CN101307173A - 一种玻璃纤维增强无卤阻燃pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法，该复合材料其组成按重量配比为(％)：聚对苯二甲酸丁二醇酯40－60％；无卤阻燃剂15－18％；无碱玻璃纤20－40％；硅烷偶联剂0.2－0.5％；接枝增韧剂2－4％；主抗氧剂0.1－0.3％；辅助抗氧剂0.2－0.5％；润滑剂0.2－0.5％。本发明是一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。该复合材料通过采用新型无卤阻燃剂以及相应的加工助剂、加工工艺，可使制备的复合材料不合卤素达到UL94V0级阻燃指标并保持优异的力学性能、电性能、加工性能及染色性。此复合材料可适用于出口的电子、电器产品部件的制造。

Description

一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯简称PBT，是由对苯二甲酸和脂肪族二元醇酯化缩聚合成的饱和聚酯，其结构特征具有苯环、酯链和连接两者的酯基基团。由于分子的高度几何规整性和刚性部分使聚对苯二甲酸丁二醇酯具有较高的力学强度、较好的弹性、耐磨性、耐化学试剂性和优良的电性能(高温和潮湿环境下仍然保持良好的电绝缘性能)，又因分子中没有侧链，结构对称，分子链可紧密堆砌，有高度结晶性和高熔点。PBT加工性极好，特别适合加工一些结构复杂、薄壁制件。

虽然PBT具有以上优异性能，但因其耐热性能较差、成型收缩率大、易燃烧等原因，使PBT的应用受到限制。因此需对PBT进行阻燃增强改性使其具有更优异性能以适应市场需求。目前，对PBT进行阻燃增强改性主要品种为阻燃玻璃纤维增强PBT，使用的阻燃助剂主要为溴系阻燃剂，溴系阻燃增强PBT具有性能保持较好、毒性较大等特点。随着欧美各国对绿色环保指标的推行及严格规范，各大电子产品制造厂商如戴尔、惠普、苹果、精英等分别出台了关于卤素含量的控制文件，无卤指标将于2009年1月1日开始推行，卤素阻燃增强PBT即将逐渐退出电子产品行业。在此情况下，玻璃纤维增强无卤阻燃PBT是大势所趋，将在电子行业得到更快的推广与发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供制造一种高刚性、低成型收缩率、高热变形温度的新型无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其组成按重量配比为(％)：

聚对苯二甲酸丁二醇酯      40-60％；

无卤阻燃剂                15-18％；

无碱玻璃纤                20-40％；

硅烷偶联剂                0.2-0.5％；

接枝增韧剂                2-4％；

主抗氧剂                  0.1-0.3％；

辅助抗氧剂                0.2-0.5％；

润滑剂                    0.2-0.5％。

其中：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯相对密度1.31-1.34克/立方厘米。

其中，所述接枝增韧剂为POE接枝物。

其中：所述主抗氧剂为四季戊四醇酯，抗氧剂1010。

其中：所述辅助抗氧剂为三亚磷酸酯，抗氧剂168。

其中：所述润滑剂为N，N-亚乙基双硬脂酰胺。

一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括步骤：

a：按重量百分比称取各组分原料，将PBT树脂放入干燥器中在120℃干燥四小时；

b：将各组分材料：PBT树脂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、接枝增韧剂、抗氧剂、润滑剂放入高速混合机混合5-8分钟；

c：开启双螺杆挤出机，设定设备的加热温度、挤出速度、喂料速度、切粒机转速等工艺条件，将混合材料加入挤出机同时加入无碱玻璃纤维，拉条切粒得到最终产品；

d：设定双螺杆挤出机的加热温度、螺杆转速、喂料速度等工艺条件：

温度设定为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃；；螺杆转速：250-350转/分钟；喂料：8-15HZ；切粒机转速：20-25赫兹。

本发明具有以下有益效果：

本发明是一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。该复合材料通过采用新型无卤阻燃剂以及相应的加工助剂、加工工艺，可使制备的复合材料不含卤素达到UL94V0级阻燃指标并保持优异的力学性能、电性能、加工性能及染色性。此复合材料可适用于出口的电子、电器产品部件的制造。

具体实施方式

实例1

将各组分原料与助剂按重量百分比称取，其中，PBT树脂59％、无卤阻燃剂18％、硅烷偶联剂0.2％、接枝增韧剂2％、主抗氧剂0.2％、辅助抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。经高速混合机混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时从玻纤口加入无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维重量百分比为20％。双螺杆的各区温度设置为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃。

生产出的粒子按相应标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据，同时观察测试样外观。

实施例2

将各组分原料与助剂按重量百分比称取，其中，PBT树脂58％、无卤阻燃剂18％、硅烷偶联剂0.2％、接枝增韧剂3％、主抗氧剂0.2％、辅助抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。经高速混合机混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时从玻纤口加入无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维重量百分比为20％。双螺杆的各区温度设置为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃。

生产出的粒子按相应标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据，同时观察测试样外观。

实施例3

将各组分原料与助剂按重量百分比称取，其中，PBT树脂49.9％、无卤阻燃剂16％、硅烷偶联剂0.3％、接枝增韧剂3％、主抗氧剂0.2％、辅助抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。经高速混合机混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时从玻纤口加入无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维重量百分比为30％。双螺杆的各区温度设置为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃。

生产出的粒子按相应标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据，同时观察测试样外观。

实施例4

将各组分原料与助剂按重量百分比称取，其中，PBT树脂48.9％、无卤阻燃剂16％、硅烷偶联剂0.3％、接枝增韧剂4％、主抗氧剂0.2％、辅助抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。经高速混合机混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时从玻纤口加入无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维重量百分比为30％。双螺杆的各区温度设置为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃。

生产出的粒子按相应标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据，同时观察测试样外观。

实施例5

将各组分原料与助剂按重量百分比称取，其中，PBT树脂39.8％、无卤阻燃剂15％、硅烷偶联剂0.4％、接枝增韧剂4％、主抗氧剂0.2％、辅助抗氧剂0.3％、润滑剂0.3％。经高速混合机混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时从玻纤口加入无碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维重量百分比为40％。双螺杆的各区温度设置为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃。

生产出的粒子按相应标准制成测试样条，进行各项性能的检测，得出相应数据，同时观察测试样外观。

性能测试：

其性能参数按照表1测定：

表1

项目	标准
		拉伸强度(Mpa)	GB/T1040
断裂伸长率(％)	GB/T1040
		弯曲强度(Mpa)	GB9341
弯曲模量(Mpa)	GB9341
		悬臂梁无缺口冲击强度(KJ/m2)	GB/1843
热变形温度(℃)1.82Mpa	GB/1634
		成型收缩率(％)	GB/T15585
氧指数	GB/T2406
		阻燃性	UL94V级防火测试方法
体积电阻Ω·cm	GB/T1410
		介电强度MV/m	GB/T1408
卤素(Br、Cl)含量	IEC61189-2

实施例配方及材料性能见表2：

表2

通过实施例可以看出本发明的优点：本产品在不含卤素的前提下，达到UL94V0阻燃等级的同时，保持了玻璃纤维增强PBT的强度、电性能。相对使用卤素阻燃剂的阻燃玻璃纤维增强PBT，韧性还有一定的提升。

通过实施例1-4的比较可以得知，无卤阻燃剂的用量可随玻纤含量的增加而适当减少也可达到UL94V0阻燃等级；产品的刚性、强度、韧性、成型收缩率等性能随玻璃纤维含量的增加而增大，符合玻璃纤维增强PBT材料的性能规律，但玻璃纤维含量达到30％以后增长幅度变小；接枝增韧剂的加入在相同玻璃纤维含量时对材料韧性有一定提高。从综合性能看，玻璃纤维含量为30％、无卤阻燃剂含量为16％、接枝增韧剂含量为4％时此产品各项性能均衡，为较理想的使用状况。

本发明中，玻璃纤维是具有高强度的材料，通过双螺杆挤出机对玻璃纤维的剪切使之成为细小纤维束，然后通过硅烷偶联剂的偶联作用与PBT树脂成为一个主体，从而达到增强PBT树脂性能的目的。接枝增韧剂与无卤阻燃剂均是通过与PBT树脂官能团反应，键合到PBT分子链上，从而提高两相间相容性，达到增韧和不影响树脂性能的目的的。为了达到助剂与树脂混合反应的目的，特别采用了较高挤出温度、低挤出速度的挤出工艺。

以上对本发明所提供的一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1、一种玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，其组成按重量配比为(％)：

聚对苯二甲酸丁二醇酯       40-60％；

无卤阻燃剂                 15-18％；

无碱玻璃纤                 20-40％；

硅烷偶联剂                 0.2-0.5％；

接枝增韧剂                 2-4％；

主抗氧剂                   0.1-0.3％；

辅助抗氧剂                 0.2-0.5％；

润滑剂                     0.2-0.5％。

2、如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯相对密度1.31-1.34克/立方厘米。

3、如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述接枝增韧剂为POE接枝物。

4、如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于：所述主抗氧剂为四季戊四醇酯，抗氧剂1010。

5、如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于：所述辅助抗氧剂为三亚磷酸酯，抗氧剂168。

6、如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于：所述润滑剂为N，N-亚乙基双硬脂酰胺。

7、一种如权利要求1所述的玻璃纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a：按重量百分比称取各组分原料，将PBT树脂放入干燥器中在120℃干燥四小时；

b：将各组分材料：PBT树脂、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、接枝增韧剂、抗氧剂、润滑剂放入高速混合机混合5-8分钟；

c：开启双螺杆挤出机，设定设备的加热温度、挤出速度、喂料速度、切粒机转速等工艺条件，将混合材料加入挤出机同时加入无碱玻璃纤维，拉条切粒得到最终产品；

d：设定双螺杆挤出机的加热温度、螺杆转速、喂料速度等工艺条件：

温度设定为：一区210-220℃，二区220-230℃，三区230-240℃，四区230-240℃，五区235-245℃，六区230-240℃，模头温度225-235℃；；螺杆转速：250-350转/分钟；喂料：8-15HZ；切粒机转速：20-25赫兹。