CN105219039B - 一种高灼热丝阻燃增强pbt复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯40‑80份，无碱玻璃纤维10‑50份，氮化硼3‑5份，有机膨润土5‑10份，碳酸钙10‑15份，芥酸酰胺0.5‑3份，对苯醌3‑8份，复合阻燃剂10‑40份，增韧剂5‑15份。该高灼热丝阻燃增强PBT复合材料采用复合阻燃材料以及特定的填料，达到了良好的阻燃效果，同时具有较高的机械性能，在电子电气、汽车、家电等领域具有极为广阔的应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及PBT复合材料，具体而言涉及一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二酯（PBT)是一种结晶、线型饱和聚酯。它具有优异的力学性能、电学性能、耐化学腐蚀、易成型及吸湿率低等特点，是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，被广泛用于汽车、电子电器制造业中，用于制造力学强度要求较高的零件和耐热、耐冲击、耐磨擦的零件等，已成为五大工程塑料中重要的一员。然而，纯PBT树脂也存在着阻燃性不好、机械强度不高、缺口冲击强度低、热变形温度不高等缺点，从而限制其在某些领域的应用。因此目前，PBT中约有80%是经过改性的品种，而且绝大部分是阻燃增强PBT材料。目前要求阻燃增强PBT通过欧盟IEC60695标准的要求越来越普遍，即要能达到750℃、2秒内熄灭的要求。
阻燃PBT产品的实现方式主要有添加无机矿物阻燃剂、磷氮系阻燃体系和红磷阻燃体系等三种主要方式。其中无机矿物阻燃剂主要有氢氧化镁、氢氧化铝，通过大量填充以上两种物质达到产品阻燃的效果。但是由于添加了大量无机物质，使得无机矿物粉与树脂基体材料间相容性变差，造成最终产品的物理机械性能下降很大。红磷阻燃体系虽然可以部分解决添加量大、产品性能下降的问题，但是由于红磷在加工过程中会产生腐蚀性有毒气体、红磷产品调色性差、红磷燃点较低等原因限制了红磷阻燃产品的用途。
复合阻燃剂由于不同阻燃剂之间作用力可以相对消弱同种阻燃剂的自聚力或聚集力，掺混过程中易于进行能量传输而形成良好的分散，充分发挥不同阻燃剂的各自优势，体现良好的堆砌作用，在达到阻燃效果的同时，大大减少使用同种阻燃剂阻燃时的用量，提高产品材料性能的同时，大大降低成本，获得更高的经济效益。
发明内容
本发明提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，采用复合阻燃材料，达到了良好的阻燃效果，同时具有较高的机械性能，制备容易、成本低。
具体的，本发明提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯40-80份，无碱玻璃纤维10-50份，氮化硼3-5份，有机膨润土5-10份，碳酸钙10-15份，芥酸酰胺0.5-3份，对苯醌3-8份，复合阻燃剂10-40份，增韧剂5-15份。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，其中无碱玻璃纤维优选经过偶联剂处理的无碱玻璃纤维。
经过偶联剂处理能有效促进玻纤与PBT树脂基体的界面结合并改善玻纤在PBT树脂中的分散，提高机械性能。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯60份，无碱玻璃纤维20份，氮化硼5份，有机膨润土5份，碳酸钙5份，芥酸酰胺5份，对苯醌3份，复合阻燃剂20份，增韧剂5份。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯50份，无碱玻璃纤维30份，氮化硼3份，有机膨润土8份，碳酸钙5份，芥酸酰胺10份，对苯醌8份，复合阻燃剂30份，增韧剂10份。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯70份，无碱玻璃纤维35份，氮化硼5份，有机膨润土5份，碳酸钙3份，芥酸酰胺5份，对苯醌8份，复合阻燃剂30份，增韧剂6份。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料中复合阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝的组合。
复合阻燃剂由于不同阻燃剂之间作用力可以相对消弱同种阻燃剂的自聚力或聚集力，掺混过程中易于进行能量传输而形成良好的分散，充分发挥不同阻燃剂的各自优势。
在本发明中，复合阻燃剂优选三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝的重量比为2:2:1。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯60份，无碱玻璃纤维20份，氮化硼5份，有机膨润土5份，碳酸钙5份，芥酸酰胺5份，对苯醌3份，三聚氰胺聚磷酸盐8份，溴化聚苯乙烯8份，氢氧化铝4份，增韧剂5份。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯50份，无碱玻璃纤维30份，氮化硼3份，有机膨润土8份，碳酸钙5份，芥酸酰胺10份，对苯醌8份，三聚氰胺聚磷酸盐12份，溴化聚苯乙烯12份，氢氧化铝6份，增韧剂10份。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯70份，无碱玻璃纤维35份，氮化硼5份，有机膨润土5份，碳酸钙3份，芥酸酰胺5份，对苯醌8份，三聚氰胺聚磷酸盐12份，溴化聚苯乙烯12份，氢氧化铝6份，增韧剂6份。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料中增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯二元共聚物的组合。
优选地，二者的配比为1:2。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料中还包含抗氧剂、润滑剂、成核剂、着色剂。
在本发明一个具体的实施方式中，提供一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯50份，无碱玻璃纤维30份，氮化硼3份，有机膨润土8份，碳酸钙5份，芥酸酰胺10份，对苯醌8份，三聚氰胺聚磷酸盐12份，溴化聚苯乙烯12份，氢氧化铝6份，增韧剂10份，抗氧剂3份，润滑剂5份，成核剂5份，着色剂1份。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料中抗氧剂为亚磷酸酯和2,6-二叔丁基酚。优选二者的重量比为1:1。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，其中润滑剂为微晶石蜡和聚乙烯蜡。优选二者的重量比为1:1。
在本发明一个具体的实施方式中，所述的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，其中成核剂为硬脂酸钠。
本发明的高灼热丝阻燃增强PBT复合材料可以按照本发明常规的方法制备。例如，包括如下步骤：
（1）将聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）在120-150℃下烘2-4小时，控制水分＜0.05%以下；
（2）将三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝超微粉碎，并通过混料机混合；
（3）将步骤（1）和步骤（2）的产物以及无碱玻璃纤维、氮化硼、有机膨润土、碳酸钙、芥酸酰胺、对苯醌、增韧剂（还可能包括抗氧剂、润滑剂、成核剂、着色剂）混合均匀，送入双螺杆挤出机，进行熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得。
本发明中重量份可以转换成任意的重量单位。
具体实施方式
实施例1： 各组分对PBT复合材料性能的影响
表1：本发明配方1-3以及对比例1-5的配方组成
| 组分(重量份) | 配方1 | 配方2 | 配方3 | 对比1 | 对比2 | 对比3 | 对比4 | 对比5 |
| PBT | 60 | 50 | 70 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 无碱玻璃纤维 | 20 | 30 | 25 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 氮化硼 | 5 | 3 | 5 | --- | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 有机膨润土 | 5 | 8 | 5 | 5 | -- | 5 | 5 | 5 |
| 碳酸钙 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | -- | 5 | 5 |
| 芥酸酰胺 | 5 | 10 | 5 | 5 | 5 | 5 | -- | 5 |
| 对苯醌 | 3 | 8 | 8 | 3 | 3 | 3 | 3 | -- |
| 复合阻燃剂 | 20 | 30 | 30 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 增韧剂 | 5 | 10 | 6 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
按照表1的配方制备各个样品；配方1-3和对比例1-5中的原材料均采用同种规格、标准，复合材料按照同种方法以同样的操作参数制备。
表2：配方1-3以及对比例1-5的PBT复合材料的性能
从表2中的数据可以得出，本发明中各组分对PBT复合材料的性能均有较大影响。
实施例2：
一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料：
聚对苯二甲酸丁二醇酯 50份
无碱玻璃纤维 30份
氮化硼 3份
有机膨润土 8份
碳酸钙 5份
芥酸酰胺 10份
对苯醌 8份
三聚氰胺聚磷酸盐 12份
溴化聚苯乙烯 12份
氢氧化铝 6份
增韧剂 10份。
对比例6：
一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料：
聚对苯二甲酸丁二醇酯 50份
无碱玻璃纤维 30份
氮化硼 3份
有机膨润土 8份
碳酸钙 5份
芥酸酰胺 10份
对苯醌 8份
三聚氰胺聚磷酸盐 24份
氢氧化铝 6份
增韧剂 10份。
对比例7：
一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料：
聚对苯二甲酸丁二醇酯 50份
无碱玻璃纤维 30份
氮化硼 3份
有机膨润土 8份
碳酸钙 5份
芥酸酰胺 10份
对苯醌 8份
溴化聚苯乙烯 24份
氢氧化铝 6份
增韧剂 10份。
对比例8：
一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料：
聚对苯二甲酸丁二醇酯 50份
无碱玻璃纤维 30份
氮化硼 3份
有机膨润土 8份
碳酸钙 5份
芥酸酰胺 10份
对苯醌 8份
三聚氰胺聚磷酸盐 15份
溴化聚苯乙烯 15份
增韧剂 10份。
实施例2和对比例6-8中的原材料均采用同种规格、标准，复合材料按照同种方法以同样的操作参数制备。
表3 实施例2和对比例6-8的PBT复合材料的性能
通过表3中的数据，可以得出本发明的复合阻燃剂能提高复合材料的性能。
实施例3
一种高灼热丝阻燃增强PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯50份，无碱玻璃纤维30份，氮化硼3份，有机膨润土8份，碳酸钙5份，芥酸酰胺10份，对苯醌8份，三聚氰胺聚磷酸盐12份，溴化聚苯乙烯12份，氢氧化铝6份，增韧剂10份，抗氧剂3份，润滑剂5份，成核剂5份，着色剂1份；其中抗氧剂为亚磷酸酯和2,6-二叔丁基酚，二者的重量比为1:1；其中润滑剂为微晶石蜡和聚乙烯蜡，二者的重量比为1:1；其中成核剂为硬脂酸钠。
包括如下步骤：
（1）将聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）在130℃下烘3小时，控制水分＜0.05%以下；
（2）将三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝超微粉碎，并通过混料机混合；
（3）将步骤（1）和步骤（2）的产物以及无碱玻璃纤维、氮化硼、有机膨润土、碳酸钙、芥酸酰胺、对苯醌、增韧剂（还可能包括抗氧剂、润滑剂、成核剂、着色剂）混合均匀，送入双螺杆挤出机，进行熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得。
经测试，所得产品的拉伸强度达148MPa，灼热丝温度达840℃。
Claims (6)
1.一种高灼热丝阻燃增强 PBT复合材料，包含下列重量份数的原料，聚对苯二甲酸丁二醇酯40-80份，无碱玻璃纤维10-50份，氮化硼3-5份，有机膨润土5-10份，碳酸钙10-15份，芥酸酰胺 0.5-3 份，对苯醌3-8份，复合阻燃剂10-40份，增韧剂5-15份；其中复合阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝的组合；其中三聚氰胺聚磷酸盐、溴化聚苯乙烯和氢氧化铝的重量比为 2:2:1；增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物和乙烯-醋酸乙烯酯二元共聚物的组合。
2.根据权利要求 1 所述的高灼热丝阻燃增强 PBT 复合材料，其中无碱玻璃纤维优选经过偶联剂处理的无碱玻璃纤维。
3.根据权利要求 1 所述的高灼热丝阻燃增强 PBT 复合材料，还包含抗氧剂、润滑剂、成核剂、着色剂。
4.根据权利要求 3 所述的高灼热丝阻燃增强 PBT 复合材料，其中抗氧剂为亚磷酸酯和2,6- 二叔丁基酚。
5.根据权利要求3所述的高灼热丝阻燃增强 PBT 复合材料，其中润滑剂为微晶石蜡和聚乙烯蜡。
6.根据权利要求3所述的高灼热丝阻燃增强 PBT 复合材料，其中成核剂为硬脂酸钠。
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