CN115895203A - 一种高gwit的pbt/pet合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种高GWIT的PBT/PET合金材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，合金材料的成分以质量分数计包括：PBT树脂20％‑60％、PET树脂10％‑40％、六氯环三磷腈1％‑10％、三氧化二锑0.5％‑2％和酯交换抑制剂0.5％‑1.0％；通过六氯环三磷腈和三氧化二锑的协同作用有效改善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，解决目前的PBT/PET阻燃材料无法满足GWIT850℃的要求的问题。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种高GWIT的PBT/PET合金材料及其制备方法。
背景技术
PBT/PET合金材料相比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，随着电子电器产品对材料提出的GWIT要求，常规的PBT/PET阻燃材料无法满足GWIT850℃的要求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种高GWIT的PBT/PET合金材料及其制备方法，以解决目前的PBT/PET阻燃材料无法满足GWIT850℃的要求的问题。
本发明实施例提供了一种高GWIT的PBT/PET合金材料，所述合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂20％-60％、PET树脂10％-40％、六氯环三磷腈1％-10％、三氧化二锑0.5％-2％和酯交换抑制剂0.5％-1.0％。
可选的，所述合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂30％-50％、PET树脂20％-30％、六氯环三磷腈4％-7％、三氧化二锑1％-1.5％和酯交换抑制剂0.7％-0.8％。
可选的，所述PBT树脂的密度为1.30～1.32g/cm3，所述PBT树脂的熔点为220-230℃。
可选的，所述PET树脂的密度为1.33～1.35g/cm3，所述PET树脂的熔点为260-270℃。
可选的，所述酯交换抑制剂包括磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠和无水磷酸二氢二钠中的至少一种。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种如上所述的高GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，所述方法包括：
把PBT树脂、PET树脂和白矿物油进行预混合，得到初始混合物；
把六氯环三磷腈、三氧化二锑、酯交换抑制剂和所述初始混合物进行二次混合，得到二次混合物。
把所述二次混合物进行加热熔融和挤出造粒，得到高GWIT的PBT/PET合金材料。
可选的，所述加热熔融的温度为220-270℃。
可选的，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为210-230℃，第三段的加热温度为210-230℃，第四段的加热温度为230-250℃，第五段的加热温度为230-250℃，第六段的加热温度为250-270℃，第七段的加热温度为250-270℃，第八段的加热温度为240-260℃，第九段的加热温度为240-260℃，第十段的加热温度为230-250℃，所述加热熔融的模头温度为230-250℃。
可选的，所述方法还包括对所述PBT树脂和PET树脂进行干燥。
可选的，所述干燥的温度为130-150℃，所述干燥的时间为4-6h。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的高GWIT的PBT/PET合金材料，通过六氯环三磷腈和三氧化二锑的协同作用有效改善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，解决目前的PBT/PET阻燃材料无法满足GWIT850℃的要求的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
名词解释：
PBT：聚对苯二甲酸丁二醇酯
PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯
GWIT：灼热丝起燃温度
HCCP：六氯环三磷腈
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
申请人在发明过程中发现：现有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，本申请的目的在于提供一种高GWIT的PBT/PET合金材料及其制备方法，通过六氯环三磷腈和三氧化二锑的协同作用有效改善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。
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种高GWIT的PBT/PET合金材料，所述合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂20％-60％、PET树脂10％-40％、六氯环三磷腈1％-10％、三氧化二锑0.5％-2％和酯交换抑制剂0.5％-1.0％。
PBT树脂的作用是提供基础的刚性，控制PBT树脂的质量分数为20％-60％，由于PBT树脂是合金材料的基材，在该质量分数范围内，能和PET树脂形成充足的合金材料，若PBT树脂过多，导致PET树脂过少，不能形成充足的合金材料，若PET树脂过多，PBT树脂过少，不能形成充足的合金材料；本实施例中，PBT树脂的密度为1.30～1.32g/cm3，所述PBT树脂的熔点为220-230℃。
PET树脂的作用是提供基础的韧性，控制PET树脂的质量分数为10％-40％，由于PET树脂是合金材料的基材，在该质量分数范围内，能和PET树脂形成充足的合金材料，若PET树脂过多，导致PBT树脂过少，不能形成充足的合金材料，若PBT树脂过多，导致PET树脂过少，不能形成充足的合金材料；本实施例中，PET树脂的密度为1.33～1.35g/cm3，所述PET树脂的熔点为260-270℃。
六氯环三磷腈是由磷、氮原子交替排列构成的无机-有机杂化化合物，可在固、气两相中同时发挥阻燃作用，其能够在PBT-PET合金体系中起到阻燃效果，控制六氯环三磷腈的质量分数为1％-10％，在该质量分数范围内，能发挥最佳的阻燃作用，若阻燃剂成分过多，影响合金材料的机械性能，若阻燃剂成分过少，不能发挥充分的阻燃作用。
三氧化二锑的作用是在PBT-PET合金体系中协效阻燃，控制三氧化二锑的质量分数为0.5％-2％，在该质量分数范围内，能与六氯环三磷腈协同发挥最佳的阻燃作用，该质量分数取值过大的不利影响是不能与六氯环三磷腈形成最佳协同阻燃体系，发挥最佳的阻燃作用，过小的不利影响是不能与六氯环三磷腈形成最佳协同阻燃体系，发挥最佳的阻燃作用。
六氯环三磷腈和三氧化二锑的协同作用有效改善PBT/PET合金材料的GWIT性能的机理在为HCCP分子中的大量磷元素，受热分解生成的磷酸、偏磷酸和聚磷酸等物质，可以催化高聚物的炭化过程，在聚合物的表面形成一层致密的炭层，从而阻止火焰的传播，分子中的氮元素分解生产的不燃性气体可以阻隔氧气的供应；复配的三氧化二锑为协效阻燃剂，与HCCP共同发挥气相阻燃协效作用。
在一些实施例中，合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂30％-50％、PET树脂20％-30％、六氯环三磷腈4％-7％、三氧化二锑1％-1.5％和酯交换抑制剂0.7％-0.8％。
在一些实施例中，酯交换抑制剂可以选自磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠和无水磷酸二氢二钠中的至少一种。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的高GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，所述方法包括：
S0.按照材料配方，包括如下质量百分比的组分：PBT树脂20％～60％；PET树脂10％～40％；六氯环三磷腈1％～12％；三氧化二锑0.5％～5％；酯交换抑制剂0.5％～1.0％，精确称取各组分；将PBT和PET分别放进干燥箱内，140℃下干燥4～6小时。
S1.把PBT树脂、PET树脂和白矿物油进行预混合，得到初始混合物；
具体而言，本实施例中，将干燥后的PBT、PET以及白矿物油100ml依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间60～120s，混合均匀后配得初始混合物。
S2.把六氯环三磷腈、三氧化二锑、酯交换抑制剂和所述初始混合物进行二次混合，得到二次混合物。
具体而言，本实施例中，将初始混合物与按照配方称取好的六氯环三磷腈、三氧化二锑、酯交换抑制剂、再次倒入搅拌桶进行第二次混合，混合时间60～120s，混合均匀后配得二次混合物料。
S3.把所述二次混合物进行加热熔融和挤出造粒，得到高GWIT的PBT/PET合金材料。
在一些实施例中，所述加热熔融的温度为220-270℃。
采用以上加热熔融方式的积极效果是由于PBT树脂和PET树脂的熔点为220-270℃，220-270℃是其比较理想的加工温度范围。温度低了导致PBT树脂和PET树脂不熔或者只有部分熔融，温度过高可能会导致阻燃剂发生部分降解，影响材料的阻燃性能。
进一步的，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为210-230℃，第三段的加热温度为210-230℃，第四段的加热温度为230-250℃，第五段的加热温度为230-250℃，第六段的加热温度为250-270℃，第七段的加热温度为250-270℃，第八段的加热温度为240-260℃，第九段的加热温度为240-260℃，第十段的加热温度为230-250℃，所述加热熔融的模头温度为230-250℃。
具体而言，本实施例中，将二次混合物料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到高GWIT的PBT/PET合金材料；其中双螺杆挤出机具体加工温度控制在220～260℃，分10段加热，其各区温度分别为：1段100℃，2段220℃，3段220℃，4段240℃，5段240℃，6段260℃，7段260℃，8段250℃，9段250℃，10段240℃，模头240℃。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的高GWIT的PBT/PET合金材料及其制备方法进行详细说明。
实施例1-3和对比例1-2
一种高GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，方法包括：
(1)按照材料配，精确称取各组分；将PBT和PET分别放进干燥箱内，140℃下干燥4～6小时；
各实施例和对比例的具体配比如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
| PBT树脂 | 50.0％ | 56.0％ | 52.0％ | 55.0％ | 55.0％ |
| PET树脂 | 37.0％ | 30.0％ | 33.0％ | 34.0％ | 34.0％ |
| 六氯环三磷腈 | 10.0％ | 12.0％ | 14.0％ | 10.5％ | / |
| 三氧化二锑 | 2.50％ | 1.50％ | 0.50％ | / | 10.5％ |
| 酯交换抑制剂 | 0.50％ | 0.50％ | 0.50％ | 0.50％ | 10.5％ |
(2)将干燥后的PBT、PET以及白矿物油100ml依次倒入搅拌桶内，进行材料的预混合，混合时间60～120s，混合均匀后配得初始混合物；
(3)将初始混合物与按照配方称取好的六氯环三磷腈、三氧化二锑、酯交换抑制剂、再次倒入搅拌桶进行第二次混合，混合时间60～120s，混合均匀后配得二次混合物料；
(4)将二次混合物料投入到双螺杆挤出机的主加料斗，经加热熔融、挤出造粒，最终得到高GWIT的PBT/PET合金材料；其中双螺杆挤出机具体加工温度控制在220～260℃，分10段加热，其各区温度分别为：1段100℃，2段220℃，3段220℃，4段240℃，5段240℃，6段260℃，7段260℃，8段250℃，9段250℃，10段240℃，模头240℃。
实验例
将实施例1-3和对比例1-2制得的PBT/PET合金材料进行性能检测，测试结果如下表所示。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 缺口冲击强度/Mpa | 8.1 | 7.9 | 8.0 | 6.5 | 6.7 |
| GWIT | 850 | 850 | 850 | 750 | 750 |
| 阻燃性(UL94,1.6mm) | V0 | V0 | V0 | V1 | V1 |
由上表可得，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3中添加的HCCP阻燃剂在聚合物燃烧过程中，HCCP分子中的大量磷元素，受热分解生成的磷酸、偏磷酸和聚磷酸等物质，可以催化高聚物的炭化过程，在聚合物的表面形成一层致密的炭层，从而阻止火焰的传播，分子中的氮元素分解生产的不燃性气体可以阻隔氧气的供应；复配的三氧化二锑为协效阻燃剂，与HCCP共同发挥气相阻燃协效作用。通过对材料组分、配比的调整，本发明制备的高GWIT的PBT/PET合金材料，能够同时满足力学性能、阻燃性能、GWIT方面的要求。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的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，还具有优异的力学性能，满足电子电器产品对材料机械性能和GWIT的高要求。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高GWIT的PBT/PET合金材料，其特征在于，所述合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂20％-60％、PET树脂10％-40％、六氯环三磷腈1％-10％、三氧化二锑0.5％-2％和酯交换抑制剂0.5％-1.0％。
2.根据权利要求1所述的高GWIT的PBT/PET合金材料，其特征在于，所述合金材料的成分以质量分数计包括：
PBT树脂30％-50％、PET树脂20％-30％、六氯环三磷腈4％-7％、三氧化二锑1％-1.5％和酯交换抑制剂0.7％-0.8％。
3.根据权利要求1或2所述的高GWIT的PBT/PET合金材料，其特征在于，所述PBT树脂的密度为1.30～1.32g/cm3，所述PBT树脂的熔点为220-230℃。
4.根据权利要求1或2所述的高GWIT的PBT/PET合金材料，其特征在于，所述PET树脂的密度为1.33～1.35g/cm3，所述PET树脂的熔点为260-270℃。
5.根据权利要求1或2所述的高GWIT的PBT/PET合金材料，其特征在于，所述酯交换抑制剂包括磷酸二氢钠、无水磷酸二氢钠、磷酸二氢二钠和无水磷酸二氢二钠中的至少一种。
6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的高GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
把PBT树脂、PET树脂和白矿物油进行预混合，得到初始混合物；
把六氯环三磷腈、三氧化二锑、酯交换抑制剂和所述初始混合物进行二次混合，得到二次混合物；
把所述二次混合物进行加热熔融和挤出造粒，得到高GWIT的PBT/PET合金材料。
7.根据权利要求6所述的GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为220-270℃。
8.根据权利要求7所述的GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述加热熔融包括10段加热，其中，第一段的加热温度为90-110℃，第二段的加热温度为210-230℃，第三段的加热温度为210-230℃，第四段的加热温度为230-250℃，第五段的加热温度为230-250℃，第六段的加热温度为250-270℃，第七段的加热温度为250-270℃，第八段的加热温度为240-260℃，第九段的加热温度为240-260℃，第十段的加热温度为230-250℃，所述加热熔融的模头温度为230-250℃。
9.根据权利要求6所述的GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法还包括对所述PBT树脂和PET树脂进行干燥。
10.根据权利要求9所述的GWIT的PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为130-150℃，所述干燥的时间为4-6h。
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