CN103613914B - 一种高灼热丝起燃温度环保阻燃pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料，由以下的原料（按质量百分比计）组成：PBT树脂35~55%、PC树脂5~10%、玻璃纤维25~35%、氮系阻燃剂1~6%、溴系阻燃剂6~18%、协效阻燃剂1~8%、抗氧剂0.5~3%和润滑剂0.5~4%。本发明利用PBT树脂与PC树脂的溶解度参数小的特点，将其进行混合形成性能互补的PBT复合材料，该材料具有高性能、高光泽、高阻燃和高灼热丝起燃温度等特点，1.5mm厚度样条的阻燃性能可达UL94V-0级别，灼热丝点燃温度可达850℃（0.8mm），灼热丝可燃性指数可达960℃（0.8mm），安全性高。

Description

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高性能、高光泽、高灼热丝起燃温度的环保阻燃PBT复合材料，本发明还涉及该复合材料的制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT树脂）是一种结晶速度快的热塑性工程塑料，其综合性能优良，易于实现高速成型，被广泛用于汽车、电子电器制造行业中，也可用于制造机械强度较高的零件和耐热、耐冲击、耐摩擦的零件等，是五大通用工程塑料之一。随着改性技术的发展，玻璃纤维增强和矿物填充有效的改善了收缩率的缺点，极大地增加了其适用范围。然而PBT树脂却还存在阻燃性差、对缺口敏感、产品外观差、灼热丝起燃温度低等缺点，需要进一步对PBT材料进行改性才能满足人们需求。

现有技术中也有通过改性来使PBT材料获得高灼热丝起燃温度，如专利号为201110304169.2的中国专利公开了一种超高灼热丝温度阻燃增强PBT复合材料及制备方法，该PBT复合材料虽然有高灼热丝起燃温度，但产品的机械性能欠佳，且产品外观差，影响了其使用范围。因此，需要研究出一种既有高阻燃性能、高灼热丝起燃温度，又有高光泽、高性能的PBT材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高性能、高光泽、高灼热丝起燃温度的环保阻燃PBT复合材料。

为了解决现有技术问题，本发明通过以下技术方法实现：

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料，由以下的原料（按质量百分比计）组成：PBT树脂35~55%、PC树脂5~10%、玻璃纤维25~35%、氮系阻燃剂1~6%、溴系阻燃剂6~18%、协效阻燃剂1~8%、抗氧剂0.5~3%和润滑剂0.5~4%；

其中，所述PBT树脂的相对粘度为0.75~1.20；所述PC树脂的熔体流动速率MI=1~40g/10min。

所述玻璃纤维为单丝直径为7~17μm的无碱无捻玻璃纤维长纱或单丝直径为7~17μm、轴向长度为3~6mm的短切玻璃纤维原丝。

所述氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或几种的组合。

所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴代三嗪、溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯中的任一种或几种的组合。

所述协效阻燃剂为无水锡酸锌、无水硼酸锌、纳米有机蒙脱土、纳米二氧化硅、硅酮粉、粒度大于或等于3000目的水滑石、粒度大于或等于3000目的滑石粉、粒度大于或等于3000的偏硼酸钡、粒度大于或等于3000目的偏硼酸钠和粒度大于或等于3000目的包覆型氢氧化镁中的任一种或几种的组合。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂412S、抗氧剂DLTP和抗氧剂DSTP中的任一种或几种的组合。

所述润滑剂为PETS、EBS、TAF、蒙旦蜡和硅酮中的任一种或几种的组合。

本发明的另一目的在于提供一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取配方比的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时在自然排气口或侧向喂料设备中加入玻璃纤维，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

本发明利用PBT树脂与PC树脂的溶解度参数差异小的特点，将其进行混合形成性能互补的PBT复合材料。其中，与PBT树脂部分相分离的PC树脂迁移到材料的表面而体现出PC树脂富有光泽的特性，保证制品的外观；而非晶态的PC树脂会破坏PBT树脂的结晶，延长材料的冷凝时间，使熔融态的材料更容易充满模腔，改善加工性能。

本发明PBT复合材料的机械性能优异，外观光洁有光泽，环保无毒，阻燃性能优异，1.5mm厚度样条的阻燃性能可达UL94V-0级别，且具有很高的灼热丝起燃温度和可燃性指数，灼热丝点燃温度可达850℃（0.8mm），灼热丝可燃性指数可达960℃（0.8mm），所得产品的安全性高。本发明的制备方法简单，加工方便，材料的流动性优良，所得产品适应性广，可适用于对阻燃性能及耐燃性能要求很高的电子电器接插件等领域。

具体实施方式

本发明揭示了一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料，由以下的原料（按质量百分比计）组成：PBT树脂35~55%、PC树脂5~10%、玻璃纤维25~35%、氮系阻燃剂1~6%、溴系阻燃剂6~18%、协效阻燃剂1~8%、抗氧剂0.5~3%和润滑剂0.5~4%；

其中，所述PBT树脂的相对粘度为0.75~1.20；所述PC树脂的熔体流动速率MI=1~40g/10min。本发明利用PBT树脂与PC树脂的溶解度参数差异小的特点，将其进行混合形成性能互补的PBT复合材料。其中，与PBT树脂部分相分离的PC树脂迁移到材料的表面而体现出PC树脂富有光泽的特性，保证制品的外观；而非晶态的PC树脂会破坏PBT树脂的结晶，延长材料的冷凝时间，使熔融态的材料更容易充满模腔，改善加工性能。

作为本发明的一种优选实施方案，选用由南通星辰合成材料有限公司生产的牌号为1084的PBT树脂，选用由帝人化成株式会社生产的牌号为L-1225Y的PC树脂。

本发明玻璃纤维为单丝直径为7~17μm的无碱无捻玻璃纤维长纱或单丝直径为7~17μm、轴向长度为3~6mm的短切玻璃纤维原丝，该玻璃纤维可由市购得到。

作为本发明的一种优选实施方案，玻璃纤维选用由浙江巨石集团有限公司生产的牌号为988的无碱无捻玻璃纤维长纱，或选用由美国PPG工业公司生产的牌号为HP-3786的短切玻璃纤维原丝。

本发明氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或几种的组合。

本发明溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴代三嗪、溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯中的任一种或几种的组合。

本发明协效阻燃剂为无水锡酸锌、无水硼酸锌、纳米有机蒙脱土、纳米二氧化硅、硅酮粉、粒度大于或等于3000目的水滑石、粒度大于或等于3000目的滑石粉、粒度大于或等于3000的偏硼酸钡、粒度大于或等于3000目的偏硼酸钠和粒度大于或等于3000目的包覆型氢氧化镁中的任一种或几种的组合。

本发明抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂412S、抗氧剂DLTP和抗氧剂DSTP中的任一种或几种的组合。

本发明润滑剂为PETS、EBS、TAF、蒙旦蜡和硅酮中的任一种或几种的组合。

上述所用的原料均为本领域成熟产品，可由市购得到。

本发明还揭示了一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取配方比的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时在自然排气口或侧向喂料设备中加入玻璃纤维，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

以下通过具体实施例对本发明作进一步详细的描述。需说明的是，以下实施例中具体牌号的各类物质均可由本发明所公开的其他原料代替，因其性能相似，且为了节约篇幅，故没有一一赘述。

实施例1

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取如表1所示的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

原料	具体牌号	质量百分比（%）
			PBT树脂	1084	55
PC树脂	L-1225Y	10
			氮系阻燃剂	MCA-25	1
溴系阻燃剂	DBDPE-8010	6
			协效阻燃剂	无水锡酸锌	2
抗氧剂	抗氧剂1010	0.5
			润滑剂	PETS	0.5
玻璃纤维	长纤988	25

表1

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时在自然排气口加入长纤988，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

实施例2

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取如表2所示的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

表2

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时在自然排气口加入长纤988，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

实施例3

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取如表3所示的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

表3

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时侧向喂料设备加入短纤HP-3786，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

实施例4

一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取如表4所示的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

表4

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时侧向喂料设备加入短纤HP-3786，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。

对上述实施例1~4所得的高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的性能进行测试，并具体按照以下标准进行测试：

密度：按照ASTMD792标准进行测试；

拉伸强度：按照ASTMD638标准进行测试；

断裂伸长率：按照ASTMD638标准进行测试；

弯曲强度：按照ASTMD790标准进行测试；

弯曲模量：按照ASTMD790标准进行测试；

Izod缺口冲击强度：按照ASTMD256标准进行测试；

熔体流动速率：按照ASTMD1238标准进行测试；

热变形温度：按照ASTMD648标准进行测试；

阻燃性能：1.5mm厚度样条按照UL94标准进行测试；

灼热丝点燃温度：0.8mm厚度样条按照IEC60695-2-13标准进行测试；

灼热丝可燃性指数：0.8mm厚度样条按照IEC60695-2-12标准进行测试。测试结果如表5所示：

表5

上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料，由以下的原料（按质量百分比计）组成：PBT树脂35~55%、PC树脂5~10%、玻璃纤维25~35%、氮系阻燃剂1~6%、溴系阻燃剂6~18%、协效阻燃剂1~8%、抗氧剂0.5~3%和润滑剂0.5~4%；其中，

所述PBT树脂的相对粘度为0.75~1.20；

所述PC树脂的熔体流动速率MI=1~40g/10min；

所述玻璃纤维为单丝直径为7~17μm的无碱无捻玻璃纤维长纱或单丝直径为7~17μm、轴向长度为3~6mm的短切玻璃纤维原丝；

所述氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐中的任一种或几种的组合；

所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴代三嗪、溴化聚苯乙烯和聚溴化苯乙烯中的任一种或几种的组合；

所述协效阻燃剂为无水锡酸锌、无水硼酸锌、纳米有机蒙脱土、纳米二氧化硅、硅酮粉、粒度大于或等于3000目的水滑石、粒度大于或等于3000目的滑石粉、粒度大于或等于3000的偏硼酸钡、粒度大于或等于3000目的偏硼酸钠和粒度大于或等于3000目的包覆型氢氧化镁中的任一种或几种的组合；

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂412S、抗氧剂DLTP和抗氧剂DSTP中的任一种或几种的组合；

所述润滑剂为PETS、EBS、TAF、蒙旦蜡和硅酮中的任一种或几种的组合。

2.一种根据权利要求1所述的高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将PBT树脂和PC树脂在温度为120~130℃的条件下进行干燥4~8h，至PC树脂含水量低于0.02%；

2）称取配方比的原料，将除去玻璃纤维之外的其他原料混合并搅拌均匀；

3）将经步骤2）之后的原料加入同向双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，同时在自然排气口或侧向喂料设备中加入玻璃纤维，同向双螺杆挤出机各区的温度为220~240℃；

4）将经步骤3）挤出后的原料进行牵引、冷却、切粒工艺，制得高灼热丝起燃温度环保阻燃PBT复合材料。