CN104419149A - 碳纤维增强和环保阻燃的pbt/pet合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT20%～50%、PET20%～50%、碳纤维10%～25%、复配型无卤阻燃剂10%～20%、增韧剂5%～15%、复合成核剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%、稳定剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～2%。本发明的有益效果是，本发明制得的PBT/PET合金不仅综合了PBT和PET各自的优点，而且使用碳纤维增强显著提高了合金的强度、刚度、耐热性和耐腐蚀性等，使其具有非常高的比强度和非常优异的电气性能，同时通过复配型无卤阻燃剂共混改性，达到了高效、安全、低烟、无毒和UL94V-0等级的阻燃效果。

Description

碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是20世纪70年代获得迅速发展的一种新型工程塑料，其一般力学性能均优于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），并具有良好的韧性，可模塑成型，但其流动性，耐热性均不如PET，且价格较高。由于PBT和PET化学结构相似，将两者共混可以取长补短，获得综合性能较为理想的PBT/PET合金。但PBT/PET合金存在热变形温度低、收缩率大、对缺口敏感、阻燃性不好等缺点，极大的限制了其应用，因此，有必要对合金进行改性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 20%～50%、PET 20%～50%、碳纤维10%～25%、复配型无卤阻燃剂10%～20%、增韧剂5%～15%、复合成核剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%、稳定剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～2%。

所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g。

所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g。

所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟，然后用水冲洗、烘干。

所述的复配型无卤阻燃剂为聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和氢氧化镁20wt%三者混合的复配物，其中氢氧化镁表面经过硅烷偶联剂改性处理、且改性后的粒径小于2μm。

所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）。

所述的复合成核剂为苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物的复配物。

所述的抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物。

所述的稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺（EBS）中的一种。

上述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金的制备方法，包括以下步骤：

（1）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，待用；

（2）碳纤维表面氧化处理：将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；

（3）按重量配比称取聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和表面经过硅烷偶联剂改性处理后粒径小于2μm的氢氧化镁20wt%，加入高速混合机中混合均匀后，出料制得复配型无卤阻燃剂，然后在60℃～80℃下干燥30～45分钟，待用；

（4）按重量配比称取干燥的PBT、PET和复配型无卤阻燃剂，加入高速混合机中充分混合2～5分钟，然后再加入按重量配比称取的增韧剂、复合成核剂、抗氧剂、稳定剂和润滑剂，继续混合5～30分钟，使混合均匀后出料；

（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（2）制得表面经过氧化处理的碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明制得的PBT/PET合金不仅综合了PBT和PET各自的优点，而且使用碳纤维增强显著提高了合金的强度、刚度、耐热性和耐腐蚀性等，使其具有非常高的比强度和非常优异的电气性能，同时通过复配型无卤阻燃剂共混改性，达到了高效、安全、低烟、无毒和UL94 V-0等级的阻燃效果，因此，本发明具有很好的应用前景。

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：

一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 30%、PET 26%、碳纤维15%、复配型无卤阻燃剂15%、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）10%、苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物1%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物1%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5%、硬脂酸钙1.5%。其中，所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g；所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g；所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟，然后用水冲洗、烘干；所述的复配型无卤阻燃剂为聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和氢氧化镁20wt%三者混合的复配物，其中氢氧化镁表面经过硅烷偶联剂改性处理、且改性后的粒径小于2μm。

制备方法：（1）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，待用；（2）碳纤维表面氧化处理：将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；（3）按重量配比称取聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和表面经过硅烷偶联剂改性处理后粒径小于2μm的氢氧化镁20wt%，加入高速混合机中混合均匀后，出料制得复配型无卤阻燃剂，然后在60℃～80℃下干燥30～45分钟，待用；（4）按重量配比称取干燥的PBT、PET和复配型无卤阻燃剂，加入高速混合机中充分混合2～5分钟，然后再加入按重量配比称取的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）、苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和硬脂酸钙，继续混合5～30分钟，使混合均匀后出料；（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（2）制得表面经过氧化处理的碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。

实施例2：

一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其组分按质量百分数配比为：PBT 33%、PET 33%、碳纤维15%、复配型无卤阻燃剂10%、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）5%、苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物的复配物1%、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物1%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.5%、乙撑双硬酯酰胺（EBS）1.5%。其中，所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g；所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g；所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟，然后用水冲洗、烘干；所述的复配型无卤阻燃剂为聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和氢氧化镁20wt%三者混合的复配物，其中氢氧化镁表面经过硅烷偶联剂改性处理、且改性后的粒径小于2μm。

制备方法：（1）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，待用；（2）碳纤维表面氧化处理：将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；（3）按重量配比称取聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和表面经过硅烷偶联剂改性处理后粒径小于2μm的氢氧化镁20wt%，加入高速混合机中混合均匀后，出料制得复配型无卤阻燃剂，然后在60℃～80℃下干燥30～45分钟，待用；（4）按重量配比称取干燥的PBT、PET和复配型无卤阻燃剂，加入高速混合机中充分混合2～5分钟，然后再加入按重量配比称取的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）、苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物的复配物、抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙撑双硬酯酰胺（EBS），继续混合5～30分钟，使混合均匀后出料；（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（2）制得表面经过氧化处理的碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PBT 20%～50%、PET 20%～50%、碳纤维10%～25%、复配型无卤阻燃剂10%～20%、增韧剂5%～15%、复合成核剂0.1%～1%、抗氧剂0.1%～1%、稳定剂0.1%～1%、润滑剂0.1%～2%。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g。

3.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征粘度为0.7～1.1dL/g。

4.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的碳纤维为表面经过氧化处理的碳纤维，其具体方法为将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟，然后用水冲洗、烘干。

5.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的复配型无卤阻燃剂为聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和氢氧化镁20wt%三者混合的复配物，其中氢氧化镁表面经过硅烷偶联剂改性处理、且改性后的粒径小于2μm。

6.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-GMA）。

7.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的复合成核剂为苯甲酸钠与乙烯-甲基丙烯酸钠离子聚合物的复配物。

8.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1076与抗氧剂168的复配物。

9.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金，其特征在于，所述的稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

10.根据权利要求1所述的碳纤维增强和环保阻燃的PBT/PET合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，PET在130℃～150℃下干燥3～4小时，待用；

（2）碳纤维表面氧化处理：将70wt%硝酸、20wt%高锰酸钾和10wt%双氧水进行混合配制、并加水调配到浓度为50%～60%溶液，然后将其加热到60℃～90℃，再加入碳纤维浸泡处理，在40℃～90℃的反应温度下，浸泡处理30～60分钟后，取出碳纤维，用水充分冲洗，然后在80℃～120℃温度下烘干，即得表面经过氧化处理的碳纤维，待用；

（3）按重量配比称取聚苯基膦酸二苯砜酯40wt%、聚硅氧烷40wt%和表面经过硅烷偶联剂改性处理后粒径小于2μm的氢氧化镁20wt%，加入高速混合机中混合均匀后，出料制得复配型无卤阻燃剂，然后在60℃～80℃下干燥30～45分钟，待用；

（4）按重量配比称取干燥的PBT、PET和复配型无卤阻燃剂，加入高速混合机中充分混合2～5分钟，然后再加入按重量配比称取的增韧剂、复合成核剂、抗氧剂、稳定剂和润滑剂，继续混合5～30分钟，使混合均匀后出料；

（5）将步骤（4）的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将步骤（2）制得表面经过氧化处理的碳纤维按重量配比称取、并从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，调整双螺杆挤出机的主侧喂料口转速以均匀碳纤维含量，通过双螺杆挤出机熔融混炼挤出、冷却造粒，即得成品。