CN106084686A - 充电桩cti高灼热丝pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料，其由下述按照重量份数计算的组分组成：PBT树脂34.3~69.4份；阻燃剂10~20份；阻燃协效剂3~10份；增韧剂2~4份；热稳定剂0.3~1份；润滑剂0.3~0.7份；玻璃纤维15~30份；本发明针对现有阻燃PBT电子电器产品在250V或更高电压下形成漏电痕迹、850℃灼热丝易起燃的使用局限性，提供一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料。

Description

充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，改性后的PBT复合材料主要用于无人值守充电桩和低压电子电器产品中。
背景技术
欧盟国际电工协会(IEC)的阻燃测试评价方法---灼热丝阻燃测试标准(IEC60695)在日常生活越来越受到人们的重视，在家用电器安全标准IEC60335中要求：长期无人值守电器所用塑料产品的阻燃性必须满足UL94V0级别和灼热丝起燃温度达到750℃灼热丝接触材料30秒内不起燃或者燃烧时间≤2秒。
一般而言，阻燃增强PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutyleneterephthalate，简称PBT)的相对漏电起痕指数(Comparative Tracking Index，简称CTI)和灼热丝不起燃温度很难达到平衡，增强PBT漏电起痕指数高时，灼热丝起燃温度一般较低,没有添加阻燃剂或无卤阻燃增强PBT的灼热丝起燃温度较低，在没有添加特殊添加剂时750℃灼热丝非常容易起燃。在添加普通溴系阻燃剂和三氧化二锑后，增强PBT材料的灼热丝不起燃温度大幅度提升，可以达到750℃灼热丝不起燃，但是材料的漏电起痕指数只能达到175V。国内能做高灼热丝(750℃以上)不起燃增强PBT材料性能优异的厂家有南通东方、江苏三房巷、上海锦湖日丽、顺德顺炎、广州聚赛龙等。上海锦湖日丽公司还申请了专利《一种高灼热丝环保阻燃增强PBT/ABS合金材料及其制备方法》，顺德顺炎公司申请了《一种850度灼热丝不起燃的阻燃增强PBT塑料及其制备方法》。国外克莱恩公司研发出无卤阻燃剂OP1240后，使得同时能满足高漏电起痕指数和高灼热丝不起燃PBT增强材料生产变成了可能，可是合成无卤阻燃剂OP1240成本高昂，且使用OP1240生产无卤阻燃剂的增强PBT产品工艺要求非常苛刻，稍有不慎，塑胶粒子容易变成灰色，即使生产工艺条件合理，在完成生产订单后因阻燃剂残留在螺杆中没有及时清理，无卤阻燃剂也容易碳化变成灰色。因而使用无卤阻燃剂OP1240增强PBT材料在低压电器产品中的使用得到了限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，克服现有技术中充电桩用PBT复合材料的缺陷，提供一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料及其制备方法，提供一种工艺简单且生产过程可控、操作方便的高CTI、高灼热丝不起燃(850℃)PBT增强专用复合材料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料，其由下述按照重量份数计算的组分组成：
所述PBT树脂由1,4-丁二醇与对苯二甲酸缩聚合而成；
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配物；
所述阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌的复配物；
所述增韧剂为聚烯烃弹性体(POE)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(E516)；
所述的热稳定剂为N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；
所述的润滑剂为脂肪酸酰胺；
所述的玻璃纤维为长玻纤，热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱，长玻纤直径为3～5微米。
为了解决上述技术问题，本发明还提出以下技术方案：所述的充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取PBT树脂34.3～69.4份、阻燃剂10～20份、阻燃协效剂3～10份、增韧剂2～4份、热稳定剂0.3～1份、润滑剂0.3～0.7份、玻璃纤维15～30份；
步骤2：将PBT树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；
步骤3：然后将步骤2混好的原料与玻璃纤维掺混均匀形成混合料，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为180～240℃，二区温度为180～240℃，三区温度为180～240℃，四区温度为180～220℃，五区180～220℃，混合料在螺杆中输送时间为20～40秒钟。
所用PBT树脂为特性粘度为(0.98～1.02dL/g)中粘度树脂，为台湾长春生产1100-211M。
所用阻燃剂十溴二苯乙烷寿光卫东化工有限公司生产的RDT-3,阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)为浙江万盛生产WSFR-TPP,阻燃剂三聚氰胺磷酸盐(MPP)为四川省精细化工研究设计院生产MPP-A。
所用阻燃协效剂三氧化二锑为湖南辰州矿股份有限公司生产，锑含量为99.8％，阻燃协效剂硼酸锌为山东淄博五维实业生产的无水硼酸锌ZB700。
所用增韧剂为宁波能之光新材料科技有限公司生产的熔融的聚烯烃弹性体(POE)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(E516)，其他增韧剂效果较差，且需要添加的份量较大，对阻燃和耐热有影响。
上述热稳定剂为巴斯夫的抗氧剂1010(N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)。此热稳定剂在PBT制品中的热稳定效果非常好。
上述配方中的润滑剂为江苏兴泰国光生产的TAF-1。
所用玻璃纤维为巨石集团生产的988A，单丝直径为14微米。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：
本发明采用市售PBT树脂，添加增韧剂、阻燃剂、阻燃协效剂、润滑剂、热稳定剂等助剂对普通PBT树脂进行改性处理；其中添加增韧剂可使复合材料在打螺钉时不开裂，提供材料使用过程应具备的韧性；热稳定剂可抑制低压电器产品在使用过程中高温或高湿环境中不发黄；润滑剂使制品表面光洁，不产生浮纤；阻燃剂和阻燃协效剂能满足低压电子电器产品应具备的阻燃性能。上述助剂均为市售商品，无需特殊制备或处理，降低了生产成本，使制得的产品极具竞争优势。
本发明制备生产工艺简单可控，生产易操作。
本发明专利使用原材料全是市场上通用，且生产工艺简单，生产出的塑胶粒料能同时满足高CTI(350～400V)和高灼热丝不起燃(850℃)两大苛刻条件，现在已经广泛使用在充电桩和低压电子电器产品中。
具体实施方式
本发明提出一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料，其由下述按照重量份数计算的组分组成：
所述PBT树脂由1,4-丁二醇与对苯二甲酸缩聚合而成。
所用PBT树脂为特性粘度为(0.98～1.02dL/g)中粘度树脂，为台湾长春生产1100-211M。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配物；
所用阻燃剂十溴二苯乙烷寿光卫东化工有限公司生产的RDT-3,阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)为浙江万盛生产WSFR-TPP,阻燃剂三聚氰胺磷酸盐(MPP)为四川省精细化工研究设计院生产MPP-A。
所述阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌的复配物。
所用阻燃协效剂三氧化二锑为湖南辰州矿股份有限公司生产，锑含量为99.8％，阻燃协效剂硼酸锌为山东淄博五维实业生产的无水硼酸锌ZB700。
所用增韧剂为宁波能之光新材料科技有限公司生产的熔融的聚烯烃弹性体(POE)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(E516)，其他增韧剂效果较差，且需要添加的份量较大，对阻燃和耐热有影响。
所述的热稳定剂为N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。
所用热稳定剂为巴斯夫的抗氧剂1010(N，N'-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)，此热稳定剂在PBT制品中的热稳定效果非常好。
所述的润滑剂为脂肪酸酰胺。
所用的的润滑剂为江苏兴泰国光生产的TAF-1。
所述的玻璃纤维为长玻纤，热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱，长玻纤直径为3～5微米。
所用的玻璃纤维为巨石集团生产的988A，单丝直径为14微米。
所述的充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取PBT树脂34.3～69.4份、阻燃剂10～20份、阻燃协效剂3～10份、增韧剂2～4份、热稳定剂0.3～1份、润滑剂0.3～0.7份、玻璃纤维15～30份；
步骤2：将PBT树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；
步骤3：然后将步骤2混好的原料与玻璃纤维掺混均匀形成混合料，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为180～240℃，二区温度为180～240℃，三区温度为180～240℃，四区温度为180～220℃，五区180～220℃，混合料在螺杆中输送时间为20～40秒钟。
制备实施例1
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)34.3份、热稳定剂(GX2921)0.3份、增韧剂(E516)3份、润滑剂(TAF)0.3份、阻燃剂18份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)12份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)3份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)3份组成)、阻燃协效剂3份(由三氧化二锑1份、硼酸锌2份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与15份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃，停留时间为30秒钟。
制备实施例2
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)48.2份、热稳定剂(GX2921)0.5份、增韧剂(E516)2份、润滑剂(TAF)0.4份、阻燃剂18份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)12份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)3份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)3份组成)、阻燃协效剂10份(由三氧化二锑4份、硼酸锌6份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与25份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃，停留时间为30秒钟。
制备实施例3
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)53.4份、热稳定剂(GX2921)0.3份、增韧剂(E516)3份、润滑剂(TAF)0.3份、阻燃剂10份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)2份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)3份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)5份组成)、阻燃协效剂5份(由三氧化二锑1份、硼酸锌4份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与30份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃，停留时间为30秒钟。
制备实施例4
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)69.4份、热稳定剂(GX2921)0.8份、增韧剂(E516)4份、润滑剂(TAF)0.5份，阻燃剂16份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)12份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)2份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)2份组成)、阻燃协效剂5份(由三氧化二锑1份、硼酸锌4份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与25份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃
制备实施例5
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)53.4份、热稳定剂(GX2921)0.3份、增韧剂(E516)3份、润滑剂(TAF)0.3份、阻燃剂20份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)12份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)4份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)4份组成)、阻燃协效剂10份(由三氧化二锑2份、硼酸锌8份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与20份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃
制备实施例6
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)58.5份、热稳定剂(GX2921)1份、增韧剂(E516)3份、润滑剂(TAF)0.7份，阻燃剂20份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)11份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)4份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)5份组成)、阻燃协效剂5份(由三氧化二锑2份、硼酸锌3份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与25份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃。
制备实施例7
选用以下重量份数的原料：PBT树脂(1100-211M)53.4份、热稳定剂(GX2921)0.3份、增韧剂(E516)2份、润滑剂(TAF)0.3份，阻燃剂20份(由十溴二苯乙烷(RDT-3)12份、磷酸三苯酯(WSFR-TPP)3份、三聚氰胺磷酸盐(MPP-A)5份组成)、阻燃协效剂8份(由三氧化二锑5份、硼酸锌3份组成)；
在中速搅拌机中混合5分钟，再与25份的988A玻纤掺混，经过熔融温度为180～220℃双螺杆挤出机挤出，造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为：一区180℃，二区220℃，三区220℃，四区210℃，五区210℃，六区200℃，七区200℃。
性能评价方式及实行标准
将上述7个实施例完成造粒的粒子在120-130℃的鼓风烘箱中干燥3—4小时，再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样，制样过程中保持模温在70--100℃之间。
1、拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。，试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min。
2、缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm。
3、阻燃性能按照GB/T 4609-84标准进行检验.(mm)：(125±5)×(13±0.5)×(1.5±0.1)。
4、灼热丝不起燃样条取拉伸样条一部分，因为灼热丝起燃样条厚度不小于3mm。
5、漏电起痕指数样条取拉伸样条一部分，因测试漏电起痕指数样条厚度不小于3mm。
实施例1-7制成的复合材料性能表
在本专利中阻燃剂的使用是不定量应用的，随着阻燃剂、阻燃协效剂用量的变化，CTI和灼热丝起燃温度也随着变化。从实验数据中可以得出，三氧化二锑含量越高，灼热丝不起燃温度越低，三氧化二锑含量为1％时，灼热丝不起燃温度可以达到800℃以上，但是随着WSFR-TPP含量的增大，灼热丝不起燃温度升高，这是因为WSFR-TPP在塑胶起燃前带走了大量热量，阻隔了氧气的进入，从而提高了灼热丝不起燃温度。
从上面的综合性能(在满足了高CTI和高灼热丝不起燃温度两个重要指标后再考虑材料的机械性能：拉伸强度和缺口冲击强度)，实施例5数据最好，为本发明的核心数据。

Claims (2)

1.一种充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料，其特征在于，其由下述按照重量份数计算的组分组成：
PBT树脂 34.3~69.4份；
阻燃剂 10~20份；
阻燃协效剂 3~10份；
增韧剂 2~4份；
热稳定剂 0.3~1份；
润滑剂 0.3~0.7份；
玻璃纤维 15~30份；
所述PBT树脂由1,4-丁二醇与对苯二甲酸缩聚合而成；
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯、三聚氰胺聚磷酸盐复配物；
所述增韧剂为聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯；
所述阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌的复配物；
所述的热稳定剂为N，N'-双-（3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺；
所述的润滑剂为脂肪酸酰胺；
所述的玻璃纤维为长玻纤，热塑性塑料用无碱合股无捻粗纱，长玻纤直径为3~5微米。
2.一种制备如权利要求1所述的充电桩CTI高灼热丝PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照重量份数称取PBT树脂34.3~69.4份、阻燃剂10~20份、阻燃协效剂3~10份、增韧剂2~4份、热稳定剂0.3~1份、润滑剂0.3~0.7份、玻璃纤维15~30份；
步骤2：将PBT树脂、阻燃剂、阻燃协效剂、增韧剂、热稳定剂、润滑剂在中速混合器中混合3-7分钟；
步骤3：然后将步骤2混好的原料与玻璃纤维掺混均匀形成混合料，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；双螺杆挤出机工艺条件为：双螺杆挤出机一区温度为180~240℃，二区温度为180~240℃，三区温度为180~240℃，四区温度为180~220℃，五区180~220℃，混合料在螺杆中输送时间为20~40秒钟。
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