納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的pbt復合材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其組分按質量百分數配比為：PBT30%～70%、彈性體5%～20%、納米粒子5%～20%、無鹵阻燃劑18%～25%、表面處理劑0.1%～0.5%、潤滑劑0.2%～1.5%、抗氧劑0.1%～1%。本發明的有益效果是，與現有技術相比，本發明所制得的PBT復合材料可以大大改善其制品缺口沖擊強度不高的不足，具有優良的缺口沖擊韌性、剛性、耐熱性和保持較好的拉伸強度，而且無鹵阻燃劑安全、抑煙、無毒和符合環保要求，因此具有優良的綜合性能，可用于制作電子、電氣、汽車工業、機械配件、設備等。
【專利說明】納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高分子材料，具體地說是一種納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
【背景技術】
[0002]聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種結晶型線形飽和聚酯樹脂，已被廣泛應用在電子電器、家電、汽車工業等行業，但由于其存在缺口沖擊強度低、脆性大、韌性不足、阻燃性低等缺點，限制它作為一種高分子結構材料在某些領域中的應用。現有技術采用彈性體增韌可以大幅度提高PBT的抗沖擊性能，但同時也造成其強度、剛度、耐熱性及加工性能的嚴重下降，同時成本也高；當采用剛性粒子增韌在一定條件下表現出同時增韌增強，但韌性的提高幅度有限。而對PBT阻燃改性通常是使用鹵系阻燃劑，該阻燃劑的阻燃效果雖然很好，但在阻燃過程中產生二嗯英、呋喃等毒性物質，不能符合健康環保要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種納米粒子與彈性體并用增韌增強和顯著提高剛性、強度、韌性和良好阻燃性能的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其組分按質量百分數配比為:PBT 30%~70%、彈性體5%~20%、納米粒子5%~20%、無鹵阻燃劑18%~25%、表面處理劑0.1%~0.5%、潤滑劑0.2%~1.5%、抗氧劑0.1%~1%。
[0005]所述的PBT為聚對苯二甲酸丁二醇酯，特性黏度為0.85~1.25dl/g。
[0006]所述的彈性體為聚烯烴彈性體(POE)、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、三元乙丙橡膠彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠彈性體、二元乙丙橡膠彈性體、馬來酸酐接枝二元乙丙橡膠和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。
[0007]所述的納米粒子為平均粒徑在Inm~IOOnm之間的納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米高嶺土和納米氮化硅與碳化硅復配物中的一種。
[0008]所述的無鹵阻燃劑為有機磷系阻燃劑、有機硅系阻燃劑或氮系阻燃劑，其中，有機磷阻燃劑包括磷酸酯阻燃劑、亞磷酸酯阻燃劑、膦酸酯阻燃劑和有機磷鹽阻燃劑，有機硅系阻燃劑包括聚硅烷阻燃劑、聚硅氧烷阻燃劑和聚有機硅倍半硅氧烷阻燃劑，氮系阻燃劑包括三聚氰胺阻燃劑和三聚氰胺氰尿酸阻燃劑。
[0009]所述的表面處理劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、鈦酸酯、鋁酸酯、硅燒和憐酸酷中的一種。
[0010]所述的潤滑劑為聚硅氧烷或乙撐雙硬酯酰胺。
[0011]所述的抗氧劑為主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物。
[0012]上述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料的制備方法，包括以下步驟:(1)將PBT在130°C~140°C下干燥3~5小時，含水率控制在0.03%以下，待用；
(2)將納米粒子與表面處理劑按重量配比稱取后，加入超聲振蕩發生器或不低于3000轉/分鐘的高速混合機中，于80°C~110°C溫度下攪拌10~60分鐘，使表面處理劑均勻包覆納米粒子，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米粒子；
(3)按重量配比稱取彈性體，并與上述表面處理的納米粒子混合均勻，加入雙輥筒開煉機或密煉機中，于120°C~140°C混煉5~10分鐘，再經拉片、切料后制成彈性體/納米粒子母粒；
(4)按重量配比稱取干燥處理后的PBT、無鹵阻燃劑、潤滑劑和抗氧劑，加入高速混合機，同時加入彈性體/納米粒子母粒，使充分混合3~5分鐘；
(5)再將步驟(4)的混合物加入同向雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉速為120~400轉/分鐘，機筒溫度在170°C~230°C，通過雙螺桿擠出機共混、擠出造粒，即得納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
[0013]本發明的有益效果是，與現有技術相比，本發明所制得的PBT復合材料可以大大改善其制品缺口沖擊強度不高的不足，具有優良的缺口沖擊韌性、剛性、耐熱性和保持較好的拉伸強度，而且無鹵阻燃劑安全、抑煙、無毒和符合環保要求，因此具有優良的綜合性能，可用于制作電子、電氣、汽車工業、機械配件、設備等。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例來進一步說明本發明的技術方案。
[0015]實施例1:
一種納米粒子與彈性體共混 和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其組分按質量百分數配比為:PBT 50%、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體15%、納米碳酸鈣15%、磷酸酯阻燃劑18%、硬脂酸0.4%、聚硅氧烷1.2%、主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物0.4%，其中，PBT的特性黏度為0.85~1.25dl/g,納米碳酸鈣的平均粒徑在Inm~IOOnm之間。
[0016]制備方法:(1)將PBT在130°C~140°C下干燥3~5小時，含水率控制在0.03%以下，待用；(2)將納米碳酸鈣與硬脂酸按重量配比稱取后，加入超聲振蕩發生器或不低于3000轉/分鐘的高速混合機中，于80°C~110°C溫度下攪拌10~60分鐘，使硬脂酸均勻包覆納米碳酸鈣，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米碳酸鈣；(3)按重量配比稱取馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體，并與上述表面處理的納米碳酸鈣混合均勻，加入雙輥筒開煉機或密煉機中，于120°C~140°C混煉5~10分鐘，再經拉片、切料后制成馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體/納米碳酸鈣母粒；(4)按重量配比稱取干燥處理后的PBT、磷酸酯阻燃劑、聚硅氧烷和主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物，加入高速混合機，同時加入馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體/納米碳酸鈣母粒，使充分混合3~5分鐘；(5)再將步驟(4)的混合物加入同向雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉速為120~400轉/分鐘，機筒溫度在170°C~230°C，通過雙螺桿擠出機共混、擠出造粒，即得納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
[0017]實施例2:
一種納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其組分按質量百分數配比為:PBT 35%、三元乙丙橡膠彈性體20%、納米二氧化硅20%、聚硅烷阻燃劑22%、硬脂酸鈣0.5%、聚硅氧烷1.5%、主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物1%，其中，PBT的特性黏度為0.85~1.25dl/g,納米碳酸鈣的平均粒徑在Inm~IOOnm之間。
[0018]制備方法:(I)將PBT在130°C~140°C下干燥3~5小時，含水率控制在0.03%以下，待用；(2)將納米二氧化硅與硬脂酸鈣按重量配比稱取后，加入超聲振蕩發生器或不低于3000轉/分鐘的高速混合機中，于80°C~110°C溫度下攪拌10~60分鐘，使硬脂酸鈣均勻包覆納米二氧化硅，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米二氧化硅；(3)按重量配比稱取三元乙丙橡膠彈性體，并與上述表面處理的納米二氧化硅混合均勻，加入雙輥筒開煉機或密煉機中，于120°C~140°C混煉5~10分鐘，再經拉片、切料后制成三元乙丙橡膠彈性體/納米二氧化硅母粒；(4)按重量配比稱取干燥處理后的PBT、聚硅烷阻燃劑、聚硅氧烷和主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物，加入高速混合機，同時加入三元乙丙橡膠彈性體/納米二氧化硅母粒，使充分混合3~5分鐘；(5)再將步驟(4)的混合物加入同向雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉速為120~400轉/分鐘，機筒溫度在170°C~230°C，通過雙螺桿擠出機共混、擠出造粒，即得納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
[0019]實施例3:
一種納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其組分按質量百分數配比為:PBT 70%、聚烯烴彈性體(POE) 5%、納米氮化硅與碳化硅復配物5%、三聚氰胺阻燃劑18%、硬脂酸鎂0.1%、乙撐雙硬酯酰胺1.5%、主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物
0.4%，其中，PBT的特性黏度為0.85~1.25dl/g，納米氮化硅與碳化硅復配物的平均粒徑在Inm~IOOnm之間。
[0020]制備方法:(I )將PBT在130°C~140°C下干燥3~5小時，含水率控制在0.03%以下，待用；(2)將納米氮化硅與碳化硅復配物與硬脂酸鎂按重量配比稱取后，加入超聲振蕩發生器或不低于3000轉/分鐘的高速混合機中，于80°C~110°C溫度下攪拌10~60分鐘，使硬脂酸鎂均勻包覆納米氮化硅與碳化硅復配物，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米氮化硅與碳化硅復配物；(3)按重量配比稱取聚烯烴彈性體(Ρ0Ε)，并與上述表面處理的納米氮化硅與碳化硅復配物混合均勻，加入雙輥筒開煉機或密煉機中，于120°C~140°C混煉5~10分鐘，再經拉片、切料后制成POE /納米氮化硅與碳化硅復配物母粒；(4)按重量配比稱取干燥處理后的PBT、三聚氰胺阻燃劑、乙撐雙硬酯酰胺和主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物，加入高速混合機，同時加入POE /納米氮化硅與碳化硅復配物母粒，使充分混合3~5分鐘；(5)再將步驟(4)的混合物加入同向雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉速為120~400轉/分鐘，機筒溫度在170°C~230°C，通過雙螺桿擠出機共混、擠出造粒，即得納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
【權利要求】
1.一種納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，其組分按質量百分數配比為:PBT 30%~70%、彈性體5%~20%、納米粒子5%~20%、無鹵阻燃劑18%~25%、表面處理劑0.1%~0.5%、潤滑劑0.2%~1.5%、抗氧劑0.1%~1%。
2.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的彈性體為聚烯烴彈性體(POE)、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、三元乙丙橡膠彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠彈性體、二元乙丙橡膠彈性體、馬來酸酐接枝二元乙丙橡膠和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。
3.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的納米粒子為平均粒徑在Inm~IOOnm之間的納米碳酸鈣、納米二氧化娃、納米高嶺土和納米氮化硅與碳化硅復配物中的一種。
4.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的無鹵阻燃劑為有機磷系阻燃劑、有機硅系阻燃劑或氮系阻燃劑，其中，有機磷阻燃劑包括磷酸酯阻燃劑、亞磷酸酯阻燃劑、膦酸酯阻燃劑和有機磷鹽阻燃劑，有機硅系阻燃劑包括聚硅烷阻燃劑、聚硅氧烷阻燃劑和聚有機硅倍半硅氧烷阻燃劑，氮系阻燃劑包括三聚氰胺阻燃劑和三聚氰胺氰尿酸阻燃劑。
5.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的表面處理劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、鈦酸酯、鋁酸酯、硅燒和憐酸酷中的一種。
6.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為聚硅氧烷 或乙撐雙硬酯酰胺。
7.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為主抗氧劑1076和輔助抗氧劑168的復配物。
8.根據權利要求1所述的納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將PBT在130°C~140°C下干燥3~5小時，含水率控制在0.03%以下，待用； (2)將納米粒子與表面處理劑按重量配比稱取后，加入超聲振蕩發生器或不低于3000轉/分鐘的高速混合機中，于80°C~110°C溫度下攪拌10~60分鐘，使表面處理劑均勻包覆納米粒子，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米粒子； (3)按重量配比稱取彈性體，并與上述表面處理的納米粒子混合均勻，加入雙輥筒開煉機或密煉機中，于120°C~140°C混煉5~10分鐘，再經拉片、切料后制成彈性體/納米粒子母粒； (4)按重量配比稱取干燥處理后的PBT、無鹵阻燃劑、潤滑劑和抗氧劑，加入高速混合機，同時加入彈性體/納米粒子母粒，使充分混合3~5分鐘； (5)再將步驟(4)的混合物加入同向雙螺桿擠出機中，控制螺桿轉速為120~400轉/分鐘，機筒溫度在170°C~230°C，通過雙螺桿擠出機共混、擠出造粒，即得納米粒子與彈性體共混和具有無鹵阻燃的PBT復合材料。
【文檔編號】C08K3/34GK103709630SQ201210370187
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優先權日:2012年9月29日
【發明者】不公告發明人 申請人:青島欣展塑膠有限公司