CN103131147A

CN103131147A - 高灼热丝阻燃增强pbt材料及其生产方法

Info

Publication number: CN103131147A
Application number: CN2013101098568A
Authority: CN
Inventors: 王保续; 兰浩; 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: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明涉及有机高分子领域，具体地说是一种高灼热丝阻燃增强PBT材料及其生产方法。将增韧相容剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂和抗氧剂，倒入高速混合机中混合，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，产物经过热切粒，风干冷却，制得阻燃母料；将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯和阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入无机阻燃剂和偶联剂搅拌，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，在挤出过程中加入玻璃纤维，产物经过水冷，切粒，原料组成以重量百分比计包括：阻燃母料：增韧相容剂21～35%、溴系阻燃剂45～60%、阻燃协效剂8～16%、抗氧剂1.5～4%、润滑剂1～2.5%；高灼热丝阻燃增强PBT材料：聚对苯二甲酸丁二酯34～45%、玻璃纤维30～35%、阻燃母料15～25%、无机阻燃剂6～10%、偶联剂0.3～0.5%。

Description

高灼热丝阻燃增强PBT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PBT材料及其生产方法。

背景技术

我们知道，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为结晶型热塑性树脂，结晶度可达40%左右，结晶速度快；力学性能优异，热稳定性和化学稳定性好，电绝缘性优异，加工性好，主要用于电子电器、汽车、机械及仪器仪表等领域，在我国有65%用于电子电器，10%用于汽车，25%用于其他。

多年来对电子电器塑料材料或者塑料件的阻燃安全评价都以垂直燃烧的美国UL94为标准。但近年随着家用电器在使用过程中因内部塑料件着火而导致的火灾事件频频发生，欧盟国际电工协会（IEC）的另一种阻燃评价方法——灼热丝阻燃测试标准（IEC 60695）日益备受关注。

按照IEC 60695-2-12:2000的标准，灼热丝时间小于30S即为合格，但是，近年来，海尔、美的等大型电子电器集团对灼热丝产品的要求不断提高，灼热丝时间要求小于2S，同时，对力学性能要求也较为严格。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，生产高灼热丝阻燃增强聚对苯二甲酸丁二酯材料，通过材料选择，复配阻燃剂，配方优化，工艺调整，使材料有适当的流动性能、表面光亮、力学性能优异、灼热丝性能优异，同时成本大大降低。

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PBT材料，经下列步骤制得，将增韧相容剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂和抗氧剂，倒入高速混合机中混合，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，产物经过热切粒，风干冷却，制得阻燃母料；将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯和阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入无机阻燃剂和偶联剂搅拌，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，在挤出过程中加入玻璃纤维，产物经过水冷，切粒，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：

阻燃母料：增韧相容剂21～35%、溴系阻燃剂45～60%、阻燃协效剂8～16%、抗氧剂1.5～4%、润滑剂1～2.5%；

高灼热丝阻燃增强PBT材料：聚对苯二甲酸丁二酯34～45%、玻璃纤维30～35%、阻燃母料15～25%、无机阻燃剂6～10%、偶联剂0.3～0.5%。

一种制造前述高灼热丝阻燃增强PBT材料的生产方法，它可以用下述方法得到，其中原料组成以重量百分比计：

母料制备：将增韧相容剂22～35%、溴系阻燃剂46～60%、阻燃协效剂9～16%、抗氧剂2～4%、润滑剂1.5～2.5%倒入高速混合机中，低速混合120秒，高速混合60秒；将前述混合好的原料加入双螺杆挤出机中强制喂料共混挤出；共混加工温度为180～200℃，螺杆转速为250～350r/min，产物经过热切粒，风干冷却，待用；

高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PBT挤出；

原材料干燥：聚对苯二甲酸丁二酯在120℃干燥4小时，水分含量保证在0.03%以下，待用；

混合：将干燥好的35～45%聚对苯二甲酸丁二酯和16～25%阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌；搅拌同时加入7～10%的无机阻燃剂、0.4～0.5%偶联剂搅拌2分钟；将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，在挤出过程中加入31-35%玻璃纤维；共混加工温度为235～245℃，螺杆转速为300～350r/min，产物经过水冷，切粒。

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。溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。阻燃协效剂为三氧化二锑，无机阻燃剂为氢氧化镁。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。玻璃纤维为E型无碱短切纤维。

本发明的有益效果是，生产高灼热丝阻燃增强聚对苯二甲酸丁二酯材料，通过材料选择，复配阻燃剂，配方优化，工艺调整，使材料有适当的流动性能、表面光亮、力学性能优异、灼热丝性能优异，同时成本大大降低。

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：

1）阻燃母料生产

将33kg增韧相容剂、50kg溴系阻燃剂、13kg阻燃协效剂、3kg抗氧剂和2kg润滑剂倒入高速混合机中，低速混合120秒，高速混合60秒。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中强制喂料共混挤出。共混加工温度为180～200℃，螺杆转速为250～350r/min，产物经过热切粒，风干冷却，包装备用。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PBT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，其与阻燃协效剂（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。抗氧剂为亚磷酸酯类和硫代酯类抗氧剂的混合物，抗氧剂主要起到防止材料热氧老化的作用。润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺（TAF），与玻纤、无机阻燃剂有很好的亲合性，同时对玻纤有很好的包覆性，可防止玻纤外露，使得制品有良好的表面光亮性和润滑性。

2）高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PBT材料生产

将36kg聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）120℃干燥4小时。将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和22kg阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入8.5kg的氢氧化物类无机阻燃剂、0.5kg偶联剂搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出过程中在玻纤口连续均匀加入33kg玻璃纤维。共混加工温度为235～245℃，螺杆转速为300～350r/min，产物经过水冷，切粒。聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）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；无机阻燃剂为氢氧化镁，具有成本低，低烟无毒的优点，和溴系阻燃剂复配使用作用，可以有效提高产品高灼热丝性能的稳定性；玻璃纤维为E型无碱短切纤维；偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，作用为提高材料与玻纤与粉体之间的界面结合力，提高材料的综合性能。

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30～50Mpa，料筒温度230～245℃，模具温度60～80℃，注塑周期20～40s。样条的力学性能按照国家标准进行。性能见表１。

实施例二：

1）阻燃母料生产

将28kg增韧相容剂、54kg溴系阻燃剂、14kg阻燃协效剂、2kg抗氧剂和2kg润滑剂倒入高速混合机中，低速混合120秒，高速混合60秒。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中强制喂料共混挤出。共混加工温度为180～200℃，螺杆转速为250～350r/min，产物经过热切粒，风干冷却，包装备用。

2）高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PBT材料生产

将42kg聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）120℃干燥4小时。将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和20kg阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入7.5kg的氢氧化物类无机阻燃剂、0.5kg偶联剂搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出过程中在玻纤口连续均匀加入30kg玻璃纤维。共混加工温度为235～245℃，螺杆转速为300～350r/min，产物经过水冷，切粒。

实施例三：

本发明还可通过下列实施例所示的重量百分比来实现，其制备方法与前述实施例相同：

1）阻燃母料生产

将35kg增韧相容剂、50kg溴系阻燃剂、12kg阻燃协效剂、1.5kg抗氧剂和1.5kg润滑剂倒入高速混合机中，低速混合120秒，高速混合60秒。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中强制喂料共混挤出。共混加工温度为180～200℃，螺杆转速为250～350r/min，产物经过热切粒，风干冷却，包装备用。

2）高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PBT材料

将42kg聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）120℃干燥4小时。将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和17kg阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌。搅拌同时加入8.5kg的氢氧化物类无机阻燃剂、0.5kg偶联剂搅拌2分钟。将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出过程中在玻纤口连续均匀加入32kg玻璃纤维。共混加工温度为235～245℃，螺杆转速为300～350r/min，产物经过水冷，切粒。

表1 实施例1，实施例2，实例3 力学性能

Figure 2013101098568100002DEST_PATH_IMAGE001

本发明所有的原材料，玻璃纤维、增韧相容剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、无机阻燃剂、润滑剂、抗氧剂以及偶联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无机复配阻燃增强聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）材料具有以下优良性能：

1、良好的加工性能和表面光泽度

在本无机复配阻燃增强PBT材料中，因为对选择中低粘度PBT，以及相应润滑剂使用，使得材料具有优良的加工流动性能。在235-250℃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。同时材料中添加适量的偶联剂，使得基体树脂与玻璃纤维之间具有良好的结合力，材料包覆效果明显，制品的表面光泽度高。

2、优异的力学性能

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PBT与阻燃剂之间，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，提高了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。

3、高的灼热丝性能

本发明的组分中氢氧化镁无机阻燃剂，作为提高材料高灼热性能的关键成分，无机阻燃剂具有以下优点：（1）无机阻燃剂比高聚物的热容高，分解前就可以吸收大量的热；（2）分解时吸收大量燃烧区的热量，阻止燃烧物继续受热；（3）分解产生大量的水蒸气，稀释可燃性气体，起到阻燃作用；（4）分解后产生的金属氧化物熔点高，热稳定好，覆盖于燃烧物表面阻挡热传导和热辐射，起到阻燃作用；（5）此类阻燃剂还可以把高聚物分解产生的CO转化成CO2，减少有毒可燃性气体的密度。由于无机阻燃剂的添加，极大地提高了材料的高灼热丝性能。

4、低密度、低廉的成本价格

与传统高灼热丝阻燃增强PBT材料对比，本材料由于大量无机阻燃剂的添加，有效减少了玻璃纤维以及溴系阻燃剂的添加量，可以将材料的密度控制在1.5±0.03g/cm3（传统高灼热丝材料通过添加高比例玻璃纤维获得材料的高灼热丝性能，比重一般为1.72±0.03g/cm3），同时，由于无机阻燃剂的低廉成本，材料综合成本大幅度拉低。

Claims

1.一种高灼热丝阻燃增强PBT材料，经下列步骤制得，将增韧相容剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂和抗氧剂，倒入高速混合机中混合，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，产物经过热切粒，风干冷却，制得阻燃母料；将干燥好的聚对苯二甲酸丁二酯和阻燃母料倒入高速混合机中，低速搅拌，搅拌同时加入无机阻燃剂和偶联剂搅拌，将混合好的原料加入双螺杆挤出机中共混挤出，在挤出过程中加入玻璃纤维，产物经过水冷，切粒，其技术特征是，原料组成以重量百分比计包括：

2.一种制造权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料的生产方法，它可以用下述方法得到，其中原料组成以重量百分比计：

高灼热丝阻燃玻璃纤维增强PBT挤出：

3.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的增韧相容剂为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。

4.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。

5.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的阻燃协效剂为三氧化二锑，无机阻燃剂为氢氧化镁。

6.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺。

7.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求1所述的高灼热丝阻燃增强PBT材料，其特征在于所说的玻璃纤维为E型无碱短切纤维。