CN109957170A - 一种纳米改性阻燃母粒及低烟阻燃pbt复合材料 - Google Patents

一种纳米改性阻燃母粒及低烟阻燃pbt复合材料 Download PDF

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Abstract

提供了一种低烟阻燃PBT复合材料,是有以下质量份数的组分组成:50‑80份的PBT、20‑30份的纳米改性阻燃母粒、10‑30份的玻璃纤维、0.3‑1.5份的润滑剂,0.05‑0.1份的抗氧剂,其中纳米改性阻燃母粒有以下质量份数的原料组成:10‑30份的EVA、10‑20份的有机高岭土、10‑30份的硅灰石粉、20‑30份的有机蒙脱土、30‑40份的溴化环氧树脂,3‑5份的锑酸钠、2‑5份的偶联剂。本发明的低烟阻燃PBT复合材料具有发烟量低,阻燃性能优异,可以应用于特殊环境场合。

Description

一种纳米改性阻燃母粒及低烟阻燃PBT复合材料
技术领域
本发明总体地属于PBT复合材料技术领域,具体地涉及一种低烟阻燃PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
PBT,中文名称为聚对苯二甲酸丁二醇酯,是一种通用塑料,具有高耐热性、韧性、耐疲劳性,自润滑、低摩擦系数,耐候性、吸水率低(仅为0.1%),在潮湿环境中仍保持各种物性(包括电性能),电绝缘性好;耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀,耐水解性差,低温下可迅速结晶,成型性良好。主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。如作为汽车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈,显像管和电位器支架,伴音输出变压器骨架,适配器骨架,开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套。
现有技术中,PBT的阻燃及物化性能很难统一:阻燃性好的PBT韧性和耐温性不够,即使是加入部分增韧剂,造成产品高空跌落易碎,耐温性受限,所以很多地方很难使用。同时由于粉体阻燃剂的加入促使塑料的流动速率下降,无法在大型常规产品使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米改性阻燃母粒及包括该组分的低烟阻燃PBT复合材料。
本发明的一个方面,提供了一种纳米改性阻燃母粒,它包括按质量份数计的以下组分:10-30份的EVA、10-20份的有机高岭土、10-30份的硅灰石粉、20-30份的有机蒙脱土、30-40份的溴化环氧树脂,3-5份的锑酸钠、2-5份偶联剂。
进一步的,上述有机高岭土包括按质量份数计的以下组分:90-95份高岭土,5-10份的偶联剂、2-5份的聚乙烯醇。聚乙烯醇可以与偶联剂一起连接包覆高岭土,达到长链包覆和连接的效果。
进一步的,上述有机蒙脱土包括按质量份数计的以下组分:80-90份的蒙脱土,8-12份的改性剂,2-5份的聚乙烯醇,1-2份的乙酸。有机蒙脱土会降低阻燃剂的使用量,可以做同量替代。
更进一步的,上述改性剂为十六烷基二甲基(3-甲氧硅丙基)氯化铵、十六烷基-4-乙烯苄基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基苄氧基氯化铵中的一种。
进一步的,纳米改性阻燃母粒包括的偶联剂和所述有机高岭土中包括的偶联剂为同种偶联剂,上述偶联剂为硅烷类偶联剂,所述硅烷偶联剂为KH540、KH550、KH560、KH580、KH791、KH792、KH901、KH902中的一种或几种;上述硅灰石粉的细度为2000-5000目,长径比为24-48:1。
本发明的另一方面提供了上述纳米改性阻燃母粒的制备方法,其制备步骤为:
步骤1:取EVA置于高速搅拌机中,加入偶联剂,高速搅拌;
步骤2:在高速搅拌机中加入有机高岭土、硅灰石粉、有机蒙脱土,搅拌均匀;
步骤3:继续加入溴化环氧树脂、锑酸钠,高速搅拌10MIN;
步骤4:将搅拌后的物体通过单螺杆挤塑成型。
进一步的,上述有机高岭土的制备包括以下步骤:
步骤a1:取高岭土放置于纯净水中搅拌;
步骤a2:将偶联剂放置于步骤a1中的搅拌混合物中,高速搅拌15分钟;
步骤a3:取聚乙烯醇放于搅拌的浑浊液中,静置沉淀;
步骤4:烘干沉淀物,粉碎即可;
其中所述高岭土与纯净水的质量比为1:1;步骤a1搅拌的速度为100-200R/MIN,步骤a2中高速搅拌的速度为300-500R/MIN。
进一步的,上述有机蒙脱土制备包括以下步骤为:
步骤b1:取钠基蒙脱土进行干燥处理;
步骤b2:将烘干的钠基蒙脱土放入高速搅拌机中,高速搅拌,慢慢滴加乙酸,然后加入改性剂,继续搅拌;
步骤b3:将聚乙烯醇加入水中慢慢发泡,待稳定后,加入b2步骤中搅拌的高速搅拌机中,加温至50℃,搅拌1小时,停止搅拌,取出,用气流粉碎机粉碎;
其中,步骤b1中钠基蒙脱土干燥至其中的水分按质量百分比计为≤2%,步骤b2中,高速搅拌机的速率为1000-3000R/MIN;所述气流粉碎机粉碎后的物料粒度为3000-5000目。
本发明的还一个方面,提供了一种低烟阻燃PBT复合材料,它包括以下质量份数的组分:50-80份的PBT、20-30份的上述纳米改性阻燃母粒、10-30份的玻璃纤维、0.3-1.5份的润滑剂,0.05-0.1份的抗氧剂。
本发明的再一个方面,提供了上述低烟阻燃PBT复合材料的制备方法,包括以下步骤:将PBT置于高速搅拌机中,加入润滑剂,搅拌速度为10MIN,加入上述纳米改性阻燃母粒、抗氧剂,继续搅拌10MIN;将搅拌后的物料通过双螺杆挤塑成型,玻璃纤维通过双螺杆玻纤口加入,其中所述双螺杆长径比为40-48:1,双螺杆的从第一节到模头的温度设置为:180℃-250℃。
本发明的有益效果是:本发明制备的低烟阻燃PBT复合材料,具有优异的热学性能与力学性能,可以应用于对耐高低温、力学性能、耐环境污染性能要求较高的场合。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
原材料制备:
1、按以下的质量份数进行有机高岭土的制备:92份高岭土,5份的偶联剂、3份的聚乙烯醇,偶联剂为KH560。
2、按以下的质量份数进行有机蒙脱土的制备:85份的蒙脱土,10份的改性剂,4份的聚乙烯醇,1份的乙酸。改性剂为十八烷基三甲基氯化铵。
3、按以下的质量份数进行纳米改性阻燃母粒制备:15份的EVA、10份的有机高岭土、10份的硅灰石粉、10份的有机蒙脱土、48份的溴化环氧树脂,5份的锑酸钠、2份的偶联剂。
实施例1
一种低烟阻燃PBT复合材料,其配方组成如下表1所示。
表1:一种低烟阻燃PBT复合材料的配方组成
原料 质量份
PBT 38.7
纳米改性母粒 30
玻璃纤维(直径13微米) 30
抗氧剂 0.3
润滑剂 1
实施例2
一种低烟阻燃PBT复合材料,其配方组成如下表2所示。
表2:一种低烟阻燃PBT复合材料的配方组成
原料 质量份
PBT 49
纳米改性母粒 20
玻璃纤维(直径13微米) 30
抗氧剂 0.2
润滑剂 0.8
实施例3
一种低烟阻燃PBT复合材料,其配方组成如下表3所示。
表3:一种低烟阻燃PBT复合材料的配方组成
原料 质量份
PBT 48.7
纳米改性母粒 30
玻璃纤维(直径13微米) 20
抗氧剂 0.3
润滑剂 1
实施例4
一种低烟阻燃PBT复合材料,其配方组成如下表4所示。
表4:一种低烟阻燃PBT复合材料的配方组成
原料 质量份
PBT 59
纳米改性母粒 20
玻璃纤维(直径13微米) 20
抗氧剂 0.3
润滑剂 0.7
实施例5
实施例5为对比实施例,一种低烟阻燃PBT复合材料,其配方组成如下表5所示。
表5:一种低烟阻燃PBT复合材料的配方组成
原料 质量份
PBT 38.7
溴化环氧树脂:锑酸钠=4:1 30
玻璃纤维(直径13微米) 30
抗氧剂 0.3
润滑剂 1
本发明各实施例的配方可通过常规技术成型例如利用双螺杆挤出机熔融挤出成型,熔融挤出的温度为180-250℃,螺杆转速:330~420R/MIN,螺杆长径比为40:1。
将实施例1、2、3、4、5制备的复合材料进行性能测试,所得的测试结果见下表6所示。
表6:各实施例所得复合材料的性能
通过纳米材料的制备,纳米改性剂加入后,材料的力学性能有显著提升,纯的阻燃剂加入,材料的熔融指数和缺口冲击有20-30%的降低。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种纳米改性阻燃母粒,其特征在于,它包括按质量份数计的以下组分:10-30份的EVA、10-20份的有机高岭土、10-30份的硅灰石粉、20-30份的有机蒙脱土、30-40份的溴化环氧树脂,3-5份的锑酸钠、2-5份偶联剂。
2.根据权利要求1所述的纳米改性阻燃母粒,其特征在于,所述有机高岭土包括按质量份数计的以下组分:90-95份高岭土,5-10份的偶联剂、2-5份的聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的纳米改性阻燃母粒,其特征在于,所述有机蒙脱土包括按质量份数计的以下组分:80-90份的蒙脱土,10-18份的改性剂,2-5份的聚乙烯醇,1-2份的乙酸。
4.根据权利要求3所述的纳米改性阻燃母粒,其特征在于,所述改性剂为十六烷基二甲基(3-甲氧硅丙基)氯化铵、十六烷基-4-乙烯苄基二甲基-(3-三甲氧硅丙基)氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基苄氧基氯化铵中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的纳米改性阻燃母粒,其特征在于,所述纳米改性阻燃母粒包括的偶联剂和所述有机高岭土中包括的偶联剂为同种偶联剂,所述偶联剂为硅烷类偶联剂,所述硅烷偶联剂为KH540、KH550、KH560、KH580、KH791、KH792、KH901、KH902中的一种或几种;所述硅灰石粉的细度为2000-5000目,长径比为24-48:1。
6.一种如权利要求1-5中任一权利要求所述的纳米改性阻燃母粒的制备方法,其特征在于,其制备步骤为:
步骤1:取EVA置于高速搅拌机中,加入偶联剂,高速搅拌;
步骤2:在高速搅拌机中加入有机高岭土、硅灰石粉、有机蒙脱土,搅拌均匀;
步骤3:继续加入溴化环氧树脂、锑酸钠,高速搅拌10分钟;
步骤4:将搅拌后的物体通过单螺杆挤塑成型。
7.如权利要求6所述的纳米改性阻燃母粒的制备方法,其特征在于,所述有机高岭土的制备包括以下步骤:
步骤a1:取高岭土放置于纯净水中搅拌;
步骤a2:将偶联剂放置于步骤a1中的搅拌混合物中,高速搅拌15分钟;
步骤a3:取聚乙烯醇放于搅拌的浑浊液中,静置沉淀;
步骤4:烘干沉淀物,粉碎即可;
其中所述高岭土与纯净水的质量比为1:1;步骤a1搅拌的速度为100-200转/分钟,步骤a2中高速搅拌的速度为300-500转/分钟。
8.如权利要求6所述的纳米改性阻燃母粒的制备方法,其特征在于,所述有机蒙脱土制备包括以下步骤为:
步骤b1:取钠基蒙脱土进行干燥处理;
步骤b2:将烘干的钠基蒙脱土放入高速搅拌机中,高速搅拌,慢慢滴加乙酸,继续搅拌;
步骤b3:将聚乙烯醇加入水中慢慢发泡,待稳定后,加入b2步骤的搅拌液中,加温至50℃,搅拌1小时,停止搅拌,取出,用气流粉碎机粉碎;
其中,步骤b1中钠基蒙脱土干燥至其中的水分按质量百分比计为≤2%,步骤b2中,高速搅拌机的速率为1000-3000R/MIN;所述气流粉碎机粉碎后的物料粒度为3000-5000目。
9.一种低烟阻燃PBT复合材料,其特征在于:它包括以下质量份数的组分:50-80份的PBT、20-30份的如权利要求1-5中任一权利要求所述的纳米改性阻燃母粒、10-30份的玻璃纤维、0.3-1.5份的润滑剂,0.05-0.1份的抗氧剂。
10.如权利要求9所述的低烟阻燃PBT复合材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:将PBT置于高速搅拌机中,加入润滑剂,搅拌速度为100转/分钟,加入如权利要求1-5中任一权利要求所述的纳米改性阻燃母粒、抗氧剂,继续搅拌100转/分钟;将搅拌后的物料通过双螺杆挤塑成型,玻璃纤维通过双螺杆玻纤口加入,其中所述双螺杆长径比为40-48:1,双螺杆的温度设置:180℃到265℃。
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