CN103923444A - 汽车内饰件用无卤阻燃耐热pbt塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料及其制备方法。所述汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，包括下述重量份的组分：PBT树脂100份，阻燃剂2-15份，耐热剂1-8份。优选的，所述阻燃剂为聚磷酸铵、蒙脱土、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化铝中的一种或几种的混合物；所述耐热剂为硬脂酸镁、甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)、二月桂酸二丁基锡和三(4-壬苯基)亚磷酸酯中的一种或几种的混合物。本发明生产成本低、加工性能好、阻燃性和耐热性好、环境友好。本发明的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，特别适合于注塑成各种汽车内饰件。
Description
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体涉及一种改性PBT塑料及其制备方法，尤其涉及一种汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料及其制备方法。
背景技术
PBT树脂，中文名称为聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutyleneterephthalate(简称PBT)，属于聚酯系列，是由1，4-丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。与PET一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。最先由美国Celanese公司于20世纪70年代开发并工业化生产。
PBT树脂是一种结晶速度快的热塑性工程材料，抑郁实现快速成型，具有优异的力学、电学、材料学性能，是一种综合性能比较优良的热塑性工程塑料。
PBT树脂具有较好的韧性、耐疲劳性和耐候性，由于摩擦系数低，因此PBT树脂的自润滑性能较好，且具有突出的耐摩擦和耐磨耗特性，PBT树脂吸水率较低，仅为0.1％左右，在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能)，电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。不易燃烧，燃烧时无液体流下，离开火焰后在5秒钟内熄灭。
由于PBT具有耐热性、耐候性、耐药品性、电气特性佳、吸水性小、光泽良好，广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等，而PBT产品又与PPS、PC、POM、PA等共称为五大泛用工程塑料。PBT树脂可用于车内和车外部外壳，仪表盘圆架、保险杠、方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。
近年来，特种产品成为PBT产品开发的重点。新开发的PBT产品在某些应用领域可与工程树脂竞争，有的比现用的产品质量要高得多，仪器仪表和消费电器是PBT产品不断增长的市场之一，包括小型仪表、冰箱内壁和内部零件、电视机外壳、空调部件、商业机器以及录音录相磁带盒。PBT树脂在许多领域已取代了价高的工程塑料，但PBT树脂的耐热和阻燃性能并不太好，这些缺点严重限制了PBT树脂的应用。
含卤聚合物或与含卤阻燃剂组合而成的阻燃混合物具有优良的阻燃性能，曾作为阻烯材料被广泛应用。
但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成成二次危害。因此发明无卤的阻燃体系，燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体，具有重要的实际意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，具有良好的抗阻燃性和耐热性，且燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体，避免二次污染。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，包括下述重量份的组分：
PBT树脂 100份，
阻燃剂 2-15份，
耐热剂 1-8份。
优选的，所述汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料包括下述重量份的组分：
PBT树脂 100份，
阻燃剂 5-15份，
耐热剂 4-8份。
优选的，
所述阻燃剂为聚磷酸铵、蒙脱土、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化铝中的一种或几种的混合物；
所述耐热剂为硬脂酸镁、甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)、二月桂酸二丁基锡和三(4-壬苯基)亚磷酸酯中的一种或几种的混合物；
进一步优选的，
所述阻燃剂由下述重量份的组分组成：
进一步优选的，
所述耐热剂由下述重量份的组分组成：
更优选的，
所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，包括下述重量份的组分：
本发明还提供了上述汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料的制备方法，其包括以下步骤：按配比称取原料，高速充分混合5-10分钟后，加入双螺杆挤出机，在220-300℃挤出造粒。
显然，在本发明中为提高产品的其他性能，还可以适应性地添加其他助剂，如耐热剂、抗老化剂、耐刮伤剂、润滑剂、光稳定剂、抗氧剂、成核剂、增塑剂、着色剂和抗静电剂等。
本发明中，
聚磷酸铵，又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵，简称APP，英文名：ammoniumpolyphosphate；polyphosphoric acids ammonium salts，CAS编号：68333-79-9。聚磷酸铵无分支的长链聚合物，聚合度优选为21-26。
蒙脱土，英文名称：Montmorillonite，CAS号：1318-93-0。
氰尿酸三聚氰胺，CAS号：37640-57-6。
氢氧化铝，CAS号：21645-51-2。
硬脂酸镁，CAS号：557-04-0。
甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)，CAS号：57583-34-3。
二月桂酸二丁基锡，CAS号：77-58-7。
三(4-壬苯基)亚磷酸酯，CAS号：3050-88-2。
发明人通过大量实验发现，使用本发明的阻燃剂和耐热剂，可以有效增强PBT塑料的阻燃性能和耐热性能，尤其是使用聚磷酸铵、蒙脱土、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化铝的复配阻燃剂，具有协同增效的阻燃效果，而且复配阻燃剂中不含有卤族元素，燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体，避免二次污染。使用硬脂酸镁、甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)、二月桂酸二丁基锡和三(4-壬苯基)亚磷酸酯的复配耐热剂，具有协同耐热效果，其机理还有待发明人进一步研究探讨。同时，其拉升强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度等常规参数均较满足要求。
本产品的制备工艺简单，产品成本低，产品的综合性能较优异。本发明的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料，可以用注塑工艺轻易加工成各种形状的零件，可用于制成汽车用内饰件。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。本发明实施例和对比例中所使用的PBT树脂，南通星辰合成材料有限公司生产的牌号为1100A。
实施例1
按照表1中对应的实施例1数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例1的复配阻燃剂；
取干燥处理后的PBT树脂100公斤、硬脂酸镁5公斤和实施例1的复配阻燃剂，高速充分混合10分钟后，加入双螺杆挤出机的喂料口；控制双螺杆挤出机的转速在300rpm，温度在250℃，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即获得实施例1的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
表1：实施例1-7的PBT塑料阻燃剂配方表单位：公斤
| 聚磷酸铵 | 蒙脱土 | 氰尿酸三聚氰胺 | 氢氧化铝 | |
| 实施例1 | 1.5 | 2 | 5 | 2 |
| 实施例2 | 1 | 2.5 | 4 | 3 |
| 实施例3 | 1.5 | 2 | 7 | / |
| 实施例4 | 6.5 | 2 | / | 2 |
| 实施例5 | 3.5 | / | 5 | 2 |
| 实施例6 | / | 3.5 | 5 | 2 |
| 实施例7 | 10.5 | / | / | / |
实施例2
按照表1中对应的实施例2数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例2的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例2的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
实施例3
按照表1中对应的实施例3数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例3的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例3的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
实施例4
按照表1中对应的实施例4数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例4的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例4的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
实施例5
按照表1中对应的实施例5数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例5的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例5的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
实施例6
按照表1中对应的实施例6数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例6的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例6的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
实施例7
按照表1中对应的实施例7数据称取各阻燃剂组分，充分混合后，得到实施例7的复配阻燃剂；
按照实施例1所述方法，获得实施例7的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
测试例1
对实施例1-7的PBT塑料的阻燃性进行测试，测试结果见表2。
表2：实施例1-7的PBT塑料阻燃性测试表
| UL-94阻燃等级，(1.6mm) | LOI，％ | 烟密度，m2/kg | |
| 实施例1 | V0 | 33.1 | 955 |
| 实施例2 | V0 | 32.6 | 995 |
| 实施例3 | V1 | 28.2 | 1097 |
| 实施例4 | V0 | 29.0 | 1005 |
| 实施例5 | V1 | 27.5 | 1038 |
| 实施例6 | V0 | 30.4 | 1012 |
| 实施例7 | V2 | 26.0 | 1149 |
对实施例1-7的PBT塑料的阻燃性进行测试，结果发现实施例1-7制得的PBT塑料均具有一定的阻燃性，尤其是实施例1-2使用了聚磷酸铵、蒙脱土、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化铝制成的复配阻燃剂，相比较于实施例3-7，在添加相同比例阻燃剂的情况下，氧指数LOI值从26.0％-30.4％提高到32.6％-33.1％，烟密度从1149-1005m2/kg降低到了995-955m2/kg，阻燃效果非常明显，特别针对PBT塑料的阻燃效果更加优异。
实施例8
按照表3中对应的实施例8数据称取各种耐热剂组分，取干燥处理后的PBT树脂100公斤和实施例1的复配阻燃剂10.5公斤，高速充分混合10分钟后，将它们从双螺杆挤出机的喂料口加入，控制螺杆挤出机的转速在300rpm，温度在250℃，通过螺杆挤出机挤出造粒，即获得实施例8的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料。
表3：实施例8-13的PBT塑料耐热剂配方表单位：公斤
| 硬脂酸镁 | 甲基锡三(巯基乙酸异辛酯) | 二月桂酸二丁基锡 | 三(4-壬苯基)亚磷酸酯 | |
| 实施例8 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| 实施例9 | 1 | 1 | 3 | / |
| 实施例10 | 1 | 1 | / | 3 |
| 实施例11 | 2 | / | 2 | 1 |
| 实施例12 | / | 2 | 2 | 1 |
| 实施例13 | 5 | / | / | / |
实施例9
按照表3中对应的实施例9数据称取各种耐热剂组分，按照实施例8所述方法，获得实施例9的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料。
实施例10
按照表3中对应的实施例10数据称取各种耐热剂组分，按照实施例8所述方法，获得实施例10的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料。
实施例11
按照表3中对应的实施例11数据称取各种耐热剂组分，按照实施例8所述方法，获得实施例11的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料。
实施例12
按照表3中对应的实施例12数据称取各种耐热剂组分，按照实施例8所述方法，获得实施例12的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料。
实施例13
按照表3中对应的实施例13数据称取各种耐热剂组分，按照实施例8所述方法，获得实施例13的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料。
测试例2
对实施例8-13的PBT塑料的耐热性能进行测试，测试其热变形温度(HDT，1.8MPa)，测试结果见表4。
表4：实施例8-13的PBT塑料耐热性测试表
| 热变形温度/℃ | |
| 实施例8 | 219 |
| 实施例9 | 204 |
| 实施例10 | 198 |
| 实施例11 | 180 |
| 实施例12 | 186 |
| 实施例13 | 172 |
由表4中的测试结果，实施例8-13制得的PBT塑料的热变形温度都得到了明显提高，尤其是实施例8使用了硬脂酸镁、甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)、二月桂酸二丁基锡和三(4-壬苯基)亚磷酸酯的复配耐热剂，相比较于实施例9-13，在使用同等用量的耐热剂的情况下，热变形温度更高，更为显著的增强了PBT塑料的耐热性能。
因此，本发明的无卤阻燃耐热PBT塑料可以显著提高阻燃性，耐热性，且制备工艺简单，产品成本低，产品的综合性能较优异。还可以适应性地添加其他助剂，如抗老化剂、润滑剂、光稳定剂、抗氧剂、成核剂、增塑剂、着色剂和抗静电剂等，用以提高其他方面性能。
本发明的汽车内饰件用阻燃耐热PBT塑料，可以用注塑工艺轻易加工成各种形状的零件，可用于制成汽车用内饰件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，包括下述重量份的组分：
PBT树脂 100份，
阻燃剂 2-15份，
耐热剂 1-8份。
2.如权利要求1所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，包括下述重量份的组分：
PBT树脂 100份，
阻燃剂 5-15份，
耐热剂 4-8份。
3.如权利要求1所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，所述阻燃剂为聚磷酸铵、蒙脱土、氰尿酸三聚氰胺和氢氧化铝中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求3所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，所述阻燃剂由下述重量份的组分组成：
5.如权利要求3所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，所述聚磷酸铵的聚合度为21-26。
6.如权利要求1所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，所述耐热剂为硬脂酸镁、甲基锡三(巯基乙酸异辛酯)、二月桂酸二丁基锡和三(4-壬苯基)亚磷酸酯中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求6所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，所述耐热剂由下述重量份的组分组成：
8.如权利要求1所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料，其特征在于，包括下述重量份的组分：
9.如权利要求1-8中任一项所述的汽车内饰件用无卤阻燃耐热PBT塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取原料，高速充分混合5-10分钟后，加入双螺杆挤出机，在220-300℃挤出造粒。
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