CN110003624A

CN110003624A - 一种高冲击、高灼热丝阻燃增强pbt塑料及其制备方法

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Publication number: CN110003624A
Application number: CN201910228329.6A
Authority: CN
Inventors: 张钊鹏; 张平; 林远开
Original assignee: Guangdong Shunde Shunyan New Material Co Ltd
Current assignee: Guangdong Shunde Shunyan New Material Co Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-07-12

Abstract

本发明公开了一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料及其制备方法。这种PBT塑料包括：PBT15～43％；PET4～10％；MCA4～10％；十溴二苯乙烷5～7％；溴化聚苯乙烯5～7％；锑酸钠0.5～3％；TPP2～5％；EMA‑g‑GMA 3～10％；EBA‑g‑GMA 3～10％；抗氧剂0.3～1％；润滑剂0.3～1％；玻璃纤维18～25％。同时也公开了这种PBT塑料的制备方法。本发明PBT塑料采用多元阻燃剂及多元增韧剂复配，在提高阻燃效率的同时能够降低阻燃剂的用量，同时提高材料的耐冲击性能，不仅能够达到灼热丝不起燃温度850℃的要求，而且材料具有高的抗冲击特性，满足苛刻的作业要求。

Description

一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别是涉及一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate(简称PBT)，是一种热塑性聚酯，于上一世纪70年代初期由美国Celanese公司开发的。PBT具有非常好的耐热性、耐候性、耐化学品性，而且具有电气性能优异、吸水性小、表面良好等优点，被广泛应用于电子电气、汽车、机械、家用电器等行业，尤其是电子电气行业。

通常地，电子电气行业对材料大多有阻燃要求，一般要求灼热丝全程不起燃温度达750℃。早期的PBT材料通过添加大量的阻燃剂改性，灼热丝全程不起燃温度可达到750℃。随着社会的发展，电子产品越来越趋向于高端发展，欧洲电子产品对PBT材料的标准又提高了一个台阶，对灼热丝不起燃温度由原来的750℃上升到850℃。然而，按照传统的改进方法，在灼热丝不起燃温度达750℃的PBT材上继续添加阻燃剂，虽然能使PBT材料的灼热丝不起燃温度达850℃，但材料的力学性能会完全丧失，没有实际应用价值。例如，现有使用溴代三嗪、三氧化二锑、MCA阻燃剂(中文名：氰尿酸三聚氰胺)复合，提高PBT材料的阻燃性能，但获得的PBT材料力学性能非常差。而且，由于阻燃剂添加量大，粉剂未经过处理直接加入，导致加工工艺难以控制。另外，阻燃剂复配种类少，阻燃效率、灼热丝效率均低，因此添加量大，而溴代三嗪的成本昂贵，导致成本较高，不适合实际应用。因此，如何兼顾阻燃PBT材料的力学性能和灼热丝性能，成为了行内工作者关注的热点问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，本发明的目的之二在于提供这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法。

本发明通过多元阻燃剂和多元增韧剂进行复配，在提高阻燃效率的同时能够降低阻燃剂的用量，从而提高PBT材料的耐冲击性能，使这种阻燃增强PBT塑料根据GB/T1843检测的IZOD冲击强度≥15KJ/m²(即高冲击)，且阻燃达到灼热丝不起燃温度850℃的要求(即高灼热丝)。

为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

聚对苯二甲酸丁二醇酯 15％～43％；

聚对苯二甲酸乙二醇酯 4％～10％；

氰尿酸三聚氰胺 4％～10％；

十溴二苯乙烷 5％～7％；

溴化聚苯乙烯 5％～7％；

锑酸钠 0.5％～3％；

磷酸三苯酯 2％～5％；

乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯 3％～10％；

乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯 3％～10％；

抗氧剂 0.3％～1％；

润滑剂 0.3％～1％；

玻璃纤维 18％～25％。

这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，聚对苯二甲酸丁二醇酯优选的质量百分比为35％～42％；聚对苯二甲酸乙二醇酯优选的质量百分比为4％～6％；氰尿酸三聚氰胺优选的质量百分比为4％～6％；锑酸钠优选的质量百分比为0.5％～2％；磷酸三苯酯优选的质量百分比为2％～4％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯优选的质量百分比为4％～6％；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯优选的质量百分比为6％～8％；抗氧剂优选的质量百分比为0.4％～0.8％；润滑剂优选的质量百分比为0.4％～0.8％；玻璃纤维优选的质量百分比为19％～22％。

本发明中，相关的名称解释如下：

聚对苯二甲酸丁二醇酯：PBT；

聚对苯二甲酸乙二醇酯；PET；

氰尿酸三聚氰胺：MCA；

磷酸三苯酯：TPP；

乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯：EMA-g-GMA；

乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯：EBA-g-GMA。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度为0.9dl/g～1.1dl/g；使用该特性粘度范围的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，可以保证材料的流动性和性能。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.6dl/g～0.7dl/g；使用该特性粘度范围的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，可以保证材料的流动性和性能。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，氰尿酸三聚氰胺为经硅烷偶联剂表面处理的氰尿酸三聚氰胺；经硅烷偶联剂表面处理后的氰尿酸三聚氰胺与PBT的相容性更好。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；受阻酚类抗氧剂可选自抗氧剂245、264、1010、1024、1076、1098中的至少一种；亚磷酸酯类抗氧剂可选自抗氧剂168、626中的至少一种；进一步优选的，抗氧剂为抗氧剂1010、168中的一种或其组合物。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料中，润滑剂选自硅酮粉、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、油酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、季戊四醇双硬脂酸酯(PETS)中的至少一种；进一步优选的，润滑剂选自硅酮粉、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇双硬脂酸酯中的至少一种；再进一步优选的，润滑剂为硅酮粉。

本发明还提供了这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照上述的组成称取原料；

2)将氰尿酸三聚氰胺、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、锑酸钠、磷酸三苯酯、抗氧剂和润滑剂混合，得到助剂颗粒；

3)将助剂颗粒与聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯混合，得到混合料；

4)将混合料和玻璃纤维进行熔融挤出，造粒，得到高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法步骤2)中，混合是在转速为400r/min～800r/min的搅拌机中搅拌3min～10min。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法步骤3)中，混合是在转速为100r/min～300r/min的搅拌机中搅拌5min～8min。

优选的，这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法步骤4)中，熔融挤出是在双螺杆挤出机中进行。

本发明的有益效果是：

本发明的PBT塑料是采用多元阻燃剂及多元增韧剂复配，在提高阻燃效率的同时能够降低阻燃剂的用量，同时提高材料的耐冲击性能，不仅能够达到灼热丝不起燃温度850℃的要求，而且材料具有高的抗冲击特性，满足苛刻的作业要求。

与现有技术相比，本发明的优点具体如下：

1、本发明的PBT材料添加的阻燃剂是多元阻燃剂复配而成的，能够显著提高PBT线效率，提高PBT的灼热丝温度的同时，保证PBT塑料的力学性能能够满足使用要求。

2、本发明选用多元增韧剂进行复配，在高效的提高材料的抗冲击性能的同时，对阻燃性影响较小。

3、本发明的MCA经过硅烷偶联剂表面预处理，处理后与PBT相容性较好。

4、本发明的制备方法采用粉末助剂预处理方式，将粉末先变成“颗粒”，降低加工时粉末与颗粒分离带来的不稳定性。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。

实施例1

一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 5％；

溴化聚苯乙烯 7％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 6％；

EBA-g-GMA 6％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例中所用的PBT的特性粘度为0.9～1.1dl/g。PET的特性粘度为0.6～0.7dl/g。MCA为经过硅烷偶联剂表面预处理的MCA。所用的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以质量比3:2组成的复配抗氧剂。所用的润滑剂为硅酮粉。

本例这种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照上述的组成称取原料；

2)将十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、锑酸钠、MCA、TPP、抗氧剂1010、抗氧剂168和硅酮粉在600r/min搅拌机中混合搅拌5min，TPP与其他助剂包裹在一起，形成颗粒状的助剂颗粒；

3)将助剂颗粒与PBT、PET、EMA-g-GMA、EBA-g-GMA在200r/min搅拌机中混合搅拌6min，得到混合料；

4)使用双螺杆挤出机，将混合料和玻璃纤维进行熔融挤出，造粒，得到高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料。

实施例2

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 7％；

溴化聚苯乙烯 5％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 6％；

EBA-g-GMA 6％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料所用的原料种类以及制备方法与实施例1的相同。

实施例3

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 7％；

溴化聚苯乙烯 5％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 4％；

EBA-g-GMA 8％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂0.5％；

玻璃纤维 20％。

对比例1

一种PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 12％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 6％；

EBA-g-GMA 6％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例PBT塑料所用的原料种类与实施例1的相同。

本例的PBT塑料制备方法与实施例1相比，不同点仅在于不加入溴化聚苯乙烯，其余制备方法均相同。

对比例2

一种PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

溴化聚苯乙烯 12％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 6％；

EBA-g-GMA 6％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例PBT塑料所用的原料种类与实施例1的相同。

本例的PBT塑料制备方法与实施例1相比，不同点仅在于不加入十溴二苯乙烷，其余制备方法均相同。

对比例3

一种PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 5％；

溴化聚苯乙烯 7％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EBA-g-GMA 12％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例PBT塑料所用的原料种类与实施例1的相同。

本例的PBT塑料制备方法与实施例1相比，不同点仅在于不加入EMA-g-GMA，其余制备方法均相同。

对比例4

一种PBT塑料，包括以下质量百分比的原料组分：

PBT 41％；

PET 5％；

MCA 5％；

十溴二苯乙烷 5％；

溴化聚苯乙烯 7％；

锑酸钠 1％；

TPP 3％；

EMA-g-GMA 12％；

抗氧剂 0.5％；

润滑剂 0.5％；

玻璃纤维 20％。

本例PBT塑料所用的原料种类与实施例1的相同。

本例的PBT塑料制备方法与实施例1相比，不同点仅在于不加入EBA-g-GMA，其余制备方法均相同。

对比例5

按照实施例1的原料组成，不先将粉末助剂制成助剂颗粒，而是按照常用的混合方法进行混合制备。结果发现，在生产的过程中下料不稳定，生产工艺难以控制。

将实施例1～3和对比例1～4制得的PBT塑料进行性能测试，其中力学性能测试的环境是：23℃，干态。实施例1～3的测试结果见表1，对比例1～4的测试结果见表2。

表1 实施例1～3的PBT塑料测试结果

表2 对比例1～4的PBT塑料测试结果

通过表1和表2的测试结果对比可知，对比例1单独使用十溴二苯乙烷成本高，且拉伸强度弯曲强度偏低；对比例2单独使用溴化聚苯乙烯，灼热丝温度偏低；对比例3单独使用EMA-g-GMA，成本高，抗冲击性好，但是影响灼热丝；对比例4单独使用EBA-g-GMA抗冲击性稍差。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：包括以下质量百分比的原料组分：

聚对苯二甲酸丁二醇酯15％～43％；

聚对苯二甲酸乙二醇酯4％～10％；

氰尿酸三聚氰胺4％～10％；

十溴二苯乙烷5％～7％；

溴化聚苯乙烯5％～7％；

锑酸钠0.5％～3％；

磷酸三苯酯2％～5％；

乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3％～10％；

乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯3％～10％；

抗氧剂0.3％～1％；

润滑剂0.3％～1％；

玻璃纤维18％～25％。

2.根据权利要求1所述的一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度为0.9dl/g～1.1dl/g。

3.根据权利要求1所述的一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.6dl/g～0.7dl/g。

4.根据权利要求1所述的一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：所述氰尿酸三聚氰胺为经硅烷偶联剂表面处理的氰尿酸三聚氰胺。

5.根据权利要求1所述的一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料，其特征在于：所述润滑剂选自硅酮粉、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡、芥酸酰胺、油酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇双硬脂酸酯中的至少一种。

7.一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)按照权利要求1～6任一项所述的组成称取原料；

8.根据权利要求7所述一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，混合是在转速为400r/min～800r/min的搅拌机中搅拌3min～10min。

9.根据权利要求7所述一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，混合是在转速为100r/min～300r/min的搅拌机中搅拌5min～8min。

10.根据权利要求7所述一种高冲击、高灼热丝阻燃增强PBT塑料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，熔融挤出是在双螺杆挤出机中进行。