CN105219040A - 一种无卤阻燃增强pbt复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5-10份,硅酸钠3-5份,季戊四醇硬脂酸酯5-10份,乙撑双硬脂酸酰胺3-8份,无卤复合阻燃剂10-40份,增韧剂5-15份。该无卤阻燃增强PBT复合材料采用无卤阻燃材料,达到了良好的阻燃效果,同时具有较高的机械性能,能够完全满足电子电器、家电、接插件等无卤环保化、小型化、复杂化、稳定化精密注塑等的种种需求。

Description

一种无卤阻燃增强PBT复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料领域,涉及PBT复合材料,具体而言涉及一种无卤阻燃增强PBT复合材料。
背景技术
在PBT工程塑料中需要添加阻燃剂来改进PBT阻燃性。长期以来,阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)改性工程塑料通常选用溴系阻燃剂,选用溴系阻燃剂的改性PBT具有阻燃效率高、阻燃效果好等优点。但是溴系阻燃剂中含有环境关联物质,对环境可能造成不良影响。随着欧盟RoHS指令和REACH法规的颁布、执行,消费者对改性PBT产品中阻燃剂的种类提出了越来越多的限制要求,由此很多改性PBT生产厂家积极开发无卤阻燃改性PBT产品。
无卤阻燃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,影响了产品的应用。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
本发明提供一种无卤阻燃增强PBT复合材料,采用无卤阻燃材料,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,本发明提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5-10份,硅酸钠3-5份,季戊四醇硬脂酸酯5-10份,乙撑双硬脂酸酰胺3-8份,无卤复合阻燃剂10-40份,增韧剂5-15份。
在本发明一个具体的实施方式中,所述的无卤阻燃增强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,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯5份,乙撑双硬脂酸酰胺3份,无卤复合阻燃剂20份,增韧剂5份。
在本发明一个具体的实施方式中,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅8份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯10份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,无卤复合阻燃剂30份,增韧剂10份。
在本发明一个具体的实施方式中,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5份,硅酸钠3份,季戊四醇硬脂酸酯5份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,无卤复合阻燃剂30份,增韧剂6份。
在本发明一个具体的实施方式中,所述的无卤阻燃增强PBT复合材料中无卤复合阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、甲基膦酸二甲酯和氢氧化铝的组合。
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、甲基膦酸二甲酯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,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯5份,乙撑双硬脂酸酰胺3份,三聚氰胺聚磷酸盐8份,甲基膦酸二甲酯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,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅8份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯10份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,三聚氰胺聚磷酸盐12份,甲基膦酸二甲酯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,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5份,硅酸钠3份,季戊四醇硬脂酸酯5份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,三聚氰胺聚磷酸盐12份,甲基膦酸二甲酯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,所述的无卤阻燃增强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,所述的无卤阻燃增强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,提供一种无卤阻燃增强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,二氧化硅8份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯10份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,三聚氰胺聚磷酸盐12份,甲基膦酸二甲酯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,所述的无卤阻燃增强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,所述的无卤阻燃增强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,所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中成核剂为硬脂酸钠。
本发明的无卤阻燃增强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、甲基膦酸二甲酯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、二氧化硅、硅酸钠、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、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。
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明的无卤阻燃增强PBT复合材料。
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
二氧化硅 5 8 5 5 -- 5 5 5
硅酸钠 5 5 3 5 5 -- 5 5
季戊四醇硬脂酸酯 5 10 5 5 5 5 -- 5
乙撑双硬脂酸酰胺 3 8 8 3 3 3 3 --
无卤复合阻燃剂 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:
一种无卤阻燃增强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
二氧化硅8份
硅酸钠5份
季戊四醇硬脂酸酯10份
乙撑双硬脂酸酰胺8份
三聚氰胺聚磷酸盐12份
甲基膦酸二甲酯12份
氢氧化铝6份
增韧剂10份。
对比例6:
一种无卤阻燃增强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
二氧化硅8份
硅酸钠5份
季戊四醇硬脂酸酯10份
乙撑双硬脂酸酰胺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:
一种无卤阻燃增强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
二氧化硅8份
硅酸钠5份
季戊四醇硬脂酸酯10份
乙撑双硬脂酸酰胺8份
甲基膦酸二甲酯24份
氢氧化铝6份
增韧剂10份。
对比例8:
一种无卤阻燃增强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
二氧化硅8份
硅酸钠5份
季戊四醇硬脂酸酯10份
乙撑双硬脂酸酰胺8份
三聚氰胺聚磷酸盐15份
甲基膦酸二甲酯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,可以得出本发明的无卤复合阻燃剂能提高复合材料的性能。
实施例3
一种无卤阻燃增强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,二氧化硅8份,硅酸钠5份,季戊四醇硬脂酸酯10份,乙撑双硬脂酸酰胺8份,三聚氰胺聚磷酸盐12份,甲基膦酸二甲酯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140℃下烘3小时,控制水分<0.05%以下;
(2)将三聚氰胺聚磷酸盐、甲基膦酸二甲酯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、二氧化硅、硅酸钠、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺、增韧剂、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。
经测试所的产品拉伸强度达145MPa,热变形温度达235℃。

Claims (9)

1.一种无卤阻燃增强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,二氧化硅5-10份,硅酸钠3-5份,季戊四醇硬脂酸酯5-10份,乙撑双硬脂酸酰胺3-8份,无卤复合阻燃剂10-40份,增韧剂5-15份。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃增强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所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中无卤复合阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐、甲基膦酸二甲酯和氢氧化铝的组合。
4.根据权利要求3所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中三聚氰胺聚磷酸盐、甲基膦酸二甲酯和氢氧化铝的重量比为2:2:1。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,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。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,还包含抗氧剂、润滑剂、成核剂、着色剂。
7.根据权利要求6所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中抗氧剂为亚磷酸酯和2,6-二叔丁基酚。
8.根据权利要求6所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中润滑剂为微晶石蜡和聚乙烯蜡。
9.根据权利要求6所述的无卤阻燃增强PBT复合材料,其中成核剂为硬脂酸钠。
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