CN103232686B - 增强阻燃高cti高灼热丝环保pbt - Google Patents

Abstract

本发明涉及新材料技术领域，尤其是指增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，由以下原料组分制备而成：PBT树脂40-60％；溴系阻燃剂体系12-22％；复配阻燃剂体系10-18％；增韧剂1-8％；抗氧剂0.1-0.5％；润滑剂0.2-0.8％；玻璃纤维15-30％；复配阻燃体系是多元复合型阻燃剂互配三氧化二锑制成，多元复合型阻燃剂由磷酸酯类阻燃剂添加氢氧化镁和氧化钙，并选择氮系阻燃剂作为互配形成的阻燃剂。本发明采用凝聚相阻燃为主、中断热交换为辅的原理，通过实用高效助剂和复合阻燃剂，用双螺杆机进行分子分解、重组后造粒，最终同时实现高CTI与高灼热丝两项性能，满足电子、电器行业对产品安全性的要求。

Description

增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其是指PBT材料。

背景技术

PBT材料是指聚对苯二甲酸丁二醇酯为主体所构成的一类塑料，制成的产品可以广泛使用在电脑、汽车连接器、散热风扇、AC/DC插头、变压器骨架等各种电子、电器产品上。

PBT材料制成产品通常是指改性品种，PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯的简称），最早是德国科学家P.Schlack于1942年研制而成，之后美国Celanese公司（现为Ticona）进行工业开发，并以Celanex商品名上市，于1970年以30%玻璃纤增强塑料投放市场，随着PBT材料的广泛应用，对PBT材料的性能要求也就有所增加，如需要具有阻燃性，及具有足够的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等，因而需要在制作时增加有阻燃剂、玻璃纤维等辅助材料，以对PBT进行改性。现有技术中，增加的阻燃剂是有机阻燃剂，而绝大多数有机阻燃剂含有卤素，在燃烧时发烟大，产生有毒气体，不环保。从2007年7月1日开始，所有电子、玩具类产品都要求达到殴盟环保要求（RoHS），即：铅、镉、铬、汞、多溴联苯、多溴联苯醚这些重金属要达到要求的限值，由此，高效、低烟、无毒的新型绿色阻燃剂合成和阻燃技术的研究已日益受到关注。很多公司便对卤素有了限值，如DELL：Cl<900ppm，Br<900ppm；APPLE:Cl<900ppm，Br<900ppm，Cl+Br<1500ppm。目前，卤素阻燃剂在国外仍占主流，但将来逐步被非卤素阻燃剂取代的趋势已明朗化。无卤无磷阻燃材料研发，是环境友好电子化学品和电子部件领域重点，目前世界上PBT生产公司主要集中在美国、西欧、日本和韩国。美国NEC公司能源与环境保护研究实验室的Iji，Masatoshi研制出了用于电子产品的环境友好，含非卤非磷阻燃剂型阻燃塑料，含聚硅氧烷衍生物(一种新型更安全的阻燃剂)的聚碳酸酯树脂已开发出来。日立化学品有限公司Kokaku，Hirovosi开发了半导体密封和半导体设备用环氧树脂组成物，使用该组成物制造的半导体设备具有优异的可靠性。国内PBT的技术开发始于20世纪70年代，但是，阻燃聚合物材料仍以使用含卤素的阻燃体系为主，这种含溴体系一旦燃烧将放出大量有毒气体及烟雾，如果回收焚烧处理往往造成二次污染，严重危害环境及人类健康。针对以上问题，国内一直在调整阻燃剂的产品结构，加大高效、稳定的环保型阻燃剂的开发；但要同时满足环保要求和防火度达到UL94-V0的要求，目前在国内尚未发现有能生产同时满足上述要求的产品。

随着高分子阻燃材料发展和应用领域的不断拓展和人类对生存环境的需求不断提高，具有多重阻燃效用（气相、凝聚相阻燃）、高效、低烟、低毒的新型绿色阻燃剂合成和阻燃技术的研究已日益受到广泛关注。卤代阻燃体系将被利用高新阻燃技术进一步改性以适应现代环保要求，否则将会在不远的将来惨遭淘汰；而非卤代阻燃体系纳米型阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂、超细氢氧化镁阻燃剂、无机硼系阻燃剂、有机硼系阻燃剂和有机硅系阻燃剂的开发与应用成为2l世纪阻燃剂最活跃的研究领域。

随着人们生活质量水平的提高，电子、电器产品的安全性日益成为关注的焦点。普通阻燃PBT的相比耐漏电起痕指数（CTI）值一般只有175—200伏特，而灼热丝起燃温度一般在650℃—750℃，材料应用于电子电器产品中，经常带来安全隐患。为此，本申请人秉持着研究创新、精益求精之精神，利用其专业眼光和专业知识，研究出一种增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，以满足电子、电器行业对产品安全性的要求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其由以下按重量百分比的原料组分制备而成：PBT树脂40-60％；溴系阻燃剂体系12-22％；复配阻燃剂体系10-18％；增韧剂1-8％；抗氧剂0.1-0.5％；润滑剂0.2-0.8％；玻璃纤维15-30％；

所述溴系阻燃剂体系由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯中一种或两种互配三氧化二锑制成；

所述复配阻燃体系是多元复合型阻燃剂互配三氧化二锑制成，多元复合型阻燃剂是由磷酸酯类阻燃剂PX-200添加氢氧化镁和氧化钙，并选择氮系阻燃剂MC-25作为互配形成的阻燃剂。

上述方案进一步是：所述多元复合型阻燃剂中的组分按PBT总重量比提取为：2-4％磷酸酯类阻燃剂PX-200，1-3％氢氧化镁，1-4％氧化钙，8-12％氮系阻燃剂MC-25。

上述方案进一步是：所述溴系阻燃剂体系中的十溴二苯乙烷和/或溴化聚苯乙烯与三氧化二锑的量比为3：1~2：1。

上述方案进一步是：所述复配阻燃体系中多元复合型阻燃剂与三氧化二锑的量比为3：1~2：1。

上述方案进一步是：所述增韧剂由接枝POE和增韧剂AX8900复配所得；接枝POE和增韧剂AX8900的量比为1：2~1：1。

上述方案进一步是：所述抗氧剂为抗氧剂AT-168或抗氧剂AT-1010。

上述方案进一步是：所述润滑剂为润滑剂TAF。

上述方案进一步是：所述PBT树脂为原始新材料或者由再生料混合新材料获得，再生料则以新材料的重量20%加入一起使用。

上述方案中：所述环保PBT的各组分是在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机进行分子分解、重组及造粒即可获得环保PBT。

本发明采用凝聚相阻燃为主、中断热交换为辅的原理，以PBT为载体，通过实用高效助剂和复合阻燃剂，用双螺杆机进行分子分解、重组后造粒，最后进行物理测试及环保检测，最终同时实现高CTI与高灼热丝两项性能（双高）；该产品质量稳定，安全性能强，不仅提高了PBT产品的阻燃性能，同时提高了击穿电流的强度与耐漏电性能，性价比高，产品拉伸强度达到85Mpa，具有环保、阻燃功效，满足电子、电器行业对产品安全性的要求。

具体实施方式：

本发明提供的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，采用凝聚相阻燃为主、中断热交换为辅的原理，以PBT为载体，搭配实用高效助剂和复合阻燃剂制作，具体是由以下按重量百分比的原料组分制备而成：PBT树脂40-60％；溴系阻燃剂体系12-22％；复配阻燃剂体系10-18％；增韧剂1-8％；抗氧剂0.1-0.5％；润滑剂0.2-0.8％；玻璃纤维15-30％。制备时，各组分是在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机进行分子分解、重组及造粒即可获得环保PBT。

上述方案中，所述溴系阻燃剂体系由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯中一种或两种互配三氧化二锑制成，其中十溴二苯乙烷和/或溴化聚苯乙烯与三氧化二锑的量比为3：1~2：1。所述复配阻燃体系是多元复合型阻燃剂互配三氧化二锑制成，多元复合型阻燃剂是由磷酸酯类阻燃剂PX-200添加氢氧化镁和氧化钙，并选择氮系阻燃剂MC-25作为互配形成的阻燃剂。所述多元复合型阻燃剂中的组分按PBT总重量比提取为：2-4％磷酸酯类阻燃剂PX-200，1-3％氢氧化镁，1-4％氧化钙，8-12％氮系阻燃剂MC-25。所述复配阻燃体系中多元复合型阻燃剂与三氧化二锑的量比为3：1~2：1。所述增韧剂由接枝POE和增韧剂AX8900复配所得；接枝POE和增韧剂AX8900的量比为1：2~1：1；增韧剂AX8900的学名是：乙烯-丙烯酸酯-丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。所述抗氧剂为抗氧剂AT-168或抗氧剂AT-1010；所述润滑剂为润滑剂TAF。

上述方案中，对于所述PBT树脂可以是原始新材料，也可以是由再生料混合新材料获得，再生料则以新材料的重量20%加入一起使用，节约、环保。

实施例1：

本发明提供的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT由以下按重量百分比的原料组分制备而成：PBT树脂45％；溴系阻燃剂体系12％；复配阻燃剂体系18％；增韧剂4％；抗氧剂0.2％；润滑剂0.8％；玻璃纤维20％。制备时，各组分是在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机进行分子分解、重组及造粒即可获得环保PBT。复配阻燃剂体系中的多元复合型阻燃剂组分按PBT总重量比提取为：4％磷酸酯类阻燃剂PX-200，2％氢氧化镁，3％氧化钙，9％氮系阻燃剂MC-25。

实施例2：

本发明提供的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT由以下按重量百分比的原料组分制备而成：PBT树脂40％；溴系阻燃剂体系15％；复配阻燃剂体系18％；增韧剂4％；抗氧剂0.2％；润滑剂0.8％；玻璃纤维22％。制备时，各组分是在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机进行分子分解、重组及造粒即可获得环保PBT。复配阻燃剂体系中的多元复合型阻燃剂组分按PBT总重量比提取为：4％磷酸酯类阻燃剂PX-200，1％氢氧化镁，3％氧化钙，10％氮系阻燃剂MC-25。

采用新型磷酸酯类阻燃剂PX-200制备高CTI值的阻燃增强PBT材料，磷酸酯类阻燃剂对增强PBT材料力学性能及阻燃性能的影响，发现随着阻燃剂用量的增加，PBT的阻燃性明显提高，当此磷酸酯类阻燃剂PX-200加入适量时，可使阻燃PBT的垂直燃烧达到V0级别，使PBT材料的CTI值达到280V，与现有的其它阻燃剂相比，它所阻燃的PBT材料的CTI值较高。为进一步提高其CTI值，加入了氮系阻燃剂MC-25，发现MC-25对以磷酸酯类阻燃的PBT材料的力学性能和阻燃性能有较大的影响，其最大加入量应该在10%左右，若继续加大MC-25的加入量，会使力学强度和阻燃性能迅速下降，当MC-25加入适量，阻燃增强PBT材料的CTI值可高达325V，所得阻燃增强PBT材料的综合性能好。

氢氧化镁对提高产品CTI值及阻燃性的影响是氢氧化镁本身的分解吸走了大量的热，抑制了PBT材料本身的分解，而氢氧化镁分解的产物与PBT末端羧基反应，形成交联，提高了残炭量，进一步促进了PBT的成炭，阻隔了热量传递，从而有效促进了原有阻燃剂体系的阻燃作用。加入难燃的氢氧化镁无机填料是以增加基材的耐热性为主要目的，大量吸收泄漏电流产生的热量，尽量避免使材料表面出现不均匀的干燥区域，进而减少表面闪烁放电的机会，从而大大提高了材料的CTI性能。材料CTI值随氢氧化镁用量的增加而增加，其作用的原理主要是增加基材的耐热性，使PBT材料本身不易炭化，形成导电通路，即使材料在高温分解时，产生的金属氧化物也具有很好的热传导性，可迅速传导由于材料表面放电而产生的热量，有效的抑制了PBT材料的分解和导电炭粒沉积物的形成速度，从而降低了材料表面产生电流的几率，提高了材料的CTI值，使材料更加不易被电击穿。

氧化钙对PBT综合性能提升的作用，氧化钙显强碱性，可以促使酸性的PBT材料发生轻微裂解，增加PBT材料的极性端基基团数目，并进一步活化这些极性端基基团，使其更加容易与玻璃纤维结合起来，增加了PBT材料与玻璃纤维之间的结合强度和结合点数目，使玻璃纤维的增强作用更加显著，从而显著提高了增强材料的综合力学性能；另一方面，粒径很小的活性氧化钙也是PBT材料很好的成核剂，能够有效促进PBT材料的结晶，使PBT材料晶体进一步完善，这也很好的促进了材料力学性能的提升。

采用双螺杆机进行分子分解、重组及造粒，在螺杆设计上，将弱剪切改为强剪切，提高了产品的物理性能，使产品拉伸强度达到85Mpa。

采用本发明，可使产品CTI值达到325伏特以上，通过对阻燃体系改进及添加抗热氧化助剂，提高阻燃剂与PBT树脂的结合性，最终提高了产品的机械强度，同时满足灼热丝温度达到850℃的要求，防火度可以达到离火后2秒内熄灭。本发明不仅提高了PBT产品的阻燃性能，同时提高了击穿电流的强度与耐漏电性能。这些性能的增强就扩大了它的应用范围，也提高了应用产品的安全性能，能更大程度地满足微动开关、接插件、熔断器等电子电气及家用电器产品的要求。

本发明达到的关键技术及技术指标如下表：

Claims (5)

1.增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其特征在于：所述环保PBT由以下按重量百分比的原料组分制备而成：PBT树脂40-60％；溴系阻燃剂体系12-22％；复配阻燃剂体系10-18％；增韧剂1-8％；抗氧剂0.1-0.5％；润滑剂0.2-0.8％；玻璃纤维15-30％；

所述溴系阻燃剂体系由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯中一种或两种互配三氧化二锑制成；且溴系阻燃剂体系中的十溴二苯乙烷和/或溴化聚苯乙烯与三氧化二锑的量比为3：1~2：1；

所述复配阻燃体系是多元复合型阻燃剂互配三氧化二锑制成，多元复合型阻燃剂是由磷酸酯类阻燃剂PX-200添加氢氧化镁和氧化钙，并选择氮系阻燃剂MC-25作为互配形成的阻燃剂；且所述复配阻燃体系中多元复合型阻燃剂与三氧化二锑的量比为3：1~2：1；所述多元复合型阻燃剂中的组分按PBT总重量比提取为：2-4％磷酸酯类阻燃剂PX-200，1-3％氢氧化镁，1-4％氧化钙，8-12％氮系阻燃剂MC-25；

所述增韧剂由接枝POE和增韧剂AX8900复配所得；接枝POE和增韧剂AX8900的量比为1：2~1：1。

2.根据权利要求1所述的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂AT-168或抗氧剂AT-1010。

3.根据权利要求1所述的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其特征在于：所述润滑剂为润滑剂TAF。

4.根据权利要求1所述的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其特征在于：所述PBT树脂为原始新材料或者由再生料混合新材料获得，再生料则以新材料的重量20%加入一起使用。

5.根据权利要求1所述的增强阻燃高CTI高灼热丝环保PBT，其特征在于：所述环保PBT的各组分是在高速混料机中混合1～2分钟后放入双螺杆挤出机进行分子分解、重组及造粒即可获得环保PBT。