高抗沖阻燃pbt/pc合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉高分子材料技術領域，尤其涉及一種高抗沖阻燃PBT/PC合金材料及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是一種結晶速度快的熱塑性聚酯，具有耐化學腐蝕 性、優良的機械強度、加工成型性好等優點，被廣泛應用于汽車、電子電氣等行業，但其存在 缺口沖擊強度低、高溫下剛性不足等缺點。聚碳酸酯（PC)綜合性能優異，尤其是沖擊強度 高、耐蠕變性好。將少量PC共混改性PBT (即形成以PBT為主體的PBT/PC合金）可以一定 程度的改善PBT的缺口沖擊強度不高、成型收縮率大的不足。
[0003] 隨著人們防火安全意識的提高，在汽車、電子電氣等行業中應用的高分子材料 其阻燃改性已成必然需求。但是，在現有的文獻與專利報道中，多是以PC為主要成分的 PBT/PC合金，以PBT為主要成分的合金其阻燃改性甚少。PBT/PC合金通常需要添加第三 組分增韌劑才能有效改善合金的缺口沖擊性能，而阻燃劑的加入則不能大幅度破壞PBT、 PC、增韌劑三者之間的界面粘結力，同時阻燃劑要滿足與基材具有良好的相容性，才能使 阻燃PBT/PC合金在達到阻燃的同時保持力學性能，尤其是缺口沖擊性能。正如中國專利 CN101328305A公開了一種無鹵阻燃PBT/PC合金組合物及其制備方法（PBT為主要成分）， 盡管合金達到了阻燃改性的目的，但阻燃劑與基材的相容性差，其缺口沖擊強度不高，小于 7kJ/m 2。這是因為，阻燃劑與基材的相容性差，往往容易充當應力集中點的角色，從而大幅 度破壞材料的力學性能，尤其是缺口沖擊性能。
[0004] 專利CNlO 140762IA也公開了一種PBT含量不低于PC的PBT/PC合金阻燃技術。該 專利采用四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物與三氧化二銻為復合阻燃劑，并采用丙烯酸酯與甲基 丙烯酸縮水甘油酯雙官能化的乙烯彈性體為相容劑，四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物與基材具 有良好的相容性并對基材各組分之間的相容性影響不大，所以制備得到的阻燃PBT/PC合 金保持較高的缺口沖擊強度。但是，隨人們環保安全意思的提高，多種溴系阻燃劑已被禁止 使用，四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物并未被禁止，但其燃燒過程仍會產生溴化氫等有害氣體； 而三氧化二銻也具有一定毒性，尤其是高分子材料燃燒過程中，三氧化二銻在高溫下升華 擴散到空氣中，容易與人的皮膚直接接觸甚至被人體吸入從而危害人們的身體健康。且三 氧化二銻與鹵系阻燃劑并用，在燃燒過程會形成鹵化銻氣體，盡管對阻燃有一定的貢獻，但 在火災現場存在一定的安全隱患。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種高抗沖阻燃PBT/PC 合金材料及其制備方法，以解決現有PBT/PC合金材料阻燃性、抗沖性和環保安全性不可兼 備的技術問題。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明的一方面，提供了一種高抗沖阻燃PBT/PC合金材 料，所述高抗沖阻燃PBT/PC合金材料包含以下重量百分比的配方組分：
[0007]
[0008] 根據本發明的另一方面，提供一種高抗沖阻燃PBT/PC合金材料的制備方法，包括 以下步驟：
[0009] 按照上述本發明所述的高抗沖阻燃PBT/PC合金材料的配方稱取各組分；
[0010] 將稱取的所述聚對苯二甲酸丁二醇酯分成四份，并將其中三份所述聚對苯二甲酸 丁二醇酯分別與所述含溴聚碳酸酯齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷進行熔融共混擠出處 理，分別制備阻燃母粒；
[0011] 將剩余的一份所述聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚碳酸酯、所述阻燃母粒、增韌劑、酯 交換抑制劑、抗氧劑進行預混料處理，再經熔融共混擠出處理。
[0012] 與現有技術相比，本發明提供的高抗沖阻燃PBT/PC合金材料采用含溴聚碳酸酯 齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷為復配阻燃劑，該組分阻燃劑能夠起到協效作用，并與基 體PBT發生酯交換反應，酯交換反應產物起到增容的作用，提高阻燃劑與基材的界面粘結 力，從而賦予本發明PBT/PC合金材料在具有優異的阻燃性能的基礎上其力學性能尤其是 缺口沖擊性能優異。另外，選用該含溴聚碳酸酯齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷組合阻燃 劑，有效降低了本發明PBT/PC合金材料在燃燒時的毒氣產生，提高了本發明PBT/PC合金材 料環保安全性能。
[0013] 本發明提供的高抗沖阻燃PBT/PC合金材料制備方法是先將含溴聚碳酸酯齊聚 物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷分別與聚對苯二甲酸丁二醇酯進行熔融共混擠出處理，使得四 溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷與PBT發生酯交換反應，酯交換反應產 物能起到增容的作用，再通過二次熔融共混處理，使得阻燃母粒中的阻燃劑能夠與基材的 界面有強的粘結力，從而提供本發明產物PBT/PC合金材料的高抗沖性能和阻燃性能。另 外，本發明方法工藝簡單，條件易控，成本低廉，對設備要求低的特點，適于工業化生產。
【具體實施方式】
[0014] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0015] 本發明實施例提供一種同時具有高阻燃性、抗沖性和環保安全性的高抗沖阻燃 PBT/PC合金材料。該高抗沖阻燃PBT/PC合金材料包含以下重量百分比的配方組分：
[0016]
[0017]其中，
[0018] 上述高抗沖阻燃PBT/PC合金材料中的聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)作為基體組 分，聚碳酸酯（PC)的存在對基體組分PBT進行改性，以增強PBT缺口沖擊強度和成型穩定 性能，以彌補PBT存在的如存在缺口沖擊強度低、高溫下剛性不足等缺點。其中，該PC和 PBT可以根據具體實際的生產和應用的需要進行靈活選用PC和PBT原料型號。
[0019] 正如【背景技術】部分中所述，PBT/PC合金不具備阻燃性能，存在安全隱患，為了提高 PBT/PC合金的安全性能，需要在PBT/PC合金中加入阻燃劑成分，在本發明實施例中，選用 含溴聚碳酸酯齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷為組合阻燃劑用于賦予PBT/PC合金高的阻 燃性能，其中，含溴聚碳酸酯齊聚物主要通過氣相機理起阻燃作用，而磷酸酯齊聚物能夠在 凝聚相中起阻燃作用，并且聚硅氧烷能夠加強阻燃劑在凝聚相中的作用，即通過氣相機理 與凝聚相機理的結合，三種阻燃劑起到良好的協效作用，從而使PBT/PC合金具有優秀的阻 燃性能。同時有效降低了含溴聚碳酸酯齊聚物的使用量，且與磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷之間 的協效作用有效抑制含溴聚碳酸酯齊聚物在燃燒時有毒氣體的放出，提高了本發明PBT/PC 合金材料環保安全性能。
[0020] 與此同時，在上述含溴聚碳酸酯齊聚物、磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷三者發揮協效作 用增強本發明實施例高抗沖阻燃PBT/PC合金材料阻燃性和安全性的同時，三者之間的協 效作用還能增強其與基體組分PBT、PC之間的相容性，從而賦予本發明實施例高抗沖阻燃 PBT/PC合金材料優異的力學性能尤其是缺口沖擊性能，這是因為，含溴聚碳酸酯齊聚物、磷 酸酯齊聚物與PBT能發生酯交換反應，酯交換反應產物起到增容的作用，提高阻燃劑與基 材的界面粘結力，從而降低阻燃劑對材料力學性能尤其是缺口沖擊性能的影響，聚硅氧烷 則可與PBT的端基進行反應，從而使阻燃劑接枝到基材的分子鏈上，同樣可最大程度的減 小阻燃劑對材料缺口沖擊性能的影響。
[0021] 因此，在一實施例中，該所述含溴聚碳酸酯齊聚物為四溴雙酚A聚碳酸酯齊聚物。 在另一實施例中，所述磷酸酯齊聚物為鄰苯二酚雙二苯基磷酸酯、間苯二酚雙二苯基磷酸 酯中的至少一種。在又一實施例中，所述的聚硅氧烷為端基含環氧官能團的聚硅氧烷。通 過對該阻燃劑的選用，能優化阻燃劑間的協效作用，以實現進一步增強本發明實施例高抗 沖阻燃PBT/PC合金材料的阻燃性、安全性和缺口沖擊性能。具體的四溴雙酚A聚碳酸酯齊 聚物、鄰苯二酚雙二苯基磷酸酯、間苯二酚雙二苯基磷酸酯能加強與PBT發生酯交換反應， 從而增強酯交換反應產物與基體組分間的相容性，以提高阻燃劑與基材的界面粘結力，從 而降低阻燃劑對材料力學性能尤其是缺口沖擊性能的影響。端基含環氧官能團的聚硅氧烷 則可與PBT的端基進行反應，從而使阻燃劑接枝到基材的分子鏈上，同樣可最大程度的減 小阻燃劑對基材缺口沖擊性能的影響。
[0022] 因此，在進一步優選實施例中，上述含溴聚碳酸酯齊聚物為四溴雙酚A聚碳酸酯 齊聚物的同時，磷酸酯齊聚物為鄰苯二酚雙二苯基磷酸酯、間苯二酚雙二苯基磷酸酯中的 至少一種，聚硅氧烷為端基含環氧官能團的聚硅氧烷。
[0023] 上述增韌劑的存在是為了改善本發明實施例高抗沖阻燃PBT/PC合金材料的模 量，提高韌性。因此，在一實施例中，該增韌劑選用乙烯-丙烯酸酯-縮水甘油酯共聚物、乙 烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油脂共聚物、具有核-殼結構的彈性體等中 的至少一種。
[0024] 上述酯交換抑制劑的存在，能其他組分作用的基礎上，增強基體組分PBT與PC的 界面之間和阻燃劑等其他組分與基體組分界面之間的相容性，從而提高本發明實施例高抗 沖阻燃PBT/PC合金材料的缺口沖擊性能。在一實施例中，該酯交換抑制劑為亞磷酸三苯 酯、焦磷酸二氫二鈉、磷酸二氫鈉中的至少一種。該選用的酯交換抑制劑能有效抑制PBT與 PC之間的酯交換反應，及PBT與各阻燃劑之間的進一步酯交換反應，從而使PBT與PC較好 地保持各自優良的綜合性能。
[0025] 上述抗氧化劑賦予本發明實施例高抗沖阻燃PBT/PC合金材料抗氧化和抗老化性 能。在一實施例中，該抗氧劑是受阻酚類和亞磷酸酯類復配。
[0026] 因此，上述各實施例中的高抗沖阻燃PBT/PC合金材料采用含溴聚碳酸酯齊聚物、 磷酸酯齊聚物、聚硅氧烷協效作用，使得本發明實施例高抗沖阻燃PBT/PC合金材料在具有 優異阻燃性能和安全環保性的同時，還具有優異的力學性能，特別是缺口沖擊性能。
[0027] 相