專利名稱：一種無鹵阻燃pbt復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無鹵阻燃PBT復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚對苯二甲酸丁二醇酯簡稱PBT，是由對苯二甲酸和脂肪族二元醇酯化縮聚合成的飽和聚酯，其結構特征具有苯環、酯鏈和連接兩者的酯基基團。由于分子的高度幾何規整性和剛性部分使聚對苯二甲酸丁二醇酯具有較高的力學強度、較好的彈性、耐磨性、耐化學試劑性和優良的電性能(高溫和潮濕環境下仍然保持良好的電絕緣性能)，又因分子中沒 有側鏈，結構對稱，分子鏈可緊密堆砌，有高度結晶性和高熔點。PBT加工性極好，特別適合加工一些結構復雜、薄壁制件。當前世界面臨著越來越大的環境壓力，無鹵阻燃的呼聲也越來越高。但當今社會大部分添加型無鹵阻燃劑都面臨著添加量大，對材料的機械性能惡化十分顯著等缺點。而反應型阻燃劑能接入高分子鏈，賦予高聚物永久阻燃的優點，且無析出問題，但工藝及其復雜，對設備要求很高，導致其產品價格較昂貴，在極大的程度上限制了反應型阻燃劑的應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種無鹵阻燃PBT復合材料。本發明的另一目的在于提供一種無鹵阻燃PBT復合材料的制備方法。本發明提供的一種新型無鹵阻燃PBT復合材料的制備方法，對主體阻燃劑CEPPA進行表面活化改性處理，極大地提高了復合材料的阻燃性能及機械性能，顯示了良好的應用前景。本發明的目的可以通過以下技術方案實現一種無鹵阻燃PBT復合材料，按重量份計，包含以下組分PBT 40 70份、無堿玻璃纖維O 30份、CEPPA 10 20份、引發劑O. I O. 5份、三聚氰胺I 5份、水合金屬氧化物4 10份、抗氧劑O. I I份、潤滑劑O. I I份和硅烷偶聯劑O. I I份。優選為PBT 40 70份、無堿玻璃纖維5 30份、CEPPA 10 20份、引發劑O. I O. 5份、三聚氰胺I 5份、水合金屬氧化物4 10份、抗氧劑O. I I份、潤滑劑O. I I份和硅烷偶聯劑O. I I份。上述的無鹵阻燃PBT復合材料，該復合材料采用以下制備方法得到(I)將全部CEPPA阻燃劑與引發劑和部分硅烷偶聯劑(按重量計算，約1/2 2/3的硅烷偶聯劑)混合，于40 100°C條件下靜置10 30h制成改性CEPPA ；CEPPA與引發劑和硅烷偶聯劑使CEPPA表面活性增強，CEPPA分子中的羧基與引發劑發生反應，更易接入PBT分子鏈。將水合金屬氧化物與剩余的硅烷偶聯劑在60 80°C混合2 IOmin制成改性水合金屬氧化物；經過硅烷偶聯劑處理的改性水合金屬氧化物，表面活性增大，可增加無機氫氧化物與高聚物的相容性，改善復合材料的阻燃及機械性能。將改性水合金屬氧化物、改性CEPPA與三聚氰胺、抗氧劑和潤滑劑在60 80°C下高速混合攪拌2 4h制成混合助劑；(2)將步驟⑴制備的混合助劑與已干燥的原料PBT混合攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機主喂料系統送入螺桿，添加無堿玻璃纖維時，所述的無堿玻璃纖維經玻纖口送入雙螺桿擠出機共混造粒。玻璃纖維在配方中起增強復合材料強度的作用。添加玻璃纖維時所制得的復合材料為玻纖增強阻燃PBT復合材料，不添加玻璃纖維時所制得的復合材料為阻燃PBT復合材料。上述的無鹵阻燃PBT復合材料，所述的引發劑為有機過氧化物引發劑和偶氮類引發劑中的任意一種或幾種；例如引發劑DCP(過氧化二異丙苯)。所述的三聚氰胺，為經超細化處理的三聚氰胺微粒，其粒徑D98小于2 μ m。 所述的水合金屬氧化物是氫氧化鋁與氫氧化鎂中的任意一種，粒徑D98在I 20 μ m之間。所述的抗氧劑為抗氧劑168(亞磷酸三亞酯)和抗氧劑1010(四季戊四醇酯)中的任意一種或者兩種混合。所述的潤滑劑為N，N_雙乙基雙硬脂酰胺。所述的硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560、A151和A171中的任意一種。上述的無鹵阻燃PBT復合材料，所述的PBT的密度為I. 30 I. 36g/cm3。上述的阻燃PBT復合材料的制備方法，包括以下步驟(I)將全部CEPPA阻燃劑與引發劑和部分硅烷偶聯劑(按重量計算，約1/2 2/3的硅烷偶聯劑)混合，于40 100°C條件下靜置10 30h制成改性CEPPA ;將水合金屬氧化物與剩余的硅烷偶聯劑在60 80°C混合2 IOmin制成改性水合金屬氧化物；將改性水合金屬氧化物、改性CEPPA與三聚氰胺、抗氧劑和潤滑劑在60 80°C下高速混合攪拌2 4h制成混合助劑；(2)將步驟(I)制備的混合助劑與已干燥的原料PBT混合攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機主喂料系統送入螺桿，添加無堿玻璃纖維時，所述的無堿玻璃纖維經玻纖口送入雙螺桿擠出機共混造粒。溫度為I區200 220°C，2區至3區230 245°C，4區至5區225 2400C，6 區至 7 區 220 235°C。CEPPA為2-羧乙基苯基次磷酸的簡稱，又稱3_羥基苯磷酰丙酸，分子式=C9H11O4P分子量214. 16，CAS號14657-64-8，為環保型阻燃劑，結構式
O
N
Ho-P-CH2CH2CooH
Λ本發明著眼于此，提出利用引發劑提高阻燃劑的活性，在共混過程中將反應型阻燃劑接入高分子鏈，使之不帶來與材料的相容性問題，極大的減少阻燃劑的添加量，保留了較好的機械性能。避免了現有的PBT阻燃復合材料中阻燃劑與PBT相容性差，容易析出的問題。本發明的PBT復合材料，阻燃劑CEPPA接枝上PBT分子鏈，不存在阻燃劑與PET材料的相容性問題，阻燃劑不會析出，能賦予高分子材料永久阻燃性。本發明的有益效果本發明的有益效果是將部分阻燃劑CEPPA接枝上PBT分子鏈，能賦予高分子材料永久阻燃性，并且與材料無相容性問題，也不會因此帶來阻燃劑的析出，對高分子材料的機械性能損失不大。與傳統的反應型阻燃劑相比，工藝簡單可行，成本低廉。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
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實施例I 7按表I中實施例I 7中各組分的用量稱取各組分，然后進行如下處理將全部CEPPA阻燃劑(2-羧乙基苯基次磷酸，山東淄博都邦化工)與引發劑DCP (上海富蔗化工有限公司)和2/3的硅烷偶聯劑(按重量計算)混合，于70°C條件下靜置20h制成改性CEPPA ;將水合金屬氧化物(氫氧化鎂，粒徑D98在I 20 μ m之間)與剩余的硅烷偶聯劑在70°C混合Smin制成改性水合金屬氧化物；將改性水合金屬氧化物、改性CEPPA與超細化處理的三聚氰胺微粒(粒徑D98小于2 μ m)、抗氧劑168、抗氧劑1010和N，N-雙乙基雙硬脂酰胺(上海滬峰生化試劑有限公司)在70°C下高速混合攪拌3h制成混合助劑；(2)將步驟⑴制備的混合助劑與已干燥的原料PBT (型號PBT 1100-211M，密度為I. 30 I. 36g/cm3,臺灣長春集團)混合攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機主喂料系統送入螺桿，添加無堿玻璃纖維時，無堿玻璃纖維(ECS303A，重慶國際復合材料有限公司)經玻纖口送入雙螺桿擠出機共混造粒。溫度為I區200 220°C，2區至3區230 245°C，4區至5區 225 240°C，6 區至 7 區 220 235°C。表I實施例I 7與現有產品I 2的配方及產品性能
權利要求
1.一種無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于按重量份計，包含以下組分PBT40-70 份無堿玻璃纖維0~30份CEPPA10-20份弓丨發劑0.1 0.5份三聚氰胺I 5份水合金屬氧化物4 10份抗氧劑0.1 I份潤滑劑0.1 I份娃燒偶聯劑0.1~1份。
2.根據權利要求I所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于包含以下組分PBT40-70 份無堿玻璃纖維5~30份CEPPA10-20份弓丨發劑0.1 0.5份三聚氰胺I 5份水合金屬氧化物4 10份抗氧劑0.1 I份潤滑劑0.1 I份娃燒偶聯劑0.1~1份。
3.根據權利要求I所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于采用以下制備方法得到 (1)將全部CEPPA與引發劑和部分硅烷偶聯劑混合，于40 100°C條件下靜置10 30h制成改性CEPPA ;將水合金屬氧化物與剩余的硅烷偶聯劑在60 80°C混合2 IOmin制成改性水合金屬氧化物；將改性水合金屬氧化物、改性CEPPA與三聚氰胺、抗氧劑和潤滑劑在60 80°C下高速混合攪拌2 4h制成混合助劑； (2)將步驟(I)制備的混合助劑與已干燥的原料PBT混合攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機主喂料系統送入螺桿，添加無堿玻璃纖維時，所述的無堿玻璃纖維經玻纖口送入雙螺桿擠出機共混造粒。
4.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的引發劑為有機過氧化物引發劑和偶氮類引發劑中的任意一種或幾種；所述的三聚氰胺，為經超細化處理的三聚氰胺微粒，其粒徑D98小于2 u m。
5.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的水合金屬氧化物是氫氧化鋁與氫氧化鎂中的任意一種，粒徑D98在I 20 ii m之間。
6.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1010中的任意一種或者兩種混合。
7.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的潤滑劑為N，N-雙乙基雙硬脂酰胺。
8.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560、A151和A171中的任意一種。
9.根據權利要求1、2或3所述的無鹵阻燃PBT復合材料，其特征在于所述的PBT的密度為 I. 30 I. 36g/cm3。
10.權利要求I所述的阻燃PBT復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將全部CEPPA阻燃劑與引發劑和部分硅烷偶聯劑混合，于40 100°C條件下靜置10 30h制成改性CEPPA ;將水合金屬氧化物與剩余的硅烷偶聯劑在60 80°C混合2 IOmin制成改性水合金屬氧化物；將改性水合金屬氧化物、改性CEPPA與三聚氰胺、抗氧劑和潤滑劑在60 80°C下高速混合攪拌2 4h制成混合助劑； (2)將步驟(I)制備的混合助劑與已干燥的原料PBT混合攪拌均勻后，經雙螺桿擠出機主喂料系統送入螺桿，添加無堿玻璃纖維時，所述的無堿玻璃纖維經玻纖口送入雙螺桿擠出機共混造粒。
全文摘要
本發明涉及一種無鹵阻燃PBT復合材料及其制備方法，按重量份計，包含以下組分PBT 40～70份、無堿玻璃纖維0～30份、CEPPA 10～20份、引發劑0.1～0.5份、三聚氰胺1～5份、水合金屬氧化物4～10份、抗氧劑0.1～1份、潤滑劑0.1～1份和硅烷偶聯劑0.1～1份。本發明采用活性劑改性助劑，在螺桿共混中將反應型阻燃劑接枝上PBT分子鏈，避免原位聚合中對設備的復雜要求，以及繁瑣的工藝操作，簡化了生產效率。工藝簡單易行，本發明所得的阻燃復合材料具有很好的綜合性能和應用前景。
文檔編號C08K5/3492GK102702691SQ20121001606
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者丁文科, 沙月華, 肖世英, 黃驥 申請人:五行材料科技(江蘇)有限公司