CN107227002B - 一种高灼热丝起燃温度、高cti玻纤增强pbt/pa合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高灼热丝起燃温度、高cti玻纤增强pbt/pa合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高灼热丝起燃温度、高CTI玻纤增强PBT/PA合金材料，其由以下组分按重量分数制成：PBT16.5‑55.5%、聚酰胺0‑10%、玻璃纤维10‑30%、复配阻燃剂20‑25%、协效阻燃剂4‑7%、相容剂3‑5%、增韧剂3‑5%、抗氧剂0.1‑0.5%、润滑剂0.1‑1%。本发明的材料使用溴系阻燃剂与红磷母粒复配，并与复配协效阻燃剂共同使用；可以达到UL94 V0等级阻燃效果，同时可以使灼热丝不起燃温度达到875度，相比漏电起痕指数(CTI)可以达到425V。同时，由于引入PA6和适当的相容剂，使得基体树脂的韧性得到改善，扩大材料的应用范围。

Description

一种高灼热丝起燃温度、高CTI玻纤增强PBT/PA合金材料及其 制备方法
技术领域
本发明属于聚合物改性加工技术领域，涉及一种PBT/PA合金材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)具有力学性能优异、易快速成型、阻燃性和电性能好等优点，目前已广泛应用于电子电器、汽车、机械设备和精密仪器的零部件。以取代铜、锌、铝、及铁铸件等金属材料，酚醛树脂、醇酸树脂等热固性塑料，成为五大通用工程塑料中发展较快的一种。特别是它吸水率低、吸湿对其强度变化影响不大等优点，使其在电子电气方面、汽车工业方面得到广泛应用。但其在某些物理力学性能方面尚存在一些不足，比如对缺口敏感、缺口冲击强度低、高温下刚性差、韧性不足等也严重限制了其应用。
尼龙6(PA6)是重要的工程塑料，具有优良的力学性能、自润滑性和耐化学药品腐蚀性等，成型加工型好，广泛应用于多个领域。但PA6含有的酰胺键使得PA6的分子具有强极性，吸水率大、吸湿后材料力学稳定性和尺寸稳定性变差、电绝缘性降低等，限制了PA6在电子电气等对力学稳定性、尺寸精度以及电绝缘性要求高的行业的应用。
结合PA6与P B T的优势制备共混物，弥补各自缺陷，从而得到综合性能优良的合金材料，可用于高性能的工程塑料。但PA6和P B T的溶解度参数差别较大，是热力学不相容体系，所以在选择相容剂的时候要更加注意。
随着中国电子电器工业的迅速发展，人们对电子电器产品的安全性能日益重视，对于高灼热丝性能阻燃增强工程塑料的需求日益增长。PBT工程塑料广泛应用于电子电器元件中，如接插件、变压器、熔断器外壳、开关、继电器、节能灯、线圈骨架、连接器等。电子电器中的塑料元件在过载、短路、漏电等情况下会造成局部过热并可能引起燃烧，因此，必须降低塑料元件的着火危险程度。其中，灼热丝起燃温度(GWIT)是衡量塑料元件着火安全性的重要指标。
通常地，电子电气行业对材料大多有阻燃要求，一般要求灼热丝全程不起燃温度达750℃。早期的PBT材料通过添加大量的阻燃剂改性，灼热丝全程不起燃温度可达到750℃。随着社会的发展，电子产品越来越趋向于高端发展，欧洲电子产品对PBT材料的标准又提高了一个台阶，对灼热丝不起燃温度由原来的750℃上升到850℃。然而，按照传统的改进方法，在灼热丝不起燃温度达750℃的PBT材料上继续添加阻燃剂，虽然能使PBT材的灼热丝不起燃温度达850℃，但材料的力学性能会完全丧失，没有实际应用价值。例如，现有使用溴代三嗪、三氧化二锑、：氰尿酸三聚氰胺阻燃剂复合，提高PBT材料的阻燃性能，但获得的PBT材料力学性能非常差。而且，由于阻燃剂添加量大，材料的电绝缘性也会受到很大的影响，如相比漏电起痕指数(CTI)从600V下降到250V，甚至更低，直接影响了材料在电子电器领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高灼热丝起燃温度、高CTI玻纤增强PBT/PA合金材料及其制备方法。该材料使用溴系阻燃剂与红磷母粒复配，并与复配协效阻燃剂共同使用；可以达到UL94 V0等级阻燃效果，同时可以使灼热丝不起燃温度达到875度，相比漏电起痕指数(CTI)可以达到425V。同时，由于引入PA6和适当的相容剂，使得基体树脂的韧性得到改善，扩大材料的应用范围。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有高灼热丝起燃温度、高CTI玻纤增强PBT/PA合金材料，由以下组分及其重量分数制备；
Figure GDA0002221558910000021
所述的PBT为聚对苯二甲酸丁酯，特性粘数1.1-1.5dL/g；
所述的聚酰胺为聚己内酰胺，特性粘数2.3-2.6dL/g
所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，该玻璃纤维的表面是经过硅烷偶联剂处理的，即为经硅烷偶联剂表面处理的玻璃纤维，其处理方法为本领域常用的如将玻璃纤维浸泡在硅烷偶联剂溶液中10-30min，取出干燥即可；
所述的复配阻燃剂为红磷与溴系阻燃剂复配所得，其中红磷与溴系阻燃剂的重量比为5-8:15-20。
其中，所述的红磷为微胶囊包覆红磷母粒；
其中，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂齐聚物、聚溴化苯乙烯、溴化聚苯乙烯或溴化聚碳酸酯低聚物中的一种或多种；
所述的协效阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、滑石粉、云母、高岭土、云母的一种或多种；优选为三氧化二锑与选自硼酸锌、滑石粉、云母、高岭土和云母中的至少一种按重量比1-3：1-3的复配。
其中所述硼酸锌包括3.5水硼酸锌和无水硼酸锌；
所述的相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
所述的增韧剂为马来酸酐接枝乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物中的一种或多种；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010和168的复配。1010：168＝1：1～2。
所述的润滑剂为PETS、聚乙烯蜡、乙烯丙烯酸共聚物、硬脂酸钙的一种或多种；
本发明的具有高灼热丝起燃温度、高CTI的PBT/PA合金材料的制备方法，包含步骤：
(1)处理阻燃剂：将复配阻燃剂、协效阻燃剂、润滑剂在高速搅拌机中室温下搅拌3min,转速1200-1500rpm,
(2)按照上述比例将PBT、聚酰胺、相容剂、增韧剂、抗氧剂在高速搅拌机中室温下搅拌3min；
(3)加入双螺杆挤出机中，从玻纤口加入玻璃纤维，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机各段温度为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区240-250。
本发明一种具有高灼热丝起燃温度、高CTI玻纤增强PBT/PA合金材料及其制备方法。该材料可以达到UL94 V0等级阻燃效果，同时可以使灼热丝不起燃温度达到875度，同时相比漏电起痕指数(CTI)可以达到425V。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例1-9所用原材料配比：
Figure GDA0002221558910000031
Figure GDA0002221558910000041
将上述不同配比的原材料进行如下步骤加工处理：
(1)处理阻燃剂：将复配阻燃剂、协效阻燃剂、润滑剂在高速搅拌机中室温下搅拌3min,转速1200-1500rpm,得到混合后的阻燃剂；
(2)按照上述比例将PBT、聚酰胺、相容剂、增韧剂、抗氧剂和混合后的阻燃剂在高速搅拌机中室温下搅拌2-3min，得到混合物料；
(3)将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，从玻纤口加入玻璃纤维，经熔融挤出，造粒。
所述的挤出机各段温度为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区240-250。
各实例的性能测试数据依次如下表所示：
Figure GDA0002221558910000042
Figure GDA0002221558910000051

Claims (9)

1.一种高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，由以下组分按重量分数制成：
PBT 16.5-55.5%
聚酰胺 5%或10%
玻璃纤维 10-30%
复配阻燃剂 20-25%
协效阻燃剂 4-7%
相容剂 3-5%
增韧剂 3-5%
抗氧剂 0.1-0.5%
润滑剂 0.1-1%；
所述的复配阻燃剂为红磷与溴系阻燃剂的复配，所述的红磷为微胶囊包覆红磷母粒，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂齐聚物、聚溴化苯乙烯、溴化聚苯乙烯和溴化聚碳酸酯低聚物中的一种或多种；所述的协效阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、滑石粉、云母、高岭土、云母的一种或多种。
2.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的PBT为聚对苯二甲酸丁酯，特性粘数1.1-1.5dL/g。
3.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的聚酰胺为聚己内酰胺，特性粘数2.3-2.6 dL/g。
4.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维，该玻璃纤维的表面是经过硅烷偶联剂处理的。
5.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
6.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的增韧剂为马来酸酐接枝乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯辛烯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯共聚物中的一种或多种。
7.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配，其中，重量比为抗氧剂1010：抗氧剂168=1：1~2。
8.如权利要求1所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料，其特征在于，
所述的润滑剂为PETS、聚乙烯蜡、乙烯丙烯酸共聚物、硬脂酸钙的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述高灼热丝起燃温度、高CTI 玻纤增强PBT/PA合金材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）处理阻燃剂：将复配阻燃剂、协效阻燃剂、润滑剂 在高速搅拌机中室温下搅拌2-5min,转速1200-1500rpm；
（2）按照上述比例将PBT、聚酰胺、相容剂、增韧剂、抗氧剂在高速搅拌机中室温下搅拌2-5min；
（3）加入双螺杆挤出机中，从玻纤口加入玻璃纤维，经熔融挤出，造粒；所述的挤出机各段温度为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区240-250。
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