CN109575561B - 低烟密度无卤阻燃pc/pbt合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

针对现有的阻燃改性PC/PBT合金材料在燃烧时会释放大量烟雾的上述问题，本发明提供一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该合金材料由以下重量份原料组成：PC45‑70份，PBT10‑25份，无卤阻燃剂6‑14份，超细硼酸锌2‑10份，二甲基硅油2‑10份，耐水解稳定剂0.1‑2份，酯交换抑制剂01‑2份，增韧剂2‑10份，润滑剂0.1‑1份。本发明以硼酸锌，二甲基硅油协同抑烟，可以大幅度降低PC/PBT合金材料的烟密度。本发明低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料具有优异的阻燃性和热稳定性，还具有高强度，可加工性好的优点，所涉及的工艺条件也较易控制，具有大规模生产所需要的加工稳定性，适于工业化生产。

Description

低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料及其制备方法。
背景技术
PC/PBT合金材料具有聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)两者的优点，它既具有PC优良的耐冲击性能、耐热性能，具高强度及弹性系数，低成形收缩率；同时又具有PBT优良的耐化学性能，无应力开裂，广泛地应用在汽车、电子电气等领域。PC/PBT合金材料本身不具备阻燃性能，需要对其进行阻燃改性。而现有的阻燃改性PC/PBT合金材料在燃烧时会释放大量的烟雾，会对人体和环境造成严重损害。因此，对PC/PBT合金材料进行低烟密度阻燃改性以满足汽车、电子电气等领域的使用要求，是本领域技术人员亟需解决的问题。
申请号为CN201310595620.X的中国发明专利公开了一种低烟环保阻燃PC/PBT合金及其制备方法，该发明使用阻燃剂中含有三聚氰胺氰尿酸盐，所制得的合金材料耐热性差，加工过程中容易分解，稳定性差。
发明内容
针对现有的阻燃改性PC/PBT合金材料在燃烧时会释放大量烟雾的上述问题，本发明旨在提供一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料及其制备方法。可广泛应用于汽车和电子电气元件等。
一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料，由以下重量份原料组成：
Figure BDA0001919961160000011
进一步地，所述PC的熔融指数为5～15g/10min；数均分子量为3～5W；所述PBT的特性粘度为0.8～1.3dL/g(25℃)。
进一步地，所述无卤阻燃剂为多聚芳基磷酸酯，简称PX-220，其磷含量为10％。
进一步地，所述的超细硼酸锌的平均粒径为1-3μm；
进一步地，所述二甲基硅油的粘度为500(25℃cp)。
进一步地，所述超细硼酸锌与二甲基硅油的质量比为1:1。
进一步地，所述的耐水解稳定剂是苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
进一步地，所述酯交换抑制剂为无水磷酸二氢钠。
进一步地，所述增韧剂是乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。
进一步地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
本发明还提供一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料的制备方法，步骤包括：
(1)原料预先处理：将PC、PBT分别放入干燥箱进行烘干处理，工艺条件为：温度110℃，时间2～4小时；
(2)按上述PC/PBT合金材料的重量份称取各原料；
(3)将称好的各种原料加入高速搅拌机中混合均匀，得到混合原料，将混合原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到产品，所述的混合机转速是100～300r/min，搅拌1～2分钟；所述的双螺杆挤出机的加工温度为240～270℃，螺杆转速为400～600r/min。
本发明在无卤阻燃PC/PBT合金材料制备中添加了超细硼酸锌和二甲基硅油，超细硼酸锌作为抑烟剂，二甲基硅油作为辅抑烟剂，使制备的合金材料受热燃烧时，超细硼酸锌受热释放出结晶水，起到吸热和稀释空气中氧气的作用，同时在材料表面形成玻璃态无机膨胀涂层，二甲基硅油能促进树脂成炭，阻碍挥发性可燃物的逸出，起到阻燃和抑烟作用。与现有技术相比，本发明中加入的硼酸锌，二甲基硅油协同抑烟，可以大幅度降低PC/PBT合金材料的烟密度，生产出低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料。本发明低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料具有优异的阻燃性和热稳定性，还具有高强度，可加工性好的优点，相比于现有技术中使用的卤系阻燃剂来说，其阻燃性能满足无卤、低烟、安全、高效、环保。所涉及的工艺条件也较易控制，具有大规模生产所需要的加工稳定性，适于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
所优选的物料如下：
PC树脂：PC-2805，科思创聚合物(中国)有限公司。
PBT树脂：PBT-4500，巴斯夫公司。
无卤阻燃剂：多聚芳基磷酸酯(PX-220)，浙江万盛股份有限公司。
主抑烟剂：超细硼酸锌，山东博奥实业有限公司；
辅抑烟剂：二甲基硅油，道康宁(中国)有限公司。
耐水解稳定剂：SAG-005，南通日之升高分子新材料科技有限公司。
酯交换抑制剂：无水磷酸二氢钠，四川金地亚美科技有限公司。
增韧剂：乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯，杜邦公司。
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯，莱茵化学有限公司。
对比例1～4、实施例1～4PC/PBT合金材料配方表如表1所示。
表1组成配方(重量份)
Figure BDA0001919961160000031
制备方法：
首先，将经过烘干处理的PC和PBT、PX-220、超细硼酸锌、二甲基硅油、耐水解稳定剂、酯交换抑制剂、增韧剂、润滑剂按表1中的组成配方混合后加入到双螺杆挤出机的主机筒中熔融挤出，双螺杆挤出机的加工工艺如下：所述的双螺杆挤出机的加工温度为240～270℃，挤出机包括七个温区，其中一段240℃，二段250℃，三段255℃，四段255℃，五段255℃，六段255℃，七段250℃，螺杆转速500r/min。最后造粒、干燥处理等工序后即得本发明产品。
将上述产品在干燥箱中于100℃烘干4小时，用塑料注射成型机注塑成ASTM标准样条，注塑温度为255℃；将注塑好的样条在50％的相对湿度、23℃放置24小时后测试性能。
产品性能测试方法如下：
拉伸强度测试：按ASTM D638标准进行。
弯曲强度测试：按ASTM D790标准进行。
缺口冲击强度测试：按ASTM D256标准进行。
垂直燃烧等级测试：按UL94标准进行。
烟密度等级测试：按GB/T 8627标准进行。
对比例1～4、实施例1～4的PC/PBT合金材料测试结果如表2所示。
表2性能测试结果
Figure BDA0001919961160000041
本发明制备的低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料结合表1和表2，可以看出：超细硼酸锌和二甲基硅油协同作用可以明显降低材料的烟密度等级，达到≤75的国家标准要求。同时该材料保持优异的阻燃性能、加工性能和力学性能，可广泛应用于汽车和电子电气等低烟密度阻燃要求的领域；且易于工业化生产，极具市场前景。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：
PC 45~70重量份
PBT 10~25重量份
无卤阻燃剂 6~14重量份
超细硼酸锌 2~10重量份
二甲基硅油 2~10重量份
耐水解稳定剂 0.1~2重量份
酯交换抑制剂 0.1~2重量份
增韧剂 2~10重量份
润滑剂 0.1~1重量份。
2.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述PC的熔融指数为5～15g/10min；数均分子量为3～5万；所述PBT的特性粘度25℃下为0.8～1.3dL/g。
3.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为多聚芳基磷酸酯，其磷含量为10％。
4.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的超细硼酸锌的平均粒径为1-3μm。
5.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述二甲基硅油的粘度25℃下为500cp。
6.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的耐水解稳定剂是苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
7.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂为无水磷酸二氢钠。
8.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述增韧剂是乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯。
9.根据权利要求1所述的PC/PBT合金材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
10.一种低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
(1)原料预先处理：将PC、PBT分别放入干燥箱进行烘干处理，工艺条件为：温度110℃，时间2～4小时；
(2)按权利要求1中所述的重量份称取各原料；
(3)将称好的各种原料，加入高速搅拌机中混合，转速为100～300r/min，时间1～2min，得到均匀的混合物，将混合物加入到双螺杆挤出机中，240℃～270℃熔融挤出，冷却后进行切粒制得低烟密度无卤阻燃PC/PBT合金材料。
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