-4-甲基苯酚与季戊四醇酯1:1复配。

本发明所用的润滑剂为硬脂酸酰胺、软脂酰胺、N-N’-甲撑双硬脂酰胺、N-N’-乙撑双硬脂酰胺的一种。

本发明所用的增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的一种。

本发明所用的增容剂为ABS-g-MAH（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物接枝马来酸酐），解决了无卤阻燃剂与增韧剂等其他助剂之间的相容性，本产品使用的增容剂本身也具有增强产品冲击性能的特点，使产品性能大幅度提高。

一种高性能PBT无卤阻燃改性材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）PBT切片干燥：PBT切片在干燥温度为120-145℃，干燥时间为6-10h的条件下进行干燥，保证PBT的含水量保证在50ppm以下；

（2）阻燃剂预处理：将无卤阻燃剂含磷化合物和含氮化合物用偶联剂在高速搅拌下充分混合均匀，干燥后备用；

（3）混合：将步骤（1）干燥后的PBT树脂、以及经步骤（2）处理后的复合无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂用高速搅拌机混合均匀；

（4）熔融加工：将上述混合料加入螺杆挤出机中，调节螺杆转速为100 - 350rpm，并在温度为210-260℃条件下，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化，混合均匀，经机头挤出后冷却并拉条切粒，干燥后制得高性能PBT无卤阻燃改性材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、使用本发明生产的产品，其阻燃效果能够达到UL-94V-0级；

2、本发明使用的阻燃剂，效率高于传统的使用单独含氮阻燃剂或者是含磷阻燃剂，而是将两者结合，利用其协同作用；

3、本发明使用增韧剂，改善产品的性能，代替传统使用的玻璃纤维，并通过加入增容剂，解决了无卤阻燃剂与增韧剂等其他助剂之间的相容性，本产品使用的增容剂本身也具有增强产品冲击性能的特点；

4、使用本发明生产的产品，其力学性能能够得到很大的改善，特别是耐冲击性能，同时解决了传统使用玻纤作为增强材料，对产品外观质量的不足，降低加工成本。

附图说明

附图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及有点更加清楚明白，以下结合具体实施实例，对本发明进行详细说明。需要说明的是以下各实施例所用的物料的百分数均为重量百分数；所用的阻燃剂是经过偶联剂表面处理的；所得材料燃烧性能测试是按UL-94标准测得。

参见附图1工艺流程所示，制备方法如下：

PBT切片干燥：PBT切片在干燥温度为120-145℃，干燥时间为6-10h的条件下进行干燥，保证PBT的含水量保证在50ppm以下；

阻燃剂预处理：将无卤阻燃剂含磷化合物和含氮化合物用偶联剂在高速搅拌下充分混合均匀，进行表面活性处理，干燥后备用；

混合：将步骤（1）干燥后的PBT树脂、以及经步骤（2）处理后的复合无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂用高速搅拌机混合均匀；

熔融加工：将上述混合料加入螺杆挤出机中，调节螺杆转速为100 - 350rpm，并在温度为210－260℃条件下，在双螺杆挤出机的输送和剪切做一下，充分熔融塑化，混合均匀，经机头挤出后冷却并拉条切粒，干燥后制得高性能PBT无卤阻燃改性材料。

依照上述制备方法：

实施例1

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片46％；磷酸二乙酯15％；双氰胺20％；硅烷类偶联剂1.6％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.4％；N-N’-乙撑双硬脂酰胺1％；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯9％；增容剂7%。

实施例2

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片52％；磷酸二乙酯2％；三聚氰胺30％；硅烷类偶联剂2％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.5％；N-N’-乙撑双硬脂酰胺1.5％；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯8％；增容剂5%。

实施例3

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片55％；三苯磷酸盐9％；氰尿酸聚氰铵盐15％；硅烷类偶联剂1.3％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.6％；N-N’-乙撑双硬脂酰胺2％；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯11％；增容剂6%。

实施例4

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片58％；环状甲基氧化磷7％；聚磷酸铵15％；硅烷类偶联剂1.4％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.6％；硬脂酸酰胺1.5％；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物10％；增容剂5%。

实施例5

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片61％；聚磷酸铵10％；氰尿酸聚氰铵盐12％；钛酸酯偶联剂0.6％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.3％；N-N’-乙撑双硬脂酰胺1％；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物9％；增容剂6%。

实施例6

高性能PBT无卤阻燃改性材料原料配方（重量百分比）：

PBT切片63％；聚磷酸铵8％；氰尿酸聚氰铵盐8％；钛酸酯偶联剂0.5％；抗氧剂（2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇酯复配比1:1）0.5％；N-N’-乙撑双硬脂酰胺1％；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物15％；增容剂5%。

实施例1—6制得的高性能PBT无卤阻燃改性材料性能测试结果如下表：

Figure 2012102961837100002DEST_PATH_IMAGE001

Claims

1.一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：其原料配方为按重量百分数：

PBT树脂 36-65%；

无卤含磷阻燃剂 2-20%；

含氮化合物　10-40%；

偶联剂 0.5-2%；

抗氧剂 0.2-0.6%；

润滑剂 0.6-2%；

增韧剂 8-20%；

增容剂 5-10%；

所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的一种；

所述的增容剂为ABS-g-MAH 。

2.根据权利要求1所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述的无卤含磷阻燃剂为磷酸三乙酯、三苯磷酸盐、聚磷酸铵、环状甲基氧化磷、异癸基二苯磷酸酯中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述的含氮化合物为三聚氰胺、双氰胺、胍、氰尿酸聚氰铵盐、聚磷酸铵中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双硫醚、季戊四醇酯的一种或几种混合物。

6.根据权利要求5所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚和季戊四醇酯1:1复配。

7.根据权利要求1所述的一种高性能PBT无卤阻燃改性材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸酰胺、软脂酰胺、N,N’-甲撑双硬脂酰胺、N,N’-乙撑双硬脂酰胺的一种。

8.制备如权利要求1-7之一所述的高性能PBT无卤阻燃改性材料的方法，其特征在于：所述的制备方法如下：

(1) PBT切片干燥：PBT切片在干燥温度为120-145℃，干燥时间为6-10h的条件下进行干燥， PBT的含水量保证在50ppm以下；

(2) 阻燃剂预处理：将无卤含磷阻燃剂和含氮化合物用偶联剂在高速搅拌下充分混合均匀，进行表面活性处理，干燥后备用；

(3) 混合：将步骤（1）干燥后的PBT树脂、以及经步骤（2）处理后的复合无卤阻燃剂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、增容剂用高速搅拌机混合均匀；

熔融加工：将上述混合料加入螺杆挤出机中，调节螺杆转速为100 - 350rpm，并在温度为210-260℃条件下，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化，混合均匀，经机头挤出后冷却并拉条切粒，干燥后制得高性能PBT无卤阻燃改性材料。