CN113234311B - 一种自隔离耐火阻燃pc、pbt复合材料 - Google Patents

一种自隔离耐火阻燃pc、pbt复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及耐火材料，属于有机耐火材料加工领域。一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，包括交替设置的PC、PBT合金结构层、自隔离阻燃层；所述PC、PBT合金结构层以PC、PBT合金纤维纺织层为主体结构，所述自隔离阻燃层为热分解膨胀材料；自隔离阻燃层热分解膨胀温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度5～30℃。该材料受热时自隔离阻燃层热分解膨胀，形成无机阻燃材料为核心的隔热层，防止材料内部结构被进一步热损坏。且该自隔离阻燃层添加量极少，且耐火材料的添加并不影响PC、PBT合金本身结构组份的改变，不影响PC、PBT合金材料的结构强度、耐分解和耐腐蚀能力。

Description

一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料
技术领域
本发明涉及耐火材料及其加工方法，尤其涉及一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料。
背景技术
PC的优点是室温刚而韧，但高温的情况下，热变形严重，应力开裂，粘度大；PBT的优点是它的刚性不受温度的影响，变形小，但韧性不足。二者共混后的PC、PBT属于塑料合金,它保持了结晶材料PBT的耐化学性及易于成型等特点，又兼备了非结晶材料PC的韧性和尺寸稳定性。
因此，PC、PBT合金是一种性能优良,加工容易,物美价廉,是极具商业化价值的热塑性工程塑料合金。近5年,PC、PBT合金的产量每年都以10％左右的速度增长,已经成为世界上销售量最大的商业化聚合物合金,广泛地应用于汽车工业,家用电器和办公设备等领域。为了满足多种应用领域中防火安全要求,PC、PBT合金必须兼具有良好的阻燃性，但现有技术中阻燃性PC、PBT合金一般采用添加阻燃剂的方式提高PC、PBT合金材料的耐火耐高温能力。但阻燃剂材料的添加会破坏原有的PC、PBT合金内部构造，大大降低PC、PBT合金合金材料的机械性能、并使得PC、PBT合金不耐老化、酸碱耐蚀性质也显著降低。
因此，在确保PC、PBT合金机械性能、耐腐蚀、耐光解老化等能力不变的情况下，有效提升PC、PBT合金耐高温性质是目前PC、PBT合金材料改进的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，在确保PC、PBT合金机械性能、耐腐蚀、耐光解老化等能力不变的情况下，有效提升PC、PBT合金耐高温性质。
技术方案
一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，包括交替设置的PC、PBT合金结构层、自隔离阻燃层；所述PC、PBT合金结构层为PC、PBT合金纤维纺织层，所述自隔离阻燃层为热分解膨胀材料；
自隔离阻燃层热分解膨胀温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度5～30℃，当外环境温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度后，自隔离阻燃层热分解膨胀，形成无机阻燃材料为核心的隔热层，防止材料内部结构被进一步热损坏。
进一步，所述自隔离阻燃层包括PC、PBT成分、阻燃剂、分解起泡剂。
进一步，所示自隔离阻燃层包括普通PC树脂70wt％～83wt％,PBT树脂10wt％～20wt％,主阻燃剂3wt％～13wt％和协效阻燃剂0.2wt％～10wt％，无机阻燃材料5wt％～10wt％，分解起泡剂0.5wt％～1.5wt％，其它成分为辅助添加材料。
进一步，所述无机阻燃材料选自碳酸钠、二氧化硅、耐火氧化物的混合材料，所述耐火氧化物选自氧化镁、氧化铝中的一种或多种。
进一步，PC、PBT合金结构层以高PBT含量的PC、PBT合金纤维交错纺织布结构为骨架，低PBT含量的PC、PBT合金填充纤维缝隙的密实层状结构。
进一步，所述高PBT含量的PC、PBT合金纤维成分包括：PC树脂30％～45％,PBT树脂40％～60％，其它成分为辅助添加材料。
进一步，所述低PBT含量的PC、PBT合金纤维成分包括：PC树脂80％～85％,PBT树脂10％～30％，其它成分为辅助添加材料。
进一步，所述辅助添加材料包括增韧剂1wt％～10wt％,主抗氧剂0.2wt％～1wt％,辅助抗氧剂0.2wt％～1wt％,内润滑剂0.3wt％～5wt％,外润滑剂0.4wt％～5wt％,抗滴落剂0.5wt％～5wt％。
一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料的制备方法：
a.高PBT含量的PC、PBT合金纤维交错纺织成层状材料；
b.将层状材料平铺，喷洒低PBT含量的PC、PBT合金粉末层，并红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金粉末，填充层状材料内纤维缝隙；
c.喷洒自隔离阻燃层粉末；
d.再次喷洒低PBT含量的PC、PBT合金粉末层，并附上新的一层步骤a制备的层状材料，红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金粉末，并加压密实。
e.重复步骤a～d，不断堆叠获得三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，切割加工。
进一步，三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料中，高PBT含量的PC、PBT合金纤维80wt％～85wt％，低PBT含量的PC、PBT合金粉末层15wt％～20wt％，自隔离阻燃层粉末1wt％～3wt％。
有益效果
采用本发明自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，内部交替设置的PC、PBT合金结构层、自隔离阻燃层。其中PC、PBT合金结构层为PC、PBT合金纤维纺织层，所述自隔离阻燃层为热分解膨胀材料，自隔离阻燃层热分解膨胀温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度5～30℃，当外环境温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度后，自隔离阻燃层热分解膨胀，形成无机阻燃材料为核心的隔热层，防止材料内部结构被进一步热损坏，且该自隔离阻燃层添加量极少，且耐火材料的添加并不影响PC、PBT合金本身结构组份的改变，不影响PC、PBT合金材料的结构强度、耐分解和耐腐蚀能力。经过测试，本技术方案所提供样品的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量等参数相比于普通PC、PBT合金材料未显著降低的情况下，其有效提升缺口冲击强度性能约30％、并且实施例4所提供样品的阻燃性能由普通PC、PBT样品的V-2级别提升至高水平耐火阻燃的V0级别。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明提出一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，该材料包括交替设置的PC、PBT合金结构层、自隔离阻燃层；所述PC、PBT合金结构层为PC、PBT合金纤维纺织层，所述自隔离阻燃层为热分解膨胀材料；自隔离阻燃层热分解膨胀温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度5～30℃，当外环境温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度后，自隔离阻燃层热分解膨胀，形成无机阻燃材料为核心的隔热层，防止材料内部结构被进一步热损坏。
实施例1制备自隔离阻燃层
本实施例中自隔离阻燃材料为粉状材料，首先将700g普通PC树脂、100gPBT树脂、主阻燃剂30g、协效阻燃剂2g、碳酸钠10g、二氧化硅10g、氧化镁30g共混，置于球磨机中粉碎研磨共混一体。
实施例2制备PC、PBT合金纤维布
将PC树脂300g,PBT树脂600g、增韧剂20g、主抗氧剂3g、辅助抗氧剂4g、内润滑剂20g、外润滑剂4g、抗滴落剂10g共混后，挤出纤维，纺织成布状材料。
实施例3制备低PBT含量的PC、PBT合金填充粉末
将PC树脂800g、PBT树脂100g、增韧剂10g,主抗氧剂3g,辅助抗氧剂4g,内润滑剂3g,外润滑剂20g,抗滴落剂10g置于球磨机中粉碎研磨共混一体，获得低PBT含量的PC、PBT合金填充粉末。
实施例4自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料
裁剪实施例2制备的PC、PBT合金纤维布，然后将层状布材料平铺，喷洒实施例3制备的低PBT含量的PC、PBT合金填充粉末，并红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金填充粉末，填充层状布材料内纤维缝隙；
然后喷洒实施例1制备的自隔离阻燃层粉末，之后再次喷洒实施例3制备的低PBT含量的PC、PBT合金粉末层，并附上新的一层实施例2制备的布状材料，压实后采用红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金粉末，之后重复上述步骤，不断堆叠获得三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，切割加工成产品配件。
对照例 注塑成型材料
将PC树脂500g,PBT树脂625g、增韧剂25g、主抗氧剂3.6g、辅助抗氧剂5g、内润滑剂25g、外润滑剂45g、抗滴落剂13g、主阻燃剂0.3g、协效阻燃剂0.04g、碳酸钠0.15g、二氧化硅0.2g、氧化镁0.3g共混后，热熔融成型，切割加工成产品配件。
实施例5样品性能测试表
Figure BDA0003053638100000051
Figure BDA0003053638100000061
根据本实施例对照试验样品的测试参数可以看出，实施例4所提供样品的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量等未显著降低的情况下，其有效提升缺口冲击强度性能约30％、并且实施例4所提供样品的阻燃性能由普通PC、PBT样品的V-2级别提升至高水平耐火阻燃的V0级别。

Claims (7)

1.一种自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，包括交替设置的PC、PBT合金结构层、自隔离阻燃层；所述PC、PBT合金结构层以PC、PBT合金纤维纺织层为主体结构，所述自隔离阻燃层为热分解膨胀材料；
自隔离阻燃层热分解膨胀温度高于PC、PBT合金纤维纺织层结构失稳温度5～30℃；
所述PC、PBT合金结构层以高PBT含量的PC、PBT合金纤维交错纺织布结构为骨架，低PBT含量的PC、PBT合金填充纤维缝隙的密实层；
自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料的制备步骤包括：
a. 高PBT含量的PC、PBT合金纤维交错纺织成层状材料；
b. 将层状材料平铺，喷洒低PBT含量的PC、PBT合金粉末层，并红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金粉末，填充层状材料内纤维缝隙；
c. 喷洒自隔离阻燃层粉末；
d. 再次喷洒低PBT含量的PC、PBT合金粉末层，并附上新的一层步骤a制备的层状材料，红外热熔融低PBT含量的PC、PBT合金粉末，并加压密实；
e. 重复步骤a～d，不断堆叠获得三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，切割加工成型；
所述三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料中，高PBT含量的PC、PBT合金纤维80wt%～85wt%，低PBT含量的PC、PBT合金粉末层15wt%～20wt%，自隔离阻燃层粉末1wt～3wt%；以三维块状自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料的总量为100%计。
2.如权利要求1所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述自隔离阻燃层包括PC、PBT成分、阻燃剂、分解起泡剂。
3.如权利要求1所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述自隔离阻燃层包括普通PC树脂70wt%～83wt%,PBT树脂10wt%～20wt%,主阻燃剂3wt%～13wt%和协效阻燃剂0.2wt%～10wt%，无机阻燃材料5wt%～10wt%，分解起泡剂0.5wt%～1.5wt%，其它成分为辅助添加材料；以自隔离阻燃层的总量为100%计。
4.如权利要求3所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述无机阻燃材料选自碳酸钠、二氧化硅、耐火氧化物的混合材料，所述耐火氧化物选自氧化镁、氧化铝中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述高PBT含量的PC、PBT合金纤维成分包括：PC树脂30wt%～45wt%,PBT树脂40wt%～60wt%，其它成分为辅助添加材料；以高PBT含量的PC、PBT合金纤维的总量为100%计。
6.如权利要求4所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述低PBT含量的PC、PBT合金成分包括：PC树脂80wt%～85wt%,PBT树脂10wt%～30wt%，其它成分为辅助添加材料；以低PBT含量的PC、PBT合金的总量为100%计。
7.如权利要求5或6所述的自隔离耐火阻燃PC、PBT复合材料，其特征在于，所述辅助添加材料包括增韧剂1wt%～10wt%,主抗氧剂0.2wt%～1wt%,辅助抗氧剂0.2wt%～1wt%,内润滑剂0.3wt%～5wt%,外润滑剂0.4%～5wt%,抗滴落剂0.5wt%～5wt%。
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