CN103073853B - 一种环保阻燃增强pbt/pet/pa6合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金及其制备方法。本发明所述环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金由PBT、PET、PA6、增韧相容剂、复配型阻燃剂、协效阻燃剂、玻玻璃纤维、抗氧剂和润滑分散剂组成。本发明环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金具有阻燃性能稳定达到UL94-V0的阻燃等级，高灼热丝温度，低翘曲，综合性能优异，性价比高等优点。

Description

一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是20世纪70年代发展起来的热塑性聚酯，具有优异的机械、电气、耐高温、耐湿、耐化学腐蚀、电绝缘性能好、良好的弹性、结晶速度快，流动性好和易于成型加工等特点，而且在较宽的温度范围内能保持良好的力学性能。由于PBT产品独特的性能，PBT工程塑料以及各种合金广泛应用于电子电气、家用电气、汽车、机械、仪表、轻纺以及民用等各个领域，是一种不可缺少的新型材料。随着科学技术的进步和行业的发展，对材料的应用也提出了更高的要求，要求更高的强度、更高的精密度、阻燃性能、环保、低成本等。而PBT存在成型收缩率大、易翘曲、缺口冲击敏感等缺点，这就带动了改性PBT材料及PBT合金的发展。
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂（PET）具有优良的电性能、力学性能、耐热性能以及较低的生产成本，广泛应用于电子电器、机械、汽车零部件等领域，但是PET树脂存在结晶速度慢、成型制品收缩率大、尺寸稳定性差以及本身质脆等缺点，严重限制了其作为工程塑料的应用。目前对PET的高性能化，是研究的热点，改善的方法集中于加入结晶成核剂或结晶促进剂和玻璃纤维复合，或加入一定的阻燃剂，制成玻纤增强PET或阻燃增强PET，另外PET的合金化也是研究的重点。
PBT/PET合金可以综合两者的优点，提高材料的性能，目前国内外多研究的比较多。21世纪电子电气、家电等设备向高性能微型化发展，对阻燃增强PBT/PET合金材料的要求也越来越高，同时随着人类对环保的认识，绿色环保产品受到普遍关注，所以绿色环保高性能阻燃增强PBT/PET合金是未来的发展趋势，一些传统的阻燃复配体系：如玻璃纤维+十溴二苯乙烷+三氧化二锑、玻璃纤维+溴化聚苯乙烯+三氧化二锑等复配体系无法满足高灼热丝温度的要求，不适合于制备电容器外壳、负载断路开关、马达外壳，端子板等。而且PBT/PET合金仍然存在热变形温度比较低、收缩率大、对缺口敏感等缺点，极大的限制了PBT/PET合金的应用，因此有必要对合金继续进行研究。
聚酰胺6（PA6）是一种综合性能优异的结晶的聚合物，具有韧性好、耐化学品、结晶速度快等特点，为此，通过在PBT/PET合金中添加PA6以及阻燃体系的复配，成功制备出了一种新型的环保阻燃增强PBT/PET/PA合金，具有阻燃性能稳定达到UL94-V0的阻燃等级，高灼热丝温度，低翘曲，综合性能优异，性价比高等优点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中PBT/PET合金中缺点而提出的一种成本适中且环保阻燃、尺寸稳定性好、刚性、韧性、热变形温度、灼热丝温度较高的环保阻燃增强PBT/PET/PA合金。
本发明另一目的在于提供上述合金的制备方法。
本发明的目的可以通过以下的技术方案来实现：
上述的环保阻燃增强PBT/PET/PA合金，是由以下重量百分比的组分构成： PBT：12-32%，PET：12-32%，PA6：0-8%，增韧相容剂：3-8%，复配阻燃剂：10-20%，协效阻燃剂：3-5%，玻璃纤维：20-30%，抗氧剂：0.1-1%，润滑分散剂：0.1-1%；
作为一种优选方案，上述的PBT为中粘，特性粘度为1.000±0.015dl/g；上述的PET为低粘，特性粘度为0.670±0.015 dl/g；上述的PA6为中粘，相对粘度为2.83±0.07；上述的增韧相容剂为丙烯酸酯及缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体。所述的玻璃纤维为一种表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维；所述的复配型阻燃剂由溴化聚苯乙烯（BPS）65wt%、聚磷酸密胺盐（MPP）22wt%、滑石粉13wt%三种组分混合而成；所述的协效阻燃剂由锑酸钠35wt%、硼酸锌65wt%两中组分混合而成；所述的抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、协效抗氧剂磷酸酯类抗氧剂168三［2.4-二叔丁基苯基］亚磷酸酯两种抗氧剂复合组成。；所述的一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金，其特征在于，所述的润滑分散剂是以乙撑双脂肪酸酰胺（EBS）为基础改性之后的TAF。
一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金的制备方法：
（1）原料干燥预处理，PBT、PET和PA6干燥的温度控制在110-120℃，干燥时间4小时以上；其他原料的干燥条件为70℃*12小时。
（2）将上述干燥原料按配比加入到高速混合机中充分混合，常温搅拌3-5分钟；
（3）将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆直径35-75mm，双螺杆挤出机具有一区至十区，各个区的温度设置分别为：一区190-210，二区220-230，三区240-255,四区240-255，五区210-230，六区200-210，七区200-210，八210-220区，九区220-240，十区240-255；螺杆转速控制在350-400rPm。
本发明采用合适的配方工艺，并配以适当的阻燃体系，制备出环保阻燃的高性能阻燃增强PBT/PET/PA6三元共混合金。此阻燃增强合金相比于PBT/PET阻燃增强合金，在刚性、韧性、耐热性能、阻燃性及尺寸稳定性方面有着突出的优势，而且易于成型加工。本环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金采用复配的阻燃体系及协效阻燃体系，使得合金能稳定的通过UL94-V0的阻燃等级，以及能稳定的通过850℃灼热丝（不起火），能满足许多阻燃级别和性能要求较高的场合，广泛应用于电容器外壳、负载断路开关、马达外壳、端子板、线圈骨架、插头及电路连接器，电话分配箱等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明：
对比例1-6及实施例7-8
对比例1-6及实施例7-8的原材料配方如下表1：
表1、对比例1-6及实施例7-8的原材料配方
原料名称 1﹟ 2﹟ 3﹟ 4﹟ 5﹟ 6﹟ 7﹟ 8﹟
PBT 31.1 28.1 23.1 22.1 20.1 19.1 18.6 17.6
PET 31.1 28.1 23.1 22.1 20.1 19.1 18.6 17.6
PA6 - - - - 6 8 6 6
复配型阻燃剂 14 18 18 20 18 18 18 18
协效阻燃剂 3 5 5 5 5 5 5 5
玻璃纤维 20 20 30 30 30 30 30 30
增韧剂 - - - - - - 3 5
抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
润滑剂 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
对比例及实施例的制备方法及工艺如下：
（1）按照原料原料干燥预处理，PBT、PET和PA6干燥的温度控制在110-120℃，干燥时间4小时以上；其他原料的干燥条件为70℃*12小时。
（2）将上述干燥原料按对比例及实施例配方单加入到高速混合机中充分混合，常温搅拌3-5分钟。
（3）将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆直径35-75mm，双螺杆挤出机具有一区至十区，各个区的温度设置分别为：一区190-210，二区220-230，三区240-255,四区240-255，五区210-230，六区200-210，七区200-210，八210-220区，九区220-240，十区240-255；螺杆转速控制在350-400rPm。
根据对比例1-6及实施例7-8制得的试样，进行性能测试对比，统一采用国家标准，其各例的性能表如表2所示。
表2  对比例1-6及实施例7-8性能测试
项目 1﹟ 2﹟ 3﹟ 4﹟ 5﹟ 6﹟ 7﹟ 8﹟
拉伸强度/MPa 115 108 124 121 138 140 131 123
弯曲强度/MPa 161 165 185 189 213 217 205 186
缺口冲击强度/kj·m-2 7.5 6.8 8.2 7.9 9.5 9.8 11.8 13.5
阻燃性UL94-1.6mm V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0 V0
灼热丝温度/℃，不起火 810 830 850 840 875 875 870 865
玻纤含量（wt%） 21 20.5 29.5 31.3 30.3 30.5 31.5 30.8
从对比例1-4可以看出，通过优化设计，复配型阻燃剂能稳定的通过UL94-V0的阻燃等级，而且玻纤含量的增加，可以提高材料灼热丝温度和力学性能。
    从对比例5-6可以看出，PA6的加入对合金材料的拉伸强度、弯曲强度、韧性、灼热丝温度均有很大的提高。
从实施例7-8可以看出，增韧剂的加入可以很好的改善合金材料的韧性，而且具有较好的综合力学性能，稳定的阻燃性能，并具有较高的灼热丝温度。
综上所述,是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作出的改变,所产生的功能作用未能超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金，其特征在于由如下按照质量百分数计的组分组成：PBT 13～32％、PET 13～32％、PA6 0～6％、增韧相容剂3～8％、复配阻燃剂10～20％、协效阻燃剂3～5％、玻璃纤维20～30％、抗氧剂0.1～1％和润滑分散剂0.1～1％；
上述的PBT为中粘，特性粘度为1.000±0.015dl/g；上述的PET为低粘，特性粘度为0.670±0.015dl/g；上述的PA6为中粘，相对粘度为2.83±0.07；上述的增韧相容剂为丙烯酸酯及缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体；
所述复配型阻燃剂由溴化聚苯乙烯(BPS)65wt％、聚磷酸密胺盐(MPP)22wt％、滑石粉13wt％三种组分混合而成；
所述协效阻燃剂由锑酸钠35wt％、硼酸锌65wt％两种组分混合而成。
2.根据权利要求1所述环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金，其特征在于所述玻璃纤维为表面经硅烷偶联剂处理过的无碱玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金，其特征在于所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1010[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、协效抗氧剂磷酸酯类抗氧剂168三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯两种抗氧剂按照1:2的重量比例复合组成。
4.根据权利要求1所述环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金，其特征在于所述润滑分散剂是改性后的乙撑双脂肪酸酰胺。
5.权利要求1～4中任意一条权利要求所述环保阻燃增强PBT/PET/PA6合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)原料干燥预处理，PBT、PET和PA6干燥的温度控制在110-120℃，干燥时间4小时以上；其他原料的干燥条件为70℃、12小时。
(2)将上述干燥原料按配比加入到高速混合机中充分混合，常温搅拌3-5分钟；
(3)将混合好的原料在双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆直径35-75mm，双螺杆挤出机具有一区至十区，各个区的温度设置分别为：一区190-210，二区220-230，三区240-255,四区240-255，五区210-230，六区200-210，七区200-210，八210-220区，九区220-240，十区240-255；螺杆转速控制在350-400rpm。
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