CN111019303A - 一种无卤阻燃耐候pet/pps合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量份的原料制成：PET 80～120份、PPS 40～60份、无卤阻燃剂10～20份、无卤阻燃剂协效剂3～5份、增韧剂3～5份、抗氧剂1～3份、润滑分散剂1～3份；制备方法：(1)称取原料；(2)将所有原料置于混合器中，搅拌均匀，得到混合物料；(3)将混合物料置于双螺杆挤出机，挤出造粒，即得。本发明PET/PPS合金材料力学性能、阻燃性能、耐候性能优异，具有无卤、低毒、稳定性好、阻燃效率高、对环境友好等优势，且制备方法简单高效，设备易操作，适合大批量工业化生产。

Description

一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的说是涉及一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料及其制备方法。
背景技术
塑料合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料，可广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域，它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，已成为塑料工业中最为活跃的品种之一，增长十分迅速。
塑料合金主要分为通用塑料合金和工程塑料合金，其中，通用塑料合金如PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PTT(聚丙烯)、PA6(聚苯乙烯)合金虽然仍有着广泛的使用价值，但因其生产技术被普遍掌握，所以在国外，各大公司专门供应的多是附加值较高的工程塑料合金品种。工程塑料合金泛指工程塑料(树脂)的共混物，主要包括以PPS、PBT、PA、POM(聚甲醛)、PTTO、PTFE(聚四氟乙烯)等工程塑料为主体的共混体系，以及ABS树脂改性材料，应用越来越广泛。
聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文简写为PET，为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯，具有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3～5倍，耐折性好；耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂；具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小；气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能；透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好；无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。PET的缺点是结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长。
聚苯硫醚，英文简写为PPS，是一种新型高性能热塑性树脂，具有良好的耐热性能，热变形温度一般大于260℃，可在180～220℃温度范围使用，是工程塑料中耐热性最好的品种之一；耐腐蚀性接近四氟乙烯，抗化学性仅次于聚四氟乙烯；电性能优异，与其它工程材料相比，其介电常数与介电耗损角成切值都比较低，并且在较大的频率、温度及温度范围内变化不大；机械性能优异；阻燃性能好。PPS的缺点是分子链较为僵硬，熔融流动性较差，材料的脆性较为显著，限制了其作为冲击部件使用，此外PPS的价格十分昂贵，成本较高。
将PET和PPS做成合金后可以综合二者的优点，提高材料的性能，目前国内已经有较多研究。但是随着电子、电气、通讯、家电、机电设备向高性能微型化发展，对PET/PPS合金材料的要求越来越高，同时，随着人类对环保的认识，绿色环保产品受到普遍关注。
因此，设计一种性能优异且绿色环保的PET/PPS合金材料是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料及其制备方法，以解决现有塑料合金料拉伸强度低、冲击强度低、阻燃性能差、不耐候等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量份的原料制成：PET 80～120份、PPS 40～60份、无卤阻燃剂10～20份、无卤阻燃剂协效剂3～5份、增韧剂3～5份、抗氧剂1～3份、润滑分散剂1～3份；
优选为，PET 90～110份、PPS 45～55份、无卤阻燃剂12～18份、无卤阻燃剂协效剂3～4份、增韧剂3～4份、抗氧剂1～2份、润滑分散剂1～2份。
更优选为，PET 100份、PPS 50份、无卤阻燃剂15份、无卤阻燃剂协效剂3份、增韧剂3份、抗氧剂1份、润滑分散剂1份。
进一步，上述无卤阻燃剂为三聚氰胺或三聚氰胺氰尿酸盐。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明阻燃剂选用氮系阻燃剂，具有无卤、低毒、稳定性好、阻燃效率高、对环境友好等优势，燃烧时释放氮氧化物(CO、NH3等)，不存在卤化氢和磷系阻燃剂燃烧后产生强酸性物质的现象；同时具有优异的耐候加工性能，300℃以下受热非常稳定，350℃开始升华，但不分解，在温度440～450℃时才会分解生成三聚氰胺和三聚氰酸，起到吸收热量和冷却热源的作用，而气化了的三聚氰胺提供惰性气源，可稀释氧气和因高聚物分解而产生的可燃气体浓度，从而达到阻燃目的。
进一步，上述无卤阻燃剂协效剂为氧化锌、氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑中的任一种或几种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明无卤阻燃剂协效剂燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，配合无卤阻燃剂的主要阻燃作用，在整个阻燃配伍体系中起到协调物理性能、提高阻燃效果的配合作用。
进一步，上述增韧剂为丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯中的任一种或几种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明增韧剂能够显著降低PET/PPS合金材料的脆性，增加PET/PPS合金材料的韧性，而又不影响其他主要性能。
进一步，上述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的任一种或几种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明抗氧剂与PET和PPS均具有很好的相容性，而且在加工温度下不挥发、不分解，能够快速消除基体中因分解所产生的自由基，从而有效延长PET/PPS合金材料的使用寿命。
进一步，上述润滑分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、硬脂酸酰胺中的任一种或几种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明润滑分散剂能够有效改善聚合物熔料与设备热金属表面的摩擦状况，使得PET/PPS合金材料容易脱模，更易于挤出造粒。
一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料的重量份数称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以100～200r/min的速度搅拌10～20min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为400～600r/min，温度控制为220～250℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
与现有技术相比，本发明PET/PPS合金材料具有以下特点：
1、将增韧剂与抗氧剂结合使用，具有较好的协同效应，在提高PET/PPS合金材料耐候性能的同时，还能有效降低材料的脆性，提高材料的韧性，使得PET/PPS合金材料在耐候性能要求较高的条件下，长久保持优异的力学性能；
2、将无卤阻燃剂与无卤阻燃剂协效剂结合使用，具有较好的协同效应，在提高PET/PPS合金材料阻燃性能、耐候性能的同时，燃烧时不会产生有害物质，使PET/PPS合金材料具有无卤、低毒、稳定性好、阻燃效率高、对环境友好等优势；
3、制备方法简单高效，设备易操作，适合大批量工业化生产。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量的原料制成：PET 80kg、PPS 40kg、三聚氰胺10kg、氧化锌3kg、丙烯酸类增韧剂3kg、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧剂245)1kg、硬脂酸钙1kg。
制备方法：
(1)按上述重量称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以100r/min的速度搅拌20min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为400r/min，温度控制为220℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
实施例2
无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量的原料制成：PET 90kg、PPS 45kg、三聚氰胺12kg、氧化镁3kg、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂3kg、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯](抗氧剂245)1kg、硬脂酸钙1kg。
制备方法：
(1)按上述重量称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以120r/min的速度搅拌18min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为450r/min，温度控制为220℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
实施例3
无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量的原料制成：PET 100kg、PPS 50kg、三聚氰胺15kg、氢氧化铝3kg、丙烯酸类增韧剂3kg、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)1kg、硬脂酸锌1kg。
制备方法：
(1)按上述重量称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以150r/min的速度搅拌15min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为500r/min，温度控制为230℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
实施例4
无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量的原料制成：PET 110kg、PPS 55kg、三聚氰胺氰尿酸盐18kg、三氧化二锑4kg、乙烯-丙烯酸甲酯4kg、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)2kg、硅酮粉2kg。
制备方法：
(1)按上述重量称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以180r/min的速度搅拌12min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为550r/min，温度控制为240℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
实施例5
无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，由以下重量的原料制成：PET 120kg、PPS 60kg、三聚氰胺氰尿酸盐20kg、三氧化二锑5kg、乙烯-丙烯酸丁酯5kg、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)3kg、硬脂酸酰胺3kg。
制备方法：
(1)按上述重量称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，以200r/min的速度搅拌10min，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为600r/min，温度控制为250℃，挤出造粒，即得无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
性能检测
各取实施例1～5制备的无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，分别根据美国材料与试验协会(ASTM)标准测试力学性能(拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度、热变形温度)，根据UL94标准测试阻燃性能，根据GB 3960-83标准测试磨耗系数。
测试结果如表1所示。
表1 实施例1～5 PET/PPS合金材料测试结果
性能参数 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度(MPa) 72 75 78 72 70
弯曲模量(MPa) 2950 3000 3200 3100 3000
缺口冲击强度(J/m) 250 250 270 270 260
热变形温度(℃)0.45MPa 198 196 220 205 215
阻燃性 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
磨耗系数(mm<sup>3</sup>/kg/km) 2.3 2.0 1.2 1.8 2.0
由表1可知，本发明无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料力学性能(拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度、热变形温度)、阻燃性能和磨耗系数均符合相关规定，力学性能、阻燃性能、耐候性能优异，特别地，实施例3为最佳实施例，制得的无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料性能最佳。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：PET80～120份、PPS 40～60份、无卤阻燃剂10～20份、无卤阻燃剂协效剂3～5份、增韧剂3～5份、抗氧剂1～3份、润滑分散剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：PET 90～110份、PPS 45～55份、无卤阻燃剂12～18份、无卤阻燃剂协效剂3～4份、增韧剂3～4份、抗氧剂1～2份、润滑分散剂1～2份。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：PET 100份、PPS 50份、无卤阻燃剂15份、无卤阻燃剂协效剂3份、增韧剂3份、抗氧剂1份、润滑分散剂1份。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为三聚氰胺或三聚氰胺氰尿酸盐。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂协效剂为氧化锌、氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑中的任一种或几种的混合。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，所述增韧剂为丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯中的任一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的任一种或几种的混合。
8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料，其特征在于，所述润滑分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、硬脂酸酰胺中的任一种或几种的混合。
9.一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)按权利要求1～8任一项所述无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料的重量份数称取各原料；
(2)将所有原料置于混合器中，搅拌均匀，得到混合物料；
(3)将步骤(2)所得混合物料置于双螺杆挤出机，控制螺杆机转速为400～600r/min，温度控制为220～250℃，挤出造粒，即得所述无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料。
10.根据权利要求9所述的一种无卤阻燃耐候PET/PPS合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速度为100～200r/min，时间为10～20min。
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