CN113444354A - 一种高cti高抗冲阻燃pc-pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料加工技术领域，公开了一种高CTI高抗冲阻燃PC‑PBT复合材料及其制备方法。本发明的高CTI高抗冲阻燃PC‑PBT复合材料按重量份数计包含PC树脂80‑105份，PBT树脂20‑40份，增韧剂1‑12份，溴系阻燃剂5‑15份，无机协效阻燃剂0.5‑1.5份，抗滴落剂0.2‑1份，抗氧剂0‑1份，润滑剂0.1‑0.5份，成核剂0‑0.5份。该复合材料以PC/PBT合金为基材，使用溴化环氧阻燃剂和阻燃协效剂复配，兼顾材料高CTI性能，高阻燃及高抗冲韧性，在电子电器、电动工具、家电设备等领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体是涉及一种高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国电子电器工业发展迅速，其产品出口量也在逐年增加，对材料的阻燃性能提出了更高的要求。在电源外壳、暖风机外壳、电路板支架、连接器、连接器端子、变压器外壳、开关面板、充电器、充电桩外壳等电器领域，当电子电器发生漏电时，单纯地提高阻燃已无法完全满足要求，一款高CTI的PC/PBT材料能减少漏电情况下材料的起火燃烧以及触电事故的发生，保障使用者的生命财产安全。因而，开发高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料产品，符合现有的市场前景。
中国专利文献CN104231568公开了一种高灼热丝高CTI超韧阻燃PBT/PC合金材料，所述材料是由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、复配增韧剂、溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、无机阻燃协效剂、酯交换抑制剂、抗滴落剂PTFE、润滑剂、抗氧剂组成，虽然该材料ASTM缺口冲击>600J/M，阻燃性达UL94 V-0级(1.6mm)，灼热丝温度GWIT>850℃，耐漏电性能CTI>600V，但是成分复杂，需要使用复配增韧剂，发挥协同增韧作用，且需复配溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂与抗滴落剂，通过磷氮系阻燃剂与抗滴落剂PTFE的加入克服含卤阻燃PBT/PC材料耐漏电性能不佳的缺点。
中国专利文献CN102070886公开了一种具有高CTI值、高阻燃性的PBT/PC合金材料及其制备方法，该合金材料包含50-70％的聚对苯二甲酸丁二醇酯，20-30％的聚碳酸酯，3-10％的相容剂，5-20％的复合阻燃剂，0.1-0.5％的抗氧剂，0.1-0.5％的润滑剂，所述的复合阻燃剂选自十溴二苯乙烷、三氧化二锑复配；或十溴二苯乙烷、三氧化二锑和无机阻燃剂TYT999复配。该材料虽然具有高CTI值、高阻燃性、高效相容性、冲击韧性好、加工性能优异，但是以上材料中未加入抗滴落剂，不利于防滴落，且该专利文献的PBT/PC合金材料是以PBT树脂为主，经本申请发明人试验该专利文献的阻燃剂体系并不适用于添加了抗滴落剂，以PC树脂为主的PC/PBT合金材料。
发明内容
本发明的目的是为了克服以PC树脂为主的普通阻燃PC/PBT在漏电情况下容易起火燃烧以及发生触电事故的不足，提供一种高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料及其制备方法。该复合材料以PC/PBT合金为基材，使用溴化环氧阻燃剂和阻燃协效剂复配，兼顾材料高CTI性能，高阻燃及高抗冲韧性，在电子电器、电动工具、家电设备等领域具有广泛的应用前景。
为达到本发明的目的，本发明的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料按重量份数计包含PC树脂80-105份，PBT树脂20-40份，增韧剂1-12份，溴系阻燃剂5-15份，无机协效阻燃剂0.5-1.5份，抗滴落剂0.2-1份，抗氧剂0-1份，润滑剂0.1-0.5份，成核剂0-0.5份。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料按重量份数计包含PC树脂85-100份，PBT树脂20-40份，增韧剂3-8份，溴系阻燃剂7-13份，无机协效阻燃剂0.8-1.2份，抗滴落剂0.3-0.7份，抗氧剂0.1-0.8份，润滑剂0.1-0.5份，成核剂0.05-0.2份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述增韧剂是MBS、ACR、EMA中的一种或多种。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述增韧剂是MBS。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述溴系阻燃剂是溴化环氧、溴化聚苯乙烯、十溴二苯乙烷、溴化聚碳酸酯低聚物中的一种或多种。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述溴系阻燃剂是溴化环氧。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述无机协效阻燃剂是三氧化二锑，硼酸锌、水滑石中的一种或多种。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述无机协效阻燃剂是三氧化二锑。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗滴落剂是纯PTFE粉末或经SAN和MMA中的一种或多种包覆的PTFE粉末。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1-3：1。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙和乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述成核剂是布吕格曼P250或滑石粉中的一种。
另一方面，本发明还提供了一种前述高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取PC树脂、PBT树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无机协效阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂，称取后混合；
(2)将经步骤(1)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述熔融塑化的温度设定为第一段230℃-250℃，第二段240℃-260℃，第三段240℃-260℃，第四段240℃-260℃，第五段240℃-260℃，第六段240℃-260℃，第七段240℃-260℃，第八段230℃-250℃，第九段230℃-250℃，第十段230℃-250℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度250-270℃。
传统阻燃PC/PBT在耐漏电起痕指数(CTI)测试中，漏电电流持续通过，会在材料表面形成碳层，导致测试电极之间导通，造成短路，本发明的高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料以PC树脂作为主要成分，加入抗滴落剂，通过优选溴系阻燃剂与无机协效阻燃剂，不仅垂直燃烧性能(UL-94)达到1.6mm/V-0，缺口冲击强度≥40KJ/m2，而且CTI测试大于600V，在电子电器，电动工具，家电设备等领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料，按重量份计包括以下组分：
PC树脂 80-105份，
PBT树脂 20-40份，
增韧剂 1-12份，
溴系阻燃剂 5-15份，
无机协效阻燃剂 0.5-1.5份，
抗滴落剂 0.2-1份，
抗氧剂 0-1份，
润滑剂 0.1-0.5份，
成核剂 0-0.5份。
其中，所述相容剂是MBS、ACR、EMA中的一种或多种；所述溴系阻燃剂是溴化环氧、溴化聚苯乙烯、十溴二苯乙烷、溴化聚碳酸酯低聚物中的一种或多种；所述无机协效阻燃剂是三氧化二锑，硼酸锌、水滑石中的一种或多种；所述抗滴落剂是纯PTFE粉末或经SAN和MMA中的一种或多种包覆的PTFE粉末；所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1-3：1；所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙和乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种；所述成核剂是布吕格曼P250或滑石粉中的一种。
按下述方法制备实施例1与对比例1-5的材料(具体材料及其配比见表1)：
(1)按所需重量份数称取PC树脂、PBT树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无机协效阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂，称取后混合；
(2)将经步骤(1)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料。
其中，所用同向双螺杆挤出机螺杆直径可以为40-65mm，螺杆的长径比为40：1，熔融塑化温度可以设定为第一段230℃-250℃，第二段240℃-260℃，第三段240℃-260℃，第四段240℃-260℃，第五段240℃-260℃，第六段240℃-260℃，第七段240℃-260℃，第八段230℃-250℃，第九段230℃-250℃，第十段230℃-250℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度250-270℃。
表1实施例1和对比例1-5的材料及其重量份数
将实施例和对比例中得到的PC/PBT复合材料在95℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑温度：下料段：255℃；第二段：265℃；第三段：265℃；喷嘴：265℃；
将注塑样片放于干燥器中进行状态调节：调节温度23℃，调节时间：24h。
各实施例和对比例材料的性能测试结果如下表2所示。
表2实施例1和对比例1-5材料性能测试结果
由实施例1与对比例1-5的测试结果可看出：溴化环氧作为阻燃剂对材料韧性影响较小，且CTI达到600V。相比之下，溴化聚苯乙烯和十溴二苯乙烷对共混物的影响过大，溴化聚碳酸酯低聚物虽能保持材料韧性但CTI偏低。三氧化二锑同时影响材料阻燃和CTI，缺少三氧化二锑过少则垂直燃烧性能不足，过多则导致CTI下降。实施例1能同时满足垂直燃烧性能(UL-94)达到1.6mm/V-0，缺口冲击强度≥40KJ/m2，CTI测试大于600V，在电子电器，电动工具，家电设备等领域具有广泛的应用前景。
表3实施例2-5和对比例6的材料及其重量份数
表4实施例2-5和对比例6材料性能测试结果
由实施例2-5和对比例6的测试结果可看出：本发明的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料具有较宽的PC/PBT配比范围，在该配比范围内均能满足高CTI高抗冲阻燃的要求，具有一定的灵活性，但超出该范围，可能导致耐漏电性能的下降。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份数计包含PC树脂80-105份，PBT树脂20-40份，增韧剂1-12份，溴系阻燃剂5-15份，无机协效阻燃剂0.5-1.5份，抗滴落剂0.2-1份，抗氧剂0-1份，润滑剂0.1-0.5份，成核剂0-0.5份。
2.根据权利要求1所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料按重量份数计包含PC树脂85-100份，PBT树脂20-40份，增韧剂3-8份，溴系阻燃剂7-13份，无机协效阻燃剂0.8-1.2份，抗滴落剂0.3-0.7份，抗氧剂0.1-0.8份，润滑剂0.1-0.5份，成核剂0.05-0.2份。
3.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述增韧剂是MBS、ACR、EMA中的一种或多种；优选地，所述增韧剂是MBS。
4.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述溴系阻燃剂是溴化环氧、溴化聚苯乙烯、十溴二苯乙烷、溴化聚碳酸酯低聚物中的一种或多种；优选地，所述溴系阻燃剂是溴化环氧。
5.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述无机协效阻燃剂是三氧化二锑、硼酸锌、水滑石中的一种或多种；优选地，所述无机协效阻燃剂是三氧化二锑。
6.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述抗滴落剂是纯PTFE粉末或经SAN和MMA中的一种或多种包覆的PTFE粉末；优选地，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂；更优选地，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1-3：1。
7.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙和乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料，其特征在于，所述成核剂是布吕格曼P250或滑石粉中的一种。
9.权利要求1-8任一项所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取PC树脂、PBT树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无机协效阻燃剂、抗滴落剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂，称取后混合；
(2)将经步骤(1)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高CTI高抗冲阻燃PC/PBT复合材料。
10.根据权利要求9所述的高CTI高抗冲阻燃PC-PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1；优选地，所述熔融塑化的温度设定为第一段230℃-250℃，第二段240℃-260℃，第三段240℃-260℃，第四段240℃-260℃，第五段240℃-260℃，第六段240℃-260℃，第七段240℃-260℃，第八段230℃-250℃，第九段230℃-250℃，第十段230℃-250℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度250-270℃。
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