本發明屬于高分子材料技術領域，特別是指一種阻燃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(PBT)是一種綜合性能優良的工程塑料，其尺寸穩定性好,絕緣性佳，耐油,成型加工性能比較好，但是其燃點低,這大大限制了它在一些領域上的應用。Al(OH)3作為阻燃、抑煙、熱穩定性高的無機阻燃劑正日益引起關注。常溫合成的Al(OH)3顆粒比較細小，尺寸在50nm-100nm之間，沉淀性能差。
如何提高Al(OH)3的性能以提高PBT的物理性能和阻燃性能方面，在相關文獻中未見報道。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種阻燃PBT復合材料及其制備方法，以提高PBT復合材料的物理性能和阻燃性能。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種阻燃PBT復合材料，由以下重量份的組分制成：
其中經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述AlBr3和所述NaOH的質量比為1-4：3-12。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為100-140：2-4。
所述協同阻燃劑為微膠囊紅磷、三聚氰胺氰尿酸鹽或鐵蒙脫土中的一種。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
上述任一項所述的阻燃PBT復合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)稱取80份-100份的PBT、50份-70份經過處理的Al(OH)3、3份-8份的協同阻燃劑、0.1份-0.5份抗氧劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料。
所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度190～210℃，二區溫度230～270℃，三區溫度230～270℃，四區溫度230～270℃，五區溫度230～270℃，六區溫度230～270℃，機頭溫度230～270℃；螺桿轉速200～260r/min。
本發明的有益效果是：
本技術方案是將AlBr3與NaOH在160-200℃熱處理下制備Al(OH)3，在反應體系中可維持比較小的離子積，使溶液的過飽和度較低，有利于形成粒徑較大的產物，使Al(OH)3的沉淀性能好，并提高Al(OH)3的分散性。
Al(OH)3表面含有大量的羥基，容易引起粒子間的團聚。為了提高Al(OH)3的分散性能，可以利用表面活性劑對Al(OH)3進行表面改性。表面活性劑通常具有靜電斥力和空間位阻穩定作用，將表面活性劑PEG2000應用于制備Al(OH)3中，可有效地減少粒子間的團聚,相比市售的阻燃劑Al(OH)3，制得的PBT復合材料物理性能和阻燃性能更好。
具體實施方式
以下通過實施例來詳細說明本發明的技術方案，以下的實施例僅是示例性的，僅能用來解釋和說明本發明的技術方案，而不能解釋為是對本發明技術方案的限制。
本發明各實施例中所用的原料及制造商如下：
PBT(型號2002U)，日本寶理；Al(OH)3，山東淄博吉領工貿；NaOH，滄州劉氏化工；AlBr3，山東淄博祥特來化工；PEG2000，海安石油化工；抗氧劑(型號Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；MPR，河南科威阻燃新材料；MCA，合肥皖燃新材料科技有限公司；Fe-OMMT，浙江豐虹新材料。
本發明各實施例所用的測試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機，德國W&P公司；JL-1000型拉力試驗機，廣州市廣才實驗儀器公司生產；HTL900-T-5B型注射成型機，海太塑料機械有限公司生產；XCJ-500型沖擊測試機，承德試驗機廠生產；QT-1196型拉伸測試儀，東莞市高泰檢測儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
本申請提供一種阻燃PBT復合材料，由以下重量份的組分制成：
其中經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述AlBr3和所述NaOH的質量比為1-4：3-12。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為100-140：2-4。
所述協同阻燃劑為微膠囊紅磷(MPR)、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)或鐵蒙脫土(Fe-OMMT)中的一種。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(I rganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(I rganox1010)或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(I rganox1330)中的一種或多種。
上述任一項所述的阻燃PBT復合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)稱取80份-100份的PBT、50份-70份經過處理的Al(OH)3、3份-8份的協同阻燃劑、0.1份-0.5份抗氧劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料。
所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，一區溫度190～210℃，二區溫度230～270℃，三區溫度230～270℃，四區溫度230～270℃，五區溫度230～270℃，六區溫度230～270℃，機頭溫度230～270℃；螺桿轉速200～260r/min。
經過處理的Al(OH)3的制備
制備例1
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為1：3。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
其中水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為100：2。
制備例2
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為1：12。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為100：4。
制備例3
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為1：8。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為100：3。
制備例4
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為4：3。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為140：2。
制備例5
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為4：12。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為140：4。
制備例6
經過處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進行混合，然后將混合液經過濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質量比為4：9。
2)將步驟1)中的懸浮液經過水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經過濾、洗滌后經過干燥得到經過處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時間為4-6小時。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質量比為140：3。
實施例1
1)稱取80份的PBT、50份制備例1至6中任一制備例所制得的經過處理的Al(OH)3、3份的協同阻燃劑MPR、0.1份Irganox1010混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料P1。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為190℃，第二溫度區的溫度為230℃，第三溫度區的溫度為230℃，第四溫度區的溫度為230℃，第五溫度區的溫度為230℃，第六溫度區的溫度為230℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為230℃，螺桿轉速為200r/min。
實施例2
1)稱取100份的PBT、70份制備例1至6中任一制備例所制得的經過處理的Al(OH)3、8份的協同阻燃劑MCA、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份Irganox1330混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料P2。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為210℃，第二溫度區的溫度為270℃，第三溫度區的溫度為270℃，第四溫度區的溫度為270℃，第五溫度區的溫度為270℃，第六溫度區的溫度為270℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為270℃，螺桿轉速為260r/min。
實施例3
1)稱取90份的PBT、60份制備例1至6中任一制備例所制得的經過處理的Al(OH)3、5.5份的協同阻燃劑Fe-OMMT、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料P3。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為200℃，第二溫度區的溫度為250℃，第三溫度區的溫度為250℃，第四溫度區的溫度為250℃，第五溫度區的溫度為250℃，第六溫度區的溫度為250℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為250℃，螺桿轉速為230r/min。
實施例4
1)稱取100份的PBT、50份制備例1至6中任一制備例所制得的經過處理的Al(OH)3、5份的協同阻燃劑MCA、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox1330混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料P4。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為195℃，第二溫度區的溫度為240℃，第三溫度區的溫度為240℃，第四溫度區的溫度為240℃，第五溫度區的溫度為240℃，第六溫度區的溫度為240℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為240℃，螺桿轉速為260r/min。
實施例5
1)稱取90份的PBT、60份制備例1至6中任一制備例所制得的經過處理的Al(OH)3、6份的協同阻燃劑MPR、0.1份Irganox1010、0.3份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料P5。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為190℃，第二溫度區的溫度為245℃，第三溫度區的溫度為245℃，第四溫度區的溫度為245℃，第五溫度區的溫度為245℃，第六溫度區的溫度為245℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為245℃，螺桿轉速為250r/min。
對比例1
1)稱取100份的PBT、60份市售的Al(OH)3、6份的協同阻燃劑MCA、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復合材料D1。
其中，雙螺桿擠出機包括順次排布的六個溫度區，第一溫度區的溫度為190℃，第二溫度區的溫度為250℃，第三溫度區的溫度為250℃，第四溫度區的溫度為250℃，第五溫度區的溫度為250℃，第六溫度區的溫度為250℃，雙螺桿擠出機的機頭溫度為250℃，螺桿轉速為220r/min。
性能測試：
將實施例1－5與對比例1制備的PBT合金材料按相關測試標準分別測試其拉伸強度、懸臂梁缺口沖擊強度與彎曲模量、阻燃等級，其測試標準與產品性能數據如下表1所示：
表1各實施例及對比例產品性能測試
從上表可以看出，實施例1-5與對比例1相比，拉伸強度、懸臂梁沖擊強度、阻燃等級均有提高，這大大擴展了PBT復合材料的應用領域，能夠滿足IT、通訊、電子、汽車等領域對工程件的要求。
以上僅是本發明的優選實施方式的描述，應當指出，由于文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。