CN102492272A - 一种无卤阻燃pbt材料及制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃pbt材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃增强PBT材料的制备方法,其组成(重量份数)为:PBT树脂50-55份、磷系阻燃剂或磷氮阻燃剂7-10份,所术的磷氮阻燃剂为磷酸盐与氮系阻燃剂按1∶1重量比复配制成、无机阻燃剂1.5-2份、复配成核剂1-2份、增韧剂2-3份、润滑剂0.1-0.5份、抗氧剂0.1-0.5份,玻璃纤维25-30份;制备工艺为双螺杆熔融挤出造粒。本发明通过复配的阻燃剂,利用无机阻燃剂、有机阻燃剂的不同阻燃作用机理,可制得灼热丝850℃不起燃,且各项物理机械性能优异的无卤阻燃增强PBT材料。

Description

一种无卤阻燃PBT材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,特别涉及一种无卤阻燃PBT材料及制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT)具有价格低廉,具有优良的加工性能,机械性能,耐热老化性,耐溶剂性,对水稳定性,电气性能等特性,因此,20世纪60年代便开始了作为工程塑料的应用开发。目前PBT工程塑料已应用于汽车、电机、电子、家用电器及机械等行业。
电子电器中的元件在过载、短路等情况下会造成局部过热并可能引起燃烧,因此,电子电器产品中的部件的着火危险必须降低到一定程度。2010年,IEC60335-1标准要求非金属材料灼热丝起燃温度(Glow-wire Ignitability Test,GWIT)从750℃提高到850℃以上。目前,少数改性厂家用尼龙能达到这一要求,但是尼龙的价格很高,阻燃尼龙需添加的阻燃剂也较多,如果用PBT能达到这些要求,在成本上会更具优势。
发明内容
本发明为克服目前符合2010年,IEC 60335-1标准要求非金属材料灼热丝起燃温度从750℃提高到850℃以上,提供一种无卤阻燃PBT材料及制备方法。
本发明为实现其目的而采用的技术方案是:一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于,其组成按重量配比为:
PBT树脂            50-55份;
复配阻燃剂         7-10份;
无机阻燃剂         1.5-2份;
复配成核剂         1-2份;
增韧剂          2-3份;
玻璃纤维        25-30份;
润滑剂          0.1-0.5份;
抗氧剂          0.1-0.5份。
进一步的,上述的一种无卤阻燃PBT材料中:所述的复配阻燃剂为甲苯基二苯基磷酸酯与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配;MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐与APP聚磷酸铵复配;OP1240与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配;OP1240与MCA三聚氰胺氰尿酸盐复配。所述无机阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、MCA三聚氰胺氰尿酸盐、MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐、APP聚磷酸铵。
所述复合成核剂为长链羧酸盐与滑石粉按1∶3的重量比复配而成。
所述玻璃纤维为无碱增强玻璃纤维,使用巨石长纤维。
所述增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、邻苯二甲酸二烯丙酯-氯乙烯共聚物。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺及其改性物、聚硅氧烷的一种或几种组合物。
所述抗氧化剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)的复配混合物或三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种。
一种无卤阻燃增强PBT材料的制备方法的技术方案包括以下步骤:
1)按配方称取物料;
2)将物料倒入搅拌桶中搅拌5-10分钟,搅拌转速为300-800转/分钟;
3)将混合好的原料投入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒,在生产过程中从挤出机中段加入长玻璃纤维,加工工艺如下:双螺杆挤出机一区200-210℃、二区210-230℃、三区210-230℃、四区210-230℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区200-220℃、八区210-230℃;螺杆转速350-500转/分钟。
本发明的效益为:
1)本发明通过无卤阻燃剂复配实现PBT材料的GWIT在850℃以上;
2)本发明制得PBT材料的物理机械性能优异。
在PA6/ABS合金中应用,比较与传统的SMA和ABS-g-MAH效果更好。
本发明通过调整甲苯基二苯基磷酸酯、次膦酸盐、三聚氰胺磷酸盐、磷酸盐和氮系阻燃剂混合物的配比可得到灼热丝点燃温度大于850℃、物理机械性能优异的阻燃增强PBT材料,其阻燃效果超过卤素阻燃剂十溴二苯乙烷。
具体实施方式
本发明的一种阻燃增强PBT材料由以下材料按重量配比制成:
PBT树脂       50-55份;
复配阻燃剂    7-10份;
无机阻燃剂    1.5-2份;
复配成核剂    1-2份;
增韧剂        2-3份;
玻璃纤维      25-30份;
润滑剂        0.1-0.5份;
抗氧剂        0.1-0.5份。
其中,所述PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯,其相对密度为1.321,熔点为220~230℃,粘度为0.61~0.72P·S;复配阻燃剂为甲苯基二苯基磷酸酯与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配;MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐与APP聚磷酸铵复配;OP1240与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配;OP1240与MCA三聚氰胺氰尿酸盐复配;无机阻燃剂为三氧化二锑和硼酸锌或APP聚磷酸铵;复合成核剂为长链羧酸盐与滑石粉按1∶3的重量比复配而成;玻璃纤维为无碱增强玻璃纤维(巨石短纤534);增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物和邻苯二甲酸二烯丙酯-氯乙烯共聚物中的一种(市售PTW,AX-8900等);润滑剂为乙撑双硬脂酰胺及其改性物、聚硅氧烷中的一种或几种组合物;抗氧化剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)的复配混合物或三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种或几种混合物(市售型号1010,168,PW-225等)。
实施例1
将重量比PBT 55份、甲苯基二苯基磷酸酯6份、BPP过氧化特戊酸特丁酯4份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长玻璃纤维25份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
实施例2
将重量比PBT 55份、MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐与APP聚磷酸铵混合物10份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤25份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
实施例3
将重量比PBT 53份、OP1240 5份、BPP过氧化特戊酸特丁酯5份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤30份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
实施例4
将重量比PBT 53份、OP 1240 5份、MCA三聚氰胺氰尿酸盐5份、三氧化二锑1份、APP聚磷酸铵0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤30份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
对比例1
将重量比PBT 55份、8010十溴二苯乙烷10份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤25份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
对比例2
将重量比PBT 55份、甲苯基二苯基磷酸酯10份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤25份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
对比例3
将重量比PBT 53份、MCA三聚氰胺氰尿酸盐10份、三氧化二锑1份、硼酸锌0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤30份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
对比例4
将重量比PBT 53份、OP1240 10份、三氧化二锑1份、APP聚磷酸铵0.5份、增韧剂2.5份、复合成核剂1.5份、润滑剂0.5份、抗氧剂0.4份在搅拌桶中搅拌5分钟,再经双螺杆挤出机熔融挤出造粒,同时从挤出机中段添加长纤30份。其加工工艺如下:双螺杆挤出机一区230℃、二区250℃、三区260℃、四区250℃、五区220℃、六区220℃、七区2230℃,八区240℃;螺杆转数控制在450转/分钟。
性能评价标准及性能指标
将上述方法完成造粒的粒子物料先在鼓风烘箱中110-120℃的条件下干燥3-5小时,然后用将干燥好的粒子物料用注射成型机制成样条测试。
实施例与对比例的性能分别如表1和表2:
表1
结合表1和表2可以看出,单独使用十溴二苯乙烷、甲苯基二苯基磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、OP1250都无法使材料的灼热丝点燃温度达850℃以上,但通过调整甲苯基二苯基磷酸酯、次膦酸盐、三聚氰胺磷酸盐、磷酸盐和氮系阻燃剂混合物的配比可得到灼热丝点燃温度大于850℃、物理机械性能优异的阻燃增强PBT材料,其阻燃效果超过卤素阻燃剂十溴二苯乙烷。

Claims (10)

1.一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于,其组成按重量配比为(份):
PBT树脂       50-55份;
复配阻燃剂    7-10份;
无机阻燃剂    1.5-2份;
复配成核剂    1-2份;
增韧剂        2-3份;
玻璃纤维      25-30份;
润滑剂        0.1-0.5份;
抗氧剂        0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述无机阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌、MCA三聚氰胺氰尿酸盐、MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐、APP聚磷酸铵。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述的复配阻燃剂为甲苯基二苯基磷酸酯与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配或者MPP双磷酸季戊四醇酯蜜胺盐与APP聚磷酸铵复配或者OP1240与BPP过氧化特戊酸特丁酯复配或者OP1240与MCA三聚氰胺氰尿酸盐复配。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述复合成核剂为长链羧酸盐与滑石粉按1∶3的重量比复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述玻璃纤维为无碱增强玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚乙烯辛烯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、邻苯二甲酸二烯丙酯-氯乙烯共聚物。
7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺及其改性物、聚硅氧烷的一种或几种组合物;所述无机阻燃剂为三氧化二锑和硼酸锌或APP聚磷酸铵。
8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料,其特征在于:所述的PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯,其相对密度为1.30-1.33,熔点为220~230℃,粘度为0.61~0.72P·S;所述抗氧剂为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯)的复配混合物或三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯中的一种。
9.一种根据权利要求1所述的一种无卤阻燃PBT材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1、按配方(除玻璃纤维外)称取物料,
步骤2、将物料倒入搅拌桶中搅拌5-10分钟,搅拌转速为300-800转/分钟;
步骤3、将混合好的物料投入到双螺杆挤出机熔融挤出造粒,在生产过程中加入短玻璃纤维,加工条件:双螺杆挤出机一区200-210℃、二区210-230℃、三区210-230℃、四区210-230℃、五区200-220℃、六区200-220℃、七区200-220℃、八区210-230℃;螺杆转速350-500转/分钟。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:从挤出机中段加入长玻璃纤维。
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