发明内容
本发明的目的之一是提供一种具有高阻燃性聚苯醚/乙烯-三氟氯乙烯共聚物(PPO/ECTFE)的合金,从而改善聚苯醚的阻燃性,具有拉伸强度、冲击强度优良的综合性能。
为了实现本发明的目的,本发明采用了以下技术方案,首先提供了一种原位法制备高阻燃聚苯醚/乙烯-三氟氯乙烯共聚物的合金,其原料组成及重量份为:
聚苯醚(PPO) 65~95份,
乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)5~35份,
PPO与ECTFE的重量份总和为100;
引发剂 0.01~1份;
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)0.1~10份。
在其中一些实施例中,其原料组成及重量份为:
PPO 70~90份,
ECTFE 10~30份,
PPO与ECTFE的重量份总和为100;
引发剂 0.1~0.6份;
GMA 1~4份。
在其中一个实施例中,其原料组成及重量份为:
PPO 85份;
ECTFE 15份;
引发剂 0.3份;
GMA 3份。
在其中一些实施例中,所述引发剂为氢过氧化物类、过氧化二烷基类、过氧化二酰类、过氧化酯类、过氧化二碳酸酯类中的一种。
在其中一些实施例中,所述引发剂为过氧化二烷基类中的过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷。
本发明的另一目的是提供上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将聚苯醚(PPO)置于真空干燥箱中,在80~110℃干燥5~10小时,乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)在60~90℃真空干燥4~8小时;
(2)将引发剂与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)混合,得到溶液,备用;
(3)将聚苯醚(PPO)和乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为50~150r/min,一区温度160~190℃,二区温度230~270℃,三区温度250~300℃,四区温度250~300℃,五区温度250~300℃,六区温度250~300℃,七区温度250~300℃,模头温度250~300℃。
在其中一些实施例中,在上述步骤(1)中聚苯醚(PPO)在90℃真空干燥6~8小时,乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)在80℃真空干燥4~6小时;上述步骤(4)中的优选工艺参数为:平行双螺杆挤出机螺杆转速为60~120r/min,一区温度160~180℃,二区温度240~270℃,三区温度250~290℃,四区温度250~290℃,五区温度250~290℃,六区温度250~290℃,七区温度250~290℃,模头温度250~280℃。
在其中一些实施例中,平行双螺杆挤出机的螺杆形状优选为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为20~50,螺杆上设有一个以上的啮合块区和一个以上的反螺纹区。
在其中一些实施例中,所述螺杆长度L和直径D比L/D优选为25~45;所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
本发明通过原位法制备的PPO/ECTFE合金具有高阻燃性、拉伸强度、冲击性能、耐化学溶剂性、电绝缘性,有很广泛的应用领域和很大的应用价值。它可以用于汽车仪表盘,继电器箱,齿轮,管道,阀门,印刷电路板,电视机,空调机,复印机,打印机,计算机电线,增压电缆,泵零件,过滤机壳,槽罐内衬等。
本发明提供的PPO/ECTFE合金及制备方法具有以下优点:
1、本发明制备的PPO/ECTFE合金具有很好的综合性能,尤其是阻燃性极好,有很大的应用价值。
2、本发明制备的PPO/ECTFE合金,其阻燃剂为基体树脂而不是小分子阻燃剂添加剂,合金能保持很好的力学性能。
3、本发明制备的PPO/ECTFE合金,工艺简单,易于生产。
4、本发明提供的制备PPO/ECTFE合金的方法,使用甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA做为ECTFE接枝物,具有接枝率高、毒性小、对设备损害小等优点。
具体实施方式
本发明原位法制备的PPO/ECTFE合金的反应原理如下:
其中RO-OR为引发剂
首先,引发剂分解生成初级自由基,见式(1);然后初级自由基进攻ECTFE主链上的氢原子和PPO的侧甲基上的氢原子,分别形成大分子自由基ECTFE·和PPO·,见式(2)和(3);大分子自由基进攻甲基丙烯酸缩水甘油酯双键上的氢原子,形成ECTFE-g-GMA及PPO-g-GMA,见式(4)和(6);ECTFE-g-GMA上的环氧基与PPO的端羟基反应生成ECTFE-g-GMA-g-PPO,PPO-g-GMA上的环氧基与PPO的端羟基反应生成PPO-g-GMA-g-PPO,见式(5)和(7)。
本发明实施例所使用的原料如下:
聚苯醚(PPO):蓝星化工新材料股份有限公司;
乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE):美国杜邦公司;
过氧化二异丙苯(DCP):国药集团化学试剂有限公司;
2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷(L-101):国药集团化学试剂有限公司;
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA):日本三菱公司。
比较例1:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;再将PPO和ECTFE混合均匀,得到预混料;
(2)将步骤(1)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例1:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
95份 |
ECTFE |
5份 |
L-101 |
0.1份 |
GMA |
1份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将L-101与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例2:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
90份 |
ECTFE |
10份 |
L-101 |
0.25份 |
GMA |
2.5份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将L-101与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例3:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
85份 |
ECTFE |
15份 |
DCP |
0.3份 |
GMA |
3份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例4:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
80份 |
ECTFE |
20份 |
DCP |
0.35份 |
GMA |
3.5份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例5:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
75份 |
ECTFE |
25份 |
DCP |
0.4份 |
GMA |
4份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例6:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
85份 |
ECTFE |
15份 |
DCP |
0.2份 |
GMA |
2.2份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例7:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
85份 |
ECTFE |
15份 |
DCP |
0.3份 |
GMA |
4.0份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例8:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
85份 |
ECTFE |
15份 |
DCP |
0.4份 |
GMA |
5.6份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例9:
一种高阻燃PPO/ECTFE合金,其原料组成及重量份为:
PPO |
85份 |
ECTFE |
15份 |
DCP |
0.5份 |
GMA |
6.8份 |
上述高阻燃PPO/ECTFE合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)将PPO和ECTFE置于真空干燥箱中,PPO在90℃干燥8小时,ECTFE在80℃干燥5小时;
(2)将DCP与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合,得到溶液,备用;
(3)将PPO和ECTFE混合均匀,再加入步骤(2)得到的溶液,得到预混料;
(4)将步骤(3)中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,其工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为120r/min,一区温度170℃,二区温度240℃,三区温度280℃,四区温度280℃,五区温度280℃,六区温度280℃,七区温度280℃,模头温度260℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆的长度L和直径D比L/D为30,螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
应用实验:
以下为比较例与实施例一览表:
表1比较例与实施例组合物重量份一览表
将上述各实施例所制试样进行以下性能测试:
拉伸性能:按GB/T1042-1992标准测试,拉伸速率为50mm/min;
冲击性能:按GB/T1843-1996标准测试,样条厚度为3.2mm;
阻燃性能:按UL-94垂直燃烧测试标准测试,样条厚度为0.8mm。
表2比较例与实施例性能一览表
比较例1为非原位法制备的PPO/ECTFE合金;实施例1~5为原位法制备的PPO/ECTFE合金,固定引发剂与GMA的重量比为1:10,调整PPO与ECTFE的重量比,从表2中可以看出,随着ECTFE添加量的增加,合金的拉伸强度略有下降,而冲击强度略有提高,并且它们的阻燃等级都高于V-2级;实施例6~9为原位法制备的PPO/ECTFE合金,固定PPO与ECTFE的重量比为85:15,增加引发剂和GMA的添加量,其中实施例8的合金力学性能相较于其他实施例的合金力学性能要好,并且其阻燃等级为V-0级。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。