CN112143181B

CN112143181B - 一种高光高灼热丝增强阻燃pbt复合材料及其制备方法与应用

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Publication number: CN112143181B
Application number: CN202011015746.1A
Authority: CN
Inventors: 黄泽彬; 谯盛元; 周鑫; 郝建鑫; 郝源增
Original assignee: Wuhu Selon New Material Technology Co ltd; Guangzhou Super Dragon Engineering Plastics Co ltd
Current assignee: Wuhu Selon New Material Technology Co ltd; Guangzhou Super Dragon Engineering Plastics Co ltd
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: CN112143181A

Abstract

本发明属于改性塑料领域，具体公开了一种高光高灼热丝高强度PBT复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、玻纤、增韧剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂组成。本发明通过在PBT中加入PET，改善PBT材料的外观和灼热丝性能，并通过加入高含量的优选玻纤以及阻燃体系，使PBT复合材料获得高灼热丝，同时具有优异的机械强度和外观。本发明操作简单，获得的高光高灼热丝高强度PBT复合材料可以用于对外观、机械性能和灼热丝性能要求高的电子电气部件，具有很好的市场应用前景。

Description

一种高光高灼热丝增强阻燃PBT复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于改性塑料技术领域，特别涉及一种高光高灼热丝增强阻燃PBT复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性饱和聚酯，PBT树脂以其优良的力学性能、电性能、耐热性能、加工性能，在电子电气领域得到广泛应用。随着电子电气部件自动化、智能化和集成化的发展，为了避免PBT复合材料作为电子电气部件在使用过程中因接触不良、过载、短路而过热主动着火，需要提升PBT复合材料的灼热丝性能。欧盟国际电工协会(IEC)组织在IEC 60335家用及类似电器安全标准中提出长期无人值守电器所使用塑料件的阻燃性能必须满足UL94V0级和750℃灼热丝接触材料30s内不起火或燃烧时间小于5s，即灼热丝起燃性温度(GWIT)大于750℃。对于连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件则还要求GWIT温度850℃和灼热丝可燃指数(GWFI)950℃。

为了改善PBT复合材料的灼热丝性能，传统方案是在玻纤增强基础上，加入较多的阻燃剂，但这不仅会影响材料的加工性能，还会带来机械性能差和外观不良(浮纤严重)等负面影响。

中国专利申请CN 110003624A公布了一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料及其制备方法。其组成按照重量百分比计，包括PBT树脂15～43％；PET树脂4～10％；MCA4～10％；十溴二苯乙烷5～7％；溴化聚苯乙烯5～7％；锑酸钠0.5～3％；TPP2～5％；EMA-g-GMA3～10％；EBA-g-GMA3～10％；抗氧剂0.3～1％；润滑剂0.3～1％；玻璃纤维18～25％。该材料具有优异的抗冲击性能和灼热丝性能，但材料强度偏低(拉伸强度≤80MPa)，且未对材料外观进行研究。

中国专利申请CN 107418156A公布了一种高灼热丝增强阻燃型PBT复合材料及其制备方法。其组成按照重量百分比计，包括PBT树脂35～45％；复配溴系阻燃剂10～20％；复配无卤阻燃剂10～20％；协效阻燃剂0.5～2％；玻纤20～35％；增韧剂2～5％；抗氧剂0.3～0.5％；润滑剂0.2～0.5％。该材料GWIT可以达到850℃，但由于阻燃剂添加量比较多，导致材料拉伸强度和冲击强度偏低。

中国专利申请CN 103613914B公布了一种高灼热丝起燃温度PBT复合材料。其组成按照重量百分比计，包括PBT树脂35～55％；PC树脂5～10％；玻纤25～35％；氮系阻燃剂1～6％；溴系阻燃剂6～18％；协效阻燃剂1～8％；抗氧剂0.5～3％；润滑剂0.5～4％。该材料具有高性能、高光泽和高灼热丝起燃温度等优点，但PC树脂的加入会导致PBT复合材料耐热的明显下降，1.8MPa的热变形温度降至170℃左右。

综上，现有技术中还未有兼顾阻燃性能、机械性和优异的外观的高光高灼热丝材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高光高灼热丝增强阻燃PBT复合材料。

本发明另一目的在于提供上述高光高灼热丝增强阻燃PBT复合材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述高光高灼热丝增强阻燃PBT复合材料在电子电气部件中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高光高灼热丝高强度PBT复合材料，以重量百分比计算，包括以下组分：

所述的PBT，其特性粘度为0.7～1.0dl/g。低于0.7dl/g的PBT分子量过低，影响材料的机械性能，而高于1.0dl/g由于其流动性差，不利于获得良好的外观。

优选地，所述的PET，其特征粘度为0.6～0.8dl/g。特征粘度低于0.6dl/g的PET分子量过低，材料力学性能较差，而特征粘度高于0.8dl/g的PET流动性差，带来加工困难。

优选地，所述玻纤为无碱玻璃纤维，且单丝直径7～11μm，短切长度3～4mm，选择单丝直径和短切长度较小的玻纤，可以减少由于玻纤外露带来的外观不良。

优选地，所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。

优选地，所述的溴系阻燃剂为溴化环氧树脂，分子量20000-30000。

优选地，所述的磷系阻燃剂为磷酸三苯酯(TPP)。

优选地，所述的阻燃协效剂为锑酸钠。

优选地，所述成核剂为超细滑石粉，目数为5000～15000目。

优选地，所述的抗氧剂为受阻酚和亚磷酸酯按任意比例组成的复配抗氧体系。

优选地，所述的润滑剂为硅酮粉。

一种制备上述高光高灼热丝高强度PBT复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将PBT、PET、增韧剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高光高灼热丝高强度PBT复合材料。

所述混合时间为3～5min；所述双螺杆挤出机的转速为350～550r/min，温度为220～270℃。

所述的一种高光高灼热丝高强度PBT复合材料在电子电气领域中的应用。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

1、PET树脂的加入，有三方面的益处：(1)PET与PBT相容性好；(2)PET灼热丝性能更优，可以改善PBT的灼热丝性能；(3)适量PET加入可以改善增强PBT复合材料的外观(PET通过对PBT结晶的抑制作用，可以延迟其在模具中的冷却，表现出更好的流动性)；

2、通过优选玻纤直径和短切长度，保证在较高玻纤含量下，解决了加工的问题，PBT复合材料仍然具有良好的外观；

3、TPP的加入，一方面可以改善PBT复合材料的阻燃性能和灼热丝性能，另一方面可以作为PBT和PET的酯交换抑制剂，保证PBT复合材料加工性能和机械性能的稳定。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

本发明实施例和对比例均按照标准要求注塑成测试用的标准样条并进行测试。拉伸测试按照ISO527标准，悬臂梁缺口冲击强度按照ISO180标准，热变形温度测试按照ISO75-2标准(1.8MPa)。灼热丝测试按照IEC 60695，样片厚度2.0mm。外观光泽度判定采用直径80mm，厚度3mm小圆板，根据浮纤情况进行分级：A级(光亮无浮纤)；B级(浮纤面积≤10％)；C级(10％＜浮纤面积≤30％)；D级(30％＜浮纤面积≤60％)；E级(浮纤面积＞60％)。

本发明实施例和对比例中用到的原料如下：

PBT：PBT1079(特征粘度0.79dL/g)，PBT1110(特征粘度1.1dL/g)，南通星辰合成材料有限公司；

PET：超亮光聚酯切片(特征粘度0.68dL/g)，江苏恒力化纤股份有限公司；

滑石粉：HTP05L(11000目)，意大利依米发比(Imifabi)公司；

玻纤ECS11-3.0-534A：单丝直径11μm，短切长度3.0mm，ECS14-4.5-588：单丝直径14μm，短切长度4.5mm，中国巨石股份有限公司；

增韧剂：AX8900，法国阿科玛(Arkema)公司；

溴系阻燃剂：EP-25K(分子量25000)，江苏兴盛化工有限公司；

磷系阻燃剂：WSFR-TPP，浙江万盛股份有限公司；

阻燃协效剂：锑酸钠SA-F，成都开飞高能化学工业有限公司；

抗氧剂：受阻酚1010，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，德国巴斯夫(Basf)公司；亚磷酸酯S-9228(双(2,4—二酷基)季戊四醇二亚磷酸酯)，美国都福(Dover)公司；

润滑剂：硅酮粉TEGOMER E525，德国德固赛(Degussa AG)公司。

实施例1

一种高光高灼热丝高强度PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按表1中PBT、PET、增韧剂、溴系阻燃剂、磷系阻燃剂、阻燃协效剂、成核剂、抗氧剂和润滑剂的量称取原料；

(2)将各种原料在混合机中混合5min，然后加入挤出机主喂料斗，在侧喂料加入玻纤，按照玻纤含量调节主喂料和侧喂料喂料量，通过双螺杆挤出机挤出造粒。

双螺杆挤出机的转速为350r/min，温度为220～270℃。所得的高光高灼热丝高强度PBT复合材料性能见表2。

实施例2

(2)将各种原料在混合机中混合3min，然后加入挤出机主喂料斗，通过双螺杆挤出机挤出造粒。

双螺杆挤出机的转速为550r/min，温度为220～270℃。所得的高光高灼热丝高强度PBT复合材料性能见表2。

实施例3～4

实施例3～4分别按表1称取原料后，按照实施例1的方法制备得到高光高灼热丝高强度PBT复合材料，所得的高光高灼热丝高强度PBT复合材料性能见表2。

对比例1～5

对比例1～5分别按照表3称取原料后，按照实施例1的方法制备得到改性PBT复合材料。所得的改性PBT复合材料检测结果见表4。

表1高光高灼热丝高强度PBT复合材料的组成

表2实施例性能检测

表3对比例PBT复合材料的组成

表4对比例性能检测

通过对比例1与实施例1比较可以看出，采用低黏PBT树脂可以明显改善PBT复合材料的外观，同时，低黏PBT树脂对玻纤有更好的包覆作用，对PBT复合材料的机械性能和耐热也有一定的提升作用。

通过对比例2和实施例2比较可以看出，PET树脂的加入可以明显提高PBT复合材料的灼热丝性能和外观。

通过对比例3与实施例3比较可以看出，玻纤直径和玻纤短切长度的增加，会影响PBT复合材料的外观，这是由于更大尺寸的玻纤增加了玻纤外露的可能，导致浮纤现象更加严重。

通过对比例4和实施例4比较可以看出，玻纤含量下降虽然可以改善PBT复合材料的外观，但会带来机械性能和灼热丝性能的下降。

通过对比例5和实施例1比较可以看出，TPP的加入可以改善PBT复合材料的灼热丝性能。进一步地，添加TPP的PBT复合材料具有更高的机械性能，这是由于TPP可以作为PBT和PET的酯交换抑制剂，保证了PBT性能的稳定性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高光高灼热丝高强度PBT复合材料，其特征在于，以重量百分比计算，包括以下组分：

PBT 10~20%

PET 15~20%

玻纤 35~45%

增韧剂 3~5%

溴系阻燃剂 13~18%

磷系阻燃剂 2~6%

阻燃协效剂 1~3%

成核剂 0.5~1.5%

抗氧剂 0.4~0.6%

润滑剂 0.4~0.6%；

所述的PBT，其特性粘度为0.7~1.0 dl/g；所述的PET，其特性粘度为0.6~0.8 dl/g；

所述的玻纤为无碱玻璃纤维，且单丝直径7~11 μm，短切长度3~4 mm；

所述的溴系阻燃剂为溴化环氧树脂；所述磷系阻燃剂为磷酸三苯酯；所述的阻燃协效剂为锑酸钠。

2.根据权利要求1所述的高光高灼热丝高强度PBT复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。

3.根据权利要求1所述的高光高灼热丝高强度PBT复合材料，其特征在于：所述成核剂为超细滑石粉，目数为5000~15000目。

4.根据权利要求1所述的高光高灼热丝高强度PBT复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚和亚磷酸酯组成的复配抗氧体系，所述润滑剂为硅酮粉。

5.权利要求1至4任一项所述的高光高灼热丝高强度PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

以重量百分比计，将10～20%PBT、15～20%PET、3～5%增韧剂、13~18%溴系阻燃剂、2~6%磷系阻燃剂、1~3%阻燃协效剂、0.5～1.5%成核剂、0.4～0.6%抗氧剂和0.4～0.6%润滑剂混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，在侧喂料加入35～45%玻纤，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高光高灼热丝高强度PBT复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

混合时间为3~5 min；所述双螺杆挤出机的转速为350~550 r/min，温度为220~270 ℃。

7.权利要求1至4任一项所述的高光高灼热丝高强度PBT复合材料在电子电气领域中的应用。