CN112759903B - 一种高gwit的阻燃pbt/pet合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高gwit的阻燃pbt/pet合金材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料及其制备方法和应用。阻燃PBT/PET合金材料以重量份数计，包括如下组分：PBT树脂13～48份、PET树脂5～40份、溴系阻燃剂8～10份、三氧化二锑0.5～1份、氢氧化钙3～6份、无碱玻璃纤维25～35份。本发明通过特定的组分配伍，可以有效提高阻燃PBT/PET合金材料的GWIT值，达到850℃，实现1.60mmV0级阻燃，满足无人值守的电器产品对GWIT的高要求。更进一步的是，本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在具有高GWIT和V0阻燃效果的同时还具有优异的力学性能缺口冲击强度可达9kJ/m左右。

Description

一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，更具体地，涉及一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
阻燃增强PBT/PET材料相比PBT材料来说，具有外观更光亮、耐热温度更高的优点，在电子电器等领域得到广泛应用，长期以来，阻燃PBT/PET通常选用溴锑复配体系，具有阻燃效率高，阻燃效果好的优点，但是常规的阻燃PBT/PET工程塑料只能满足UL-94的V-0阻燃要求，对于IEC的灼热丝测试，其灼热丝起燃温度(GWIT)都比较低，通常只有750℃左右，而很多无人值守的电器产品对GWIT提出了更高的要求，达到了GWIT850℃苛刻要求，常规的阻燃PBT/PET无法满足这个要求。
CN102952381A公开了一种高CTI值、高GWIT值环保阻燃玻璃纤维增强PBT/PET合金材料，所述合金材料包括以下重量百分比含量的原料组分：PBT22.5％～41％，PET22.5％～41％，复配型阻燃剂6％～20％，三氧化二锑3％～15％，玻璃纤维20％～30％，增韧剂2％～10％，抗氧剂0.1％～1％，氧化物0.1％～1％，所述的复配型阻燃剂由溴化聚苯乙烯、次磷酸镁和滑石粉组成。但该发明阻燃玻璃纤维增强PBT/PET合金材料中含有次磷酸镁，次磷酸镁容易在高温加工过程产生易燃和极毒的磷化氢气体，该气体一方面会对生产工人健康造成影响，另一方面也容易发生起火风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有阻燃PBT/PET合金材料的GWIT值不能达到850℃，不能满足电子电器产品的GWIT要求的缺陷和不足，提供一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，通过三氧化二锑和氢氧化钙的协同作用有效改善阻燃阻燃PBT/PET合金材料的GWIT性能和机械性能，具备850℃和1.6mmV0级阻燃，同时具备良好的力学性能。
本发明的另一目的在于提供一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在电子电器制备中的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量份数计，包括如下组分：
PBT树脂13～48份、PET树脂5～40份、溴系阻燃剂8～10份、三氧化二锑0.5～1份、氢氧化钙3～6份、无碱玻璃纤维25～35份。
本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料包括PBT树脂、PET树脂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、氢氧化钙和无碱玻璃纤维成分，其中：
PBT树脂为基体树脂，提供材料的基本性能。
PET加入到PBT中可以提高耐热性，同时PET的价格也更低，具有更好的经济性。
溴系阻燃剂的添加可以实现V0阻燃，含量太高影响性能，含量太低阻燃效果差，因此进一步将其含量控制在8份～10份。
氢氧化钙可以提升材料的阻燃性能和GWIT值。
无碱玻璃纤维在本发明的高GWIT阻燃PBT组合物中主要提供高的力学强度，但同时要考虑其添加量对流动性的影响，因此综合考虑力学强度和流动性，选择含量为25份～35份。
本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料中含有三氧化二锑和氢氧化钙，三氧化二锑和氢氧化钙协同具有很好的GWIT提高作用，主要通过气相阻燃机理作用将本发明的阻燃PBT/PET合金材料的GWIT提高至850℃。气相阻燃机理是氢氧化钙高温下分解成水和氧化钙，水变成水蒸气起到了气相阻燃作用，三氧化二锑与溴系阻燃剂起到气相阻燃协效作用。
而且，在本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料中三氧化二锑和氢氧化钙的组分含量也是至关重要的，当三氧化二锑含量太低，则达不到UL-94V0阻燃；当三氧化二锑含量太高，则GWIT温度大幅下降。同样，当氢氧化钙含量太低则GWIT温度达不到850℃的要求，但当氢氧化钙含量太高，则力学性能下降明显。所以，本发明需要综合考虑高GWIT阻燃PBT组合物的力学性能、阻燃性能和GWIT的协效平衡，实现力学性能、阻燃性能和GWIT三个方面的综合最优。
优选地，以重量份数计，包括如下组分：PBT树脂13.5～47.5份、PET树脂5～40份、溴系阻燃剂8份、三氧化二锑0.5份、氢氧化钙4～6份、无碱玻璃纤维30～35份。
优选地，以重量份数计，包括如下组分：PBT树脂25.5～37.5份、PET树脂8～25份、溴系阻燃剂8份、三氧化二锑0.5份、氢氧化钙4～6份、无碱玻璃纤维35份。
优选地，所述氢氧化钙的粒径为5～15μm。粒径太大影响灼热丝GWIT性能，粒径太小不好加工。
优选地，所述溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。其它溴系阻燃剂在PBT中容易出现析出或者相容性差等问题，本发明所选用的溴系阻燃剂，尤其是溴化环氧树脂和溴化聚苯乙烯可以有效避免现析出或者相容性差的问题。
优选地，所述所述PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
优选地，所述PBT树脂的密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
本发明同时还具体保护一种所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法，包括如下步骤：将PBT树脂、PET树脂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、氢氧化钙混合均匀，加入双螺杆挤出机中，无碱玻璃纤维从挤出机侧喂料，在210℃～260℃下经塑化混合挤出、冷却造粒，即得高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料。
其中，优选地，PBT树脂在于其他组分混合之前常规进行除水处理，具体除水操作如下：将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时。
本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在任何可行领域内的应用均在本发明的保护范围内，具体的本发明还保护一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在电子电器制备中的应用。
电子电器阻燃材料对于高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料有一定的性能要求，比如需要达到UL-94的V0阻燃要求，对于IEC的灼热丝测试，而很多无人值守的电器产品对GWIT提出了更高的要求，需要达到了GWIT 850℃的要求，本发明制备的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料具有高GWIT值，其灼热丝起燃温度可以达到850℃，完全满足电子电器产品对于阻燃材料的要求，可以广泛应用于电子电器领域。
优选的，所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的GWIT为850℃，缺口冲击强度≥8.5kJ/m2，UL-94阻燃测试为V0级。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，通过特定的组分配伍，可以有效提高阻燃PBT/PET合金材料的GWIT值，达到850℃，实现1.60mmV0级阻燃，满足无人值守的电器产品对GWIT的高要求。更进一步的是，本发明的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在具有高GWIT和V0阻燃效果的同时还具有优异的力学性能，缺口冲击强度可达9kJ/m左右。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例中，各性能按照如下方法进行测试：
其中GWIT性能根据测试标准IEC 60695-2-12-2014测试
缺口冲击强度根据测试标准ISO 180-2000测试。
UL-94阻燃测试，厚度1.6mm根据测试标准UL-94-2019测试。
实施例1～7
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量百分比计，包括表1所示组分。
其中PBT树脂相对密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。厂家：中国台湾长春化工，牌号：PBT 1200-211M
PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。厂家：中石化仪征化纤，牌号：PET FG600
氢氧化钙的粒径为5μm。市售。
溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。厂家：以色列化工集团，牌号：粉体-F-2100。
高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法具体如下：
1)将PBT在135℃下干燥4小时，待用；
2)将PBT树脂、PET树脂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、氢氧化钙混合均匀，加入双螺杆挤出机中，无碱玻璃纤维从挤出机侧喂料，在240℃下经塑化混合挤出、冷却造粒，即得高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料。
表1.实施例1～7的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料组成
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
PBT树脂 40.5 29.3 48 13.5 47.5 37.5 25.5
PET树脂 20 30 10 40 5 8 25
溴化环氧树脂 8 9 10 8 8 8 8
三氧化二锑 0.5 0.7 1 0.5 0.5 0.5 0.5
氢氧化钙 3 3 4 5 6 6 4
无碱玻璃纤维 25 25 25 30 30 35 35
实施例8
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量百分比计，包括如下组分：
25.5份的PBT树脂
25份PET树脂
8份的溴系阻燃剂
0.5份的三氧化二锑
4份的氢氧化钙
35份的无碱玻璃纤维。
其中PBT树脂相对密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
氢氧化钙为粒径8μm的氢氧化钙。
高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法同实施例1。
实施例9
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量百分比计，包括如下组分：
25.5份的PBT树脂
25份PET树脂
8份的溴系阻燃剂
0.5份的三氧化二锑
4份的氢氧化钙
35份的无碱玻璃纤维。
其中PBT树脂相对密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
氢氧化钙为粒径10μm的氢氧化钙。
高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法同实施例1。
实施例10
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量百分比计，包括如下组分：
25.5份的PBT树脂
25份PET树脂
8份的溴系阻燃剂
0.5份的三氧化二锑
4份的氢氧化钙
35份的无碱玻璃纤维。
其中PBT树脂相对密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
氢氧化钙为粒径15μm的氢氧化钙。
高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法同实施例1。
对比例1～7
一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量百分比计，包括表2所示组分。
其中PBT树脂相对密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
氢氧化钙为粒径为5μm的氢氧化钙。
高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法同实施例1。
表2.对比例1～7的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料组成
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
PBT树脂 25.5 25.5 25.5 25.5 12 25.5 25.5
PET树脂 25 25 25 25 40 4 45
溴化环氧树脂 8 8 8 8 8 8 8
三氧化二锑 0.1 2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
氢氧化钙 4 4 7 2 2 2 2
无碱玻璃纤维 35 35 35 35 35 35 35
结果检测
对上述实施例和对比例的高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料进行性能检测，检测包括GWIT、阻燃性能、力学性能，具体检测结果如下表3和表4。
表3.实施例高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料检测结果
Figure GDA0003662208970000071
表4.对比例高GWIT溴系阻燃PBT检测结果
Figure GDA0003662208970000072
从实施例和对比例可以看出，当我们添加合适比例的三氧化二锑和氢氧化钙，可以实现850℃的GWIT，并且具有良好的力学性能，当三氧化二锑含量太低，则达不到UL-94V0阻燃，当三氧化二锑含量太高，则GWIT温度大幅下降，当氢氧化钙含量太低，则GWIT温度达不到850℃的要求，但当氢氧化钙含量太高，力学性能下降明显。所以，在本专利权利要求的含量范围内，能够实现力学性能、阻燃性能、GWIT方面的一个最优的结果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，以重量份数计，包括如下组分：PBT树脂13.5～47.5份、PET树脂5～40份、溴系阻燃剂8份、三氧化二锑0.5份、氢氧化钙4～6份、无碱玻璃纤维30～35份，
所述氢氧化钙的粒径为5μm，
所述溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
2.如权利要求1所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，其特征在于，所述PET树脂的密度为1.31～1.33g/cm3，熔点250-270℃。
3.如权利要求1所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料，其特征在于，所述PBT树脂的密度1.30-1.32g/cm3，熔点215-230℃。
4.一种权利要求1～3任意一项所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将PBT树脂、PET树脂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、氢氧化钙混合均匀，加入双螺杆挤出机中，无碱玻璃纤维从挤出机侧喂料，在210℃～260℃下经塑化混合挤出、冷却造粒，即得高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料。
5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述PBT树脂在130℃～140℃下经过3～5小时的除水处理。
6.一种权利要求1～3任意一项所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料在电子电器制备中的应用。
7.如权利要求6所述应用，其特征在于，所述高GWIT的阻燃PBT/PET合金材料的GWIT为850℃，缺口冲击强度≥8.5kJ/m2，UL-94阻燃测试为V0级。
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