CN1060189C - 一种阻燃性聚酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种阻燃性的，可在低成型模具温度下成型的PET复合材料。它的组份包括PET、PBT树脂，聚酯一聚醚热塑弹性体，三官能团以上环氧化合物，玻璃纤维及十溴联苯醚和三氧化二锑(Sb2O3)。该PET复合材料阻燃性达到V-O级，注塑模具温度最低可达70℃，具有优良的综合力学性能。
Description
本发明涉及一种由主链中形成一个羧酸酯键的聚酯组合物，特别涉及到一种含有有机和无机配料的聚酯组合物。
1985年，JP61—213258A公开了难燃性聚酯组成物，其组份为：(wt％)
(A)PBT及PET树脂 20—85％
(B)玻璃纤维 5—60％
(C)通式为R1-O(R2-O)nCH2-CH-CH2
O
的单环氧化合物 1—15％
(D)丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物1—20％
(E)高分子型溴化阻燃剂 2—20％
(F)三氧化二锑(Sb2O3) 0．5—10％
利用该发明的PET工程塑料，模具温度需80℃，得到拉伸强度76—102MPa，冲击强度98—110J／m，HDT(1．82MPa)177—200℃，综合性能不理想。
1985年公开的另一个专利JP61—285250，使用了至少含2个环氧基的多官能环氧化合物作阻燃PET的改性助剂。该技术需模具温度80℃，达到拉伸强度127—138MPa，冲击强度75—105J／m。
本发明的目的是克服已有阻燃聚酯中抗张强度低，模具温度高的缺点，通过综合考虑各助剂之间的匹配，而提供一种易结晶，具有阻燃性和优异综合力学性能的PET树脂复合材料。
本发明中PET树脂组合物的组份为：(重量百分数)
1、PET树脂[η]=0．65±0．02dl／g 40—60％
2、PBT树脂[η]=0．9—1．6dl／g 2—10％
3、聚酯—聚醚热塑弹性体
[η]=1．0—3．0dl／g 2—10％
4、三官能团或四官能团环氧化合物 0．1—2％
5、十溴联苯醚 3—15％
6、三氧化二锑 2—10％
7、玻璃纤维 20—40％
上述的PET树脂用量择优选择为40—50％。
上述PBT树脂用量为5—10％时较好。
上述的聚酯—聚醚热塑弹性体为聚酯—聚醚无规多嵌段共聚物，其中聚酯为PET或PBT，聚醚为聚四亚甲基醚。聚酯段与聚醚段(硬段与软段)的比例为40／60或21／79，聚醚段分子量为1000—2000。
聚酯—聚醚热塑弹性体在本技术中具有结晶促进剂和加工稳定剂作用。其用量以2—6％为最好，太少难以发挥作用。量太多，又会影响材料力学性能。
上述的三官能团或四官能团环氧化合物为4，5—环氧环已烷—1，2二甲酸二缩水甘油酯或四缩水甘油醚4，4′—二氨基二苯甲烷，其用量为0．3—1％时，可得材料最佳的加工性能及力学性能。
本发明使用十溴联苯醚作阻燃剂，三氧化二锑Sb2O3为助阻燃剂，十溴联苯醚用量为4—10％，Sb2O3用量为3—7％时二者以一定比例配合效果最好。太低阻燃效果不好，太高则影响综合力学性能。
上述的玻璃纤维可以是经甲基丙烯酸氯化铬络合物(沃兰)处理的，或用含KH550与环氧树脂的涂敷液处理的，或用KH560处理后再用水溶性环氧树脂处理的。其中第三种的效果更好。
本发明阻燃PET复合材料的制备方法是按下述步骤进行：
先将40—50％干燥的PET，5—10％的PBT与2—6％的聚酯—聚醚弹性体充分混合后，再均匀混入0．3—1％的环氧化合物，然后再混入3—15％的十溴联苯醚及2—10％的三氧化二锑，20—40％的玻璃纤维，加入双螺杆挤塑机中共混挤出。共混条件为加工温度220—270℃，转速100—200rpm，产物经切粒，充分干燥后，在螺杆注塑机上制备标准力学性能测试样条，注塑压力60—80MPa，料筒温度240—270℃，模具温度70—80℃，注塑周期40—60s。样条的力学性能按国家标准进行测试。样条的阻燃性能，按美国UL94燃烧性试验法测定。
本发明所用的稳定剂，加工助剂，助结晶剂，阻燃剂与助阻燃剂等，以合适的比例相互配合，协同作用，使得利用本发明制备的PET树脂复合材料具有以下优良性能：
1、良好的加工稳定性
在本阻燃PET树脂复合物中，各种加工助剂的配合使用，使得PET自身具备了良好的加工稳定性，以PET的[η]作为衡量PET稳定性的标准，将PET及改性组份PBT、聚酯—聚醚弹性体、环氧树脂在共混器中共混20分钟，测得[η]仍没有下降，这就保证了整个阻燃PET复合物的加工稳定性，表现为在双螺杆挤出机上有很好的工艺适应性，稳定性与重现性，能连续生产。
2、低的成型模具温度
本发明的组份中有Sb2O3和聚酯—聚醚弹性体。在本发明各组份的合适匹配协同作用下，作为助阻燃剂的Sb2O3实际上对PET熔体的结晶产生了成核作用。作为组份之一的聚酯—聚醚弹性体与PET相容，其分子链有较好的柔顺性，能降低PET链段扩散的自由能，从而提高PET低温区的结晶能力。在本发明的组成中，在上述两组份的共同作用下，PET结晶的成核速率与生长速率都被提高了，PET在高温区和低温区的结晶速率都被加快，从而使本发明的材料在70—80℃的模具温度便可成型，最低可到70℃。
3、阻燃性
本阻燃PET复合材料的阻燃性采用UL94燃烧试验法测试，在该方法目前已实施的测试等级HB，V—2，V—1，V—0级中，V—O级为最高阻燃等级。
该测试方法是将具有标准尺寸的试样垂直固定，在其下边缘一定距离处用指定燃烧器燃烧10秒钟后移开，当试样燃烧停止后，再次在试样下边缘施加火焰10秒钟后撤火，仔细观测每次撤火后试样的燃烧持续时间及第二次撤火后无焰时余辉持续时间及试样是否烧到标准线处，有无滴落火星并是否点燃下置一定距离的脱脂棉块。根据所测时间及观测到的现象确定燃烧等级。
本发明的PET组合物的阻燃性每根试样二次持续燃烧时间均不超过10秒，五根试样点火10次，累计燃烧时间未超过50秒，每根试样第二次点火后无焰燃烧(余辉)未超过30秒，每根试样均未烧到标准线处，并没有致使脱脂棉着火的滴落物，全部达到V—O级。
4、优良的综合性能
本发明的PET树脂复合物并不因为含有阻燃剂与助阻燃剂而降低了其它性能。如拉伸强度达140～160MPa，弯曲强度达190～225MPa，冲击强度达80J／m，热变形温度达231℃等。
实施例1、
4．25kg(46．2％)PET在脱湿干燥机中160℃干燥6小时，0．5kg(5．4％)PBT．0．25Kg(2．7％)聚酯—聚醚弹性体，15g(0．2％)4，5—环氧环已烷—1，2—二甲酸二缩水甘油酯。0．5kg(5．4％)十溴联苯醚，0．35kg(3．8％)三氧化二锑，在真空烘箱中100℃干燥6—8小时，玻璃纤维在90℃鼓风烘箱中干燥6—8小时。先将PET、PBT、聚酯—聚醚热塑弹性体混合均匀，再将环氧树脂均匀混入粒料中，然后与十溴联苯醚，三氧化二锑充分混合，送入双螺杆挤塑机。玻璃纤维由专门加料口加入。控制螺杆转速及玻璃纤维股数使玻璃纤维在组合物中含量为36％(wt％)。螺杆转速130rpm。加工温度220—270℃，挤出样条经水冷后切粒。粒料在鼓风烘箱中80℃干燥6小时后注塑成型，注塑温度240—270℃，注塑压力60—80MPa，模具温度70℃，实施例1性能见表2。
实施例2、
按实例1的操作方法，用下面配方制备阻燃PET树脂。
PET 50．6％
PBT 6．0％
聚酯—聚醚热塑弹性体 3．0％
4，5—环氧环已烷—1，2二甲酸二缩 0．2％
水甘油酯
十溴联苯醚 6．0％
三氧化二锑(Sb2O3) 4．2％
玻璃纤维 30．0％
其性能见表2。表二、实施例1，例2力学性能
| 性能 实施例1 实施例2 |
| 拉伸强度，MPa 149 154弯曲强度，MPa 207 194Izod缺口冲击强度，J／m 66 79热变形温度(1．82MPa)，℃ 218 215阻燃性 V—O V—O |
| 模具温度，℃ 70 70 |
Claims (10)
1、一种聚酯(PET)复合材料包括PET树脂，聚酯—聚醚热塑弹性体，玻璃纤维，其特征在于所述的复合材料的原料组分和含量(重量百分数)如下：
(1)PET树脂[η]=0．65±0．02dl／g 40—60％
(2)聚对苯二甲酸丁二酯树脂[η]=0．9—1．6dl／g 2—10％
(3)聚酯—聚醚热塑弹性体
[η]=1．0—3．0dl／g 2—10％
(4)三官能团或四官能团环氧化合物 0．1—2％
(5)十溴联苯醚 3—15％
(6)三氧化二锑 2—10％
(7)玻璃纤维 20—40％
2、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的PET树脂用量为40-50％。
3、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的聚对苯二甲酸丁二酯树脂用量为5—10％。
4、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的聚酯—聚醚热塑弹性体为聚酯-聚醚无规多嵌段共聚物，聚酯段与聚醚段的比例为40∶60。
5、根据权利要求1或4所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的聚酯—聚醚热塑弹性体用量为2—6％。
6、根据利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的三官能团或四官能团环氧化合物含量为0．3—1％。
7、根据利要求1或6所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的三官能团或四官能团环氧化合物为4，5—环氧环已烷—1，2二甲酸二缩水甘油酯或四缩水甘油醚4，4′—二氨基二苯甲烷。
8、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的十溴联苯醚含量为4—10％。
9、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料，其特征在于所述的三氧化二锑含量为3—7％。
10、根据权利要求1所述的一种聚酯(PET)复合材料的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：
先将40—60％的PET，2—10％的聚对苯二甲酸丁二酯与2—6％的聚酯—聚醚弹性体充分混合后，再均匀混入0．3—1％的环氧化合物，然后再混入4—10％的十溴联苯醚、3—7％的三氧化二锑和20—40％的玻璃纤维在220—270℃，转速100—200rpm的双螺杆挤出机中共混挤出、切粒。
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