CN103525039A - 超韧性环保阻燃增强pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超韧性环保阻燃增强PBT复合材料及其制备方法。本发明的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料的组分按质量百分数配比为：PBT40%～60%、复合增韧剂15%～25%、玻璃纤维10%～20%、无卤阻燃剂18%～22%、润滑剂0.5%～3%、稳定剂0.1%～1%。本发明的有益效果是，采用复合增韧剂的协效作用，不仅能够使得PBT复合材料达到超韧效果，而且不影响其他力学性能，其综合性能好，同时玻纤增强改性能够进一步提高了PBT复合材料的耐疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、耐磨擦等，无卤阻燃可起到较好的安全、抑烟、无毒的效果，其阻燃环保条件好，加工成本低，工艺操作简单。

Description

超韧性环保阻燃增强PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体地说是一种超韧性环保阻燃增强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（PBT）是一种综合性能优良的结晶性聚合物，由于具有高的结晶度和结晶速率及优异的加工性能，已成为五大通用性工程塑料中的一个重要成员，并广泛应用于汽车、电子、电气等行业。但是由于PBT结晶的影响，导致对缺口敏感性大，缺口冲击强度低，韧性不足，另外纯PBT材料的阻燃性能差，PBT材料的上述不足阻碍了在某些领域的推广应用。目前提高PBT材料的阻燃性能大多数是加入卤素阻燃剂进行阻燃改性，卤系阻燃剂的阻燃效果虽然很好，但在阻燃过程中可能产生二嗯英、呋喃等毒性物质，使用时将极大地危害身体健康，严重不符合环保要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种超高冲击韧性、高拉伸强度、无卤阻燃增强环保条件好和综合性能优良的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%～60%、复合增韧剂15%～25%、玻璃纤维10%～20%、无卤阻燃剂18%～22%、润滑剂0.5%～3%、稳定剂0.1%～1%。

所述的复合增韧剂为聚烯烃改性增韧剂与高分子弹性体接枝共聚增韧剂的复配物，其中，聚烯烃改性增韧剂占到复合增韧剂的25wt%～75wt%，高分子弹性体接枝共聚增韧剂占到复合增韧剂的75wt%～25wt%。

所述的聚烯烃改性增韧剂为聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚苯乙烯PS通过无规、接枝或嵌段的方法与马来酸酐（MAH）或丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的多元共聚物，包括PE-g-MAH、PP-g-MAH、PS-g-MAH、PE-g-GMA、PP-g-GMA、PS-g-GMA和E-EA-GMA。

所述的高分子弹性体接枝共聚增韧剂为马来酸酐（MAH）接枝高分子弹性体共聚物、端基含环氧官能团的丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝高分子弹性体共聚物或异氰酸基接枝高分了弹性体共聚物，包括POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SBS-g-MAH、POE-g-GMA、EPDM-g-GMA和SBS-g-GMA。

所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理。

所述的无卤阻燃剂为有机磷阻燃剂，可选用磷酸酯阻燃剂、亚磷酸酯阻燃剂、膦酸酯阻燃剂、有机磷盐阻燃剂、聚合物磷（膦）酸酯中的一种或几种的混合物。

所述的润滑剂为聚硅氧烷、硬酯酸钙、硬酯酸镁、硬酯酸锌、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。

所述的稳定剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物。

上述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚烯烃改性增韧剂与高分子弹性体接枝共聚增韧剂按重量配比称取后，一起加入不低于1000rpm的高速混合机中充分混合5～15分钟，即得复合增韧剂；

（2）将制得的复合增韧剂在80℃～85℃下干燥2～4小时，待用；

（3）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（4）按重量配比称取干燥处理后的PBT和复合增韧剂，经混合均匀后，再加入按重量配比称取的无卤阻燃剂、润滑剂和稳定剂，然后一起加入高速混合机中充分混合2～5分钟；

（5）再将上述混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的经过硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制双螺杆挤出机的转速在180～300rpm，温度在200℃～260℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得超韧性环保阻燃增强PBT复合材料。

本发明的有益效果是，采用复合增韧剂的协效作用，不仅能够使得PBT复合材料达到超韧效果，而且不影响其他力学性能，其综合性能好，同时玻纤增强改性能够进一步提高了PBT复合材料的耐疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、耐磨擦等，无卤阻燃可起到较好的安全、抑烟、无毒的效果，其阻燃环保条件好，加工成本低，工艺操作简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 50%、复合增韧剂20%、无碱玻璃纤维10%、磷酸酯阻燃剂18%、聚硅氧烷1.5%、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物0.5%，其中，复合增韧剂是按照75wt%的马来酸酐接枝的聚乙烯改性增韧剂PE-g-MAH和25wt%的丙烯酸缩水甘油酯接枝高分子弹性体共聚物EPDM-g-GMA制得的复配物。

制备方法：（1）将马来酸酐接枝的聚乙烯改性增韧剂PE-g-MAH与丙烯酸缩水甘油酯接枝高分子弹性体共聚物EPDM-g-GMA按重量配比称取后，一起加入不低于1000rpm的高速混合机中充分混合5～15分钟，即得复合增韧剂；（2）将制得的复合增韧剂在80℃～85℃下干燥2～4小时，待用；（3）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（4）按重量配比称取干燥处理后的PBT和复合增韧剂，经混合均匀后，再加入按重量配比称取的磷酸酯阻燃剂、聚硅氧烷和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物，然后一起加入高速混合机中充分混合2～5分钟；（5）再将上述混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的经过硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制双螺杆挤出机的转速在180～300rpm，温度在200℃～260℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得超韧性环保阻燃增强PBT复合材料。

实施例2：

一种超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%、复合增韧剂24%、无碱玻璃纤维15%、膦酸酯阻燃剂20%、硬酯酸钙0.8%、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物0.2%，其中，复合增韧剂是按照50wt%的丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚丙烯改性增韧剂PP-g-GMA和50wt%的马来酸酐接枝高分子弹性体共聚物POE-g-MAH制得的复配物。

制备方法：（1）将丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚丙烯改性增韧剂PP-g-GMA与马来酸酐接枝高分子弹性体共聚物POE-g-MAH按重量配比称取后，一起加入不低于1000rpm的高速混合机中充分混合5～15分钟，即得复合增韧剂；（2）将制得的复合增韧剂在80℃～85℃下干燥2～4小时，待用；（3）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（4）按重量配比称取干燥处理后的PBT和复合增韧剂，经混合均匀后，再加入按重量配比称取的膦酸酯阻燃剂、硬酯酸钙和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物，然后一起加入高速混合机中充分混合2～5分钟；（5）再将上述混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的经过硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制双螺杆挤出机的转速在180～300rpm，温度在200℃～260℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得超韧性环保阻燃增强PBT复合材料。

实施例3：

一种超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 56%、复合增韧剂15%、无碱玻璃纤维10%、亚磷酸酯阻燃剂18%、乙撑双硬酯酰胺0.5%、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物0.5%，其中，复合增韧剂是按照25wt%的丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚苯乙烯改性增韧剂PS-g-GMA和75wt%的马来酸酐接枝高分子弹性体共聚物SBS-g-MAH制得的复配物。

制备方法：（1）将丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚苯乙烯改性增韧剂PS-g-GMA与马来酸酐接枝高分子弹性体共聚物SBS-g-MAH按重量配比称取后，一起加入不低于1000rpm的高速混合机中充分混合5～15分钟，即得复合增韧剂；（2）将制得的复合增韧剂在80℃～85℃下干燥2～4小时，待用；（3）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（4）按重量配比称取干燥处理后的PBT和复合增韧剂，经混合均匀后，再加入按重量配比称取的亚磷酸酯阻燃剂、乙撑双硬酯酰胺和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物，然后一起加入高速混合机中充分混合2～5分钟；（5）再将上述混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的经过硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制双螺杆挤出机的转速在180～300rpm，温度在200℃～260℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得超韧性环保阻燃增强PBT复合材料。

Claims (9)

1.一种超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%～60%、复合增韧剂15%～25%、玻璃纤维10%～20%、无卤阻燃剂18%～22%、润滑剂0.5%～3%、稳定剂0.1%～1%。

2.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的复合增韧剂为聚烯烃改性增韧剂与高分子弹性体接枝共聚增韧剂的复配物，其中，聚烯烃改性增韧剂占到复合增韧剂的25wt%～75wt%，高分子弹性体接枝共聚增韧剂占到复合增韧剂的75wt%～25wt%。

3.根据权利要求1或2所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的聚烯烃改性增韧剂为聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚苯乙烯PS通过无规、接枝或嵌段的方法与马来酸酐（MAH）或丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的多元共聚物，包括PE-g-MAH、PP-g-MAH、PS-g-MAH、PE-g-GMA、PP-g-GMA、PS-g-GMA和E-EA-GMA。

4.根据权利要求1或2所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的高分子弹性体接枝共聚增韧剂为马来酸酐（MAH）接枝高分子弹性体共聚物、端基含环氧官能团的丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝高分子弹性体共聚物或异氰酸基接枝高分了弹性体共聚物，包括POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SBS-g-MAH、POE-g-GMA、EPDM-g-GMA和SBS-g-GMA。

5.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，其表面经硅烷偶联剂处理。

6.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为有机磷阻燃剂，可选用磷酸酯阻燃剂、亚磷酸酯阻燃剂、膦酸酯阻燃剂、有机磷盐阻燃剂、聚合物磷（膦）酸酯中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为聚硅氧烷、硬酯酸钙、硬酯酸镁、硬酯酸锌、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料，其特征在于，所述的稳定剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯的复合物。

9.根据权利要求1所述的超韧性环保阻燃增强PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将聚烯烃改性增韧剂与高分子弹性体接枝共聚增韧剂按重量配比称取后，一起加入不低于1000rpm的高速混合机中充分混合5～15分钟，即得复合增韧剂；

（2）将制得的复合增韧剂在80℃～85℃下干燥2～4小时，待用；

（3）将PBT在120℃～130℃下干燥4～6小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（4）按重量配比称取干燥处理后的PBT和复合增韧剂，经混合均匀后，再加入按重量配比称取的无卤阻燃剂、润滑剂和稳定剂，然后一起加入高速混合机中充分混合2～5分钟；

（5）再将上述混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将按重量配比称取的经过硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，控制双螺杆挤出机的转速在180～300rpm，温度在200℃～260℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得超韧性环保阻燃增强PBT复合材料。