CN110028766A - 一种无纤阻燃不滴落改性pbt材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料及其制备方法。这种PBT材料包括以下质量百分比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯70～81％；填充粉0～10％；弹性体增韧剂2～7％；抗氧剂0.1～0.4％；润滑剂0.3～0.8％；溴系阻燃剂11～12.5％；三氧化二锑2～2.5％；三氧化二锑替代物1～3％；抗滴落剂0.1～0.15％；阻燃协效剂1.5～3％；稳定剂0.15～0.2％；成核剂0.2～0.5％。同时也公开了这种PBT材料的制备方法。本发明这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料具有优良的韧性、阻燃防火不滴落、尺寸稳定、容易生产加工等特性，生产成本低，能广泛应用于制作各种无纤改性PBT材料制件。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，特别是涉及一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇(PBT)为热塑性聚酯，是典型的聚酯类高分子，是五大工程塑料之一，其结晶速率快，容易加工成型。因为PBT材料具有良好的耐温性能、耐候性能、吸水率低、表面光泽优良等特点，被广泛应用于改性工程塑料等行业。
随着人们生活水平的提高，世界各国对材料的安全性和燃烧性能的要求也在相应提高，甚至还专门制定了相应的标准，以满足人们对产品的基本要求。无纤PBT阻燃改性材料，因为其没有添加玻纤，燃烧时容易滴落引燃，通常需要添加大量的阻燃剂和抗滴落剂才能满足UL 94 V0的防火要求。但是添加大量的阻燃剂和抗滴落剂有以下缺点：一、造价高昂，不利于工业化生产；二、在生产时容易断条，加工成型不顺畅，生产损耗大；三、材料会变脆，降低材料的机械性能，无法满足大部分产品的要求，不利于扩大材料的使用范围。对此，如何开发一种低成本无纤阻燃不滴落的改性PBT材料，成为了行内关注的热点问题。
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无纤阻燃不滴落改性PBT材料，本发明的目的之二在于提供这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料的制备方法。
本发明通过配方调整，添加性价比更优的锑粉替代物和阻燃协效剂，降低无纤阻燃不滴落PBT材料的溴锑阻燃剂添加量，同时可以降低弹性体增韧剂和抗滴落剂的用量，得有综合性价比更高的产品。
为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，包括以下质量百分比的原料组分：
聚对苯二甲酸丁二醇酯70％～81％；
填充粉0～10％；
弹性体增韧剂2％～7％；
抗氧剂0.1％～0.4％；
润滑剂0.3％～0.8％；
溴系阻燃剂11％～12.5％；
三氧化二锑2％～2.5％；
三氧化二锑替代物1％～3％；
抗滴落剂0.1％～0.15％；
阻燃协效剂1.5％～3％；
稳定剂0.15％～0.2％；
成核剂0.2％～0.5％；
其中，三氧化二锑替代物为表面改性的硫酸钡。
这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，聚对苯二甲酸丁二醇酯优选的质量百分比为70％～76％；填充粉优选的质量百分比为0～8％；弹性体增韧剂优选的质量百分比为2％～6％；抗氧剂优选的质量百分比为0.1％～0.3％；润滑剂优选的质量百分比为0.4％～0.6％；溴系阻燃剂优选的质量百分比为11.5％～12.5％；三氧化二锑替代物优选的质量百分比为1％～2％；阻燃协效剂优选的质量百分比为1.5％～2％。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，聚对苯二甲酸丁二醇酯在250℃/2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min～50g/10min，特性粘度为0.95dl/g～1dl/g。采用上述的PBT树脂为基体是为了保证材料的结晶速率和更好地保持材料的机械性能。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，填充粉选自碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、硫酸钡、氢氧化镁、滑石粉、云母粉、立德粉中的至少一种；优选的，填充粉选自碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、滑石粉中的至少一种。本发明中，根据产品要求，可适当加入上述填充粉，降低配方成本，改善材料表面性能。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，弹性体增韧剂选自POE接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯可选自阿克玛的AX8900；乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯可选自杜邦的PTW。加入上述的弹性体增韧剂是为了保证材料具有足够的韧性，满足产品的要求。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，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。加入上述的抗氧剂是为了提高材料的耐温性能，使得产品不容易变色。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，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。加入上述的润滑剂，是为了改善材料的流动性能，使得材料在注塑成型时容易脱模。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、四溴双酚A、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、十溴二苯醚、六溴苯、溴代三嗪中的至少一种；进一步优选的，溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、十溴二苯醚、六溴苯、溴代三嗪中的至少一种；再进一步优选的，溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂中的一种或其组合物。加入上述的溴系阻燃剂是为了保证材料的阻燃性能，满足产品基本的防火要求。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，三氧化二锑替代物为表面改性的沉淀硫酸钡。加入上述三氧化二锑替代物是为了减少三氧化二锑的添加量，保证材料的阻燃性能，大幅降低配方成本。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，抗滴落剂为含氟类抗滴落剂；进一步优选的，抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂；再进一步优选的，抗滴落剂为表面包覆改性的聚四氟乙烯。加入上述的抗滴落剂是为了防止材料燃烧时发生滴落引燃的现象，保证产品的使用安全。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，阻燃协效剂选自氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或其组合物。加入上述的阻燃协效剂是为了减少阻燃剂和抗滴落剂的添加量，并保证材料的阻燃性能和机械性能，降低配方成本。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，稳定剂为磷酸酯类稳定剂；进一步优选的，稳定剂为N,N-双异丙醇钙-1,3苯基磷酸酯，如可选自东莞泰龙新材料技术有限公司的HM-70。加入上述的稳定剂是为了保持材料的机械性能和耐温性能，提高材料的稳定性。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料中，成核剂为乙烯-甲基丙烯酸的离子聚合物；进一步优选的，成核剂为乙烯-甲基丙烯酸的钠盐聚合物，如可选自杜邦8920沙林树脂。加入上述的成核剂是为了加快材料的结晶成型，缩短注塑时间，提高产品生产效益。
本发明还提供了这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
1)准备原材料：按照上述的组成称取原料；
2)原材料处理及混合：干燥聚对苯二甲酸丁二醇酯，然后将各原料混合，得到混合物料；
3)熔融挤出：将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出；
4)造粒及后处理：对挤出的物料冷却，干燥，切粒，得到无纤阻燃不滴落改性PBT材料。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料的制备方法步骤2)中，干燥至聚对苯二甲酸丁二醇酯水含量<0.5wt％。
优选的，这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料的制备方法步骤3)中，双螺杆挤出机的熔融挤出温度为230℃～250℃，螺杆转速为300r/min～1000r/min。
本发明的有益效果是：
本发明制备的这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料具有优良的韧性、阻燃防火不滴落、尺寸稳定、容易生产加工等特性，生产成本低，能广泛应用于制作各种满足韧性要求高、阻燃等级要求高的无纤改性PBT材料制件。
与现有技术相比，本发明的优点具体如下：
1、本发明制备的无纤阻燃不滴落改性PBT材料具有优良的韧性、阻燃防火不滴落、尺寸稳定、容易生产加工等特性，极大满足了各种电气配件的要求，如市场上的电机骨架、开关旋钮等。
2、本发明提供的这种无纤阻燃不滴落改性PBT材料配方成本得到很大的降低，通过添加更具性价比的锑粉替代物和阻燃协效剂，溴锑含量从原来的16.5～18份调整到现在的13～15份，极大地降低了生产成本；随着阻燃剂添加量的减少，与此同时可适当减少弹性体增韧剂的添加量，得到综合性价比更高的产品。
3、本发明通过配方调整，抗滴落剂的使用含量从现有的0.2～0.35份下降到0.1～0.15份，材料加工成型时不容易断条，生产稳定，损耗更低，制备方法操作简单，易于推广和进行大规模生产。
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。实施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1～3
实施例1～3的原料配方组成见表1。
表1实施例1～3的原料配方组成
实施例1～3的无纤阻燃不滴落改性PBT材料制备方法如下：
(1)准备原材料：分别按表1的组成准确称取各组分的用量；
(2)原材料处理及混合：将聚对苯二甲酸丁二醇酯烘干，控制水分在0.05％以下；加入填充粉、弹性体增韧剂、溴系阻燃剂、三氧化二锑、三氧化二锑替代物、阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂、稳定剂、成核剂混合，使各组分充分搅拌分散均匀；
(3)熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在230℃～250℃之间，螺杆转速为300r/min～1000r/min；
(4)造粒及后处理：对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、包装即可得到成品。
对比例1～2
对比例1～2的原料配方组成见表2。
表2对比例1～2的原料配方组成
对比例1～2的PBT材料制备方法与实施例的相同。
表1和表2中，具体所用的原料说明如下：PBT选用在250℃/2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min～50g/10min，特性粘度为0.95dl/g～1dl/g的PBT材料。填充粉为滑石粉；弹性体增韧剂为阿克玛的AX8900；溴系阻燃剂为溴化聚苯乙烯；抗氧剂为抗氧剂168和1010以质量比1:1组成的复配物；润滑剂为PETS；抗滴落剂为表面包覆改性的聚四氟乙烯；三氧化二锑替代物为表面改性的沉淀硫酸钡；阻燃协效剂为氢氧化铝；稳定剂为HM-70；成核剂为杜邦8920沙林树脂。
对实施例1～3和对比例2所制备的PBT材料进行性能测试，测试标准和测试结果如下表3所示。
表3实施例1～3的测试结果
根据表3的测试结果：对比实施例1和对比例1可以看出，本发明的溴锑添加量明显减少，产品性能也更佳，综合性价比更高；此外对比例1在生产过程中容易断条，生产损耗大，实施例1生产过程顺畅，易于大规模生产。
对比实施例2和对比例2可以看出，在相同含量的溴锑体系中，本发明通过添加三氧化二锑替代物、阻燃协效剂、稳定剂可以制得符合阻燃要求和性能要求的产品，产品阻燃性能优异，材料韧性更佳。
所以说，本发明实施例1～3制备的无纤阻燃不滴落改性PBT材料性能具有优良的韧性、阻燃防火不滴落、尺寸稳定、容易生产加工等特性，极大满足了各种电气配件的要求。
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 (10)
1.一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，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70％～81％；
填充粉0～10％；
弹性体增韧剂2％～7％；
抗氧剂0.1％～0.4％；
润滑剂0.3％～0.8％；
溴系阻燃剂11％～12.5％；
三氧化二锑2％～2.5％；
三氧化二锑替代物1％～3％；
抗滴落剂0.1％～0.15％；
阻燃协效剂1.5％～3％；
稳定剂0.15％～0.2％；
成核剂0.2％～0.5％；
所述的三氧化二锑替代物为表面改性的硫酸钡。
2.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯在250℃/2.16kg测试条件下的熔体流动速率为30g/10min～50g/10min，特性粘度为0.95dl/g～1dl/g。
3.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述填充粉选自碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙、硫酸钡、氢氧化镁、滑石粉、云母粉、立德粉中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述弹性体增韧剂选自POE接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述溴系阻燃剂选自溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、四溴双酚A、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、十溴二苯醚、六溴苯、溴代三嗪中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述抗滴落剂为含氟类抗滴落剂。
7.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述阻燃协效剂选自氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或其组合物。
8.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述稳定剂为磷酸酯类稳定剂。
9.根据权利要求1所述的一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料，其特征在于：所述成核剂为乙烯-甲基丙烯酸的离子聚合物。
10.一种无纤阻燃不滴落改性PBT材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)准备原材料：按照权利要求1～9任一项所述的组成称取原料；
2)原材料处理及混合：干燥聚对苯二甲酸丁二醇酯，然后将各原料混合，得到混合物料；
3)熔融挤出：将混合物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出；
4)造粒及后处理：对挤出的物料冷却，干燥，切粒，得到无纤阻燃不滴落改性PBT材料。
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