充電樁cti高灼熱絲pbt復合材料及其制備方法
【專利摘要】一種充電樁CTI高灼熱絲PBT復合材料，其由下述按照重量份數計算的組分組成：PBT樹脂34.3~69.4份；阻燃劑10~20份；阻燃協效劑3~10份；增韌劑2~4份；熱穩定劑0.3~1份；潤滑劑0.3~0.7份；玻璃纖維15~30份；本發明針對現有阻燃PBT電子電器產品在250V或更高電壓下形成漏電痕跡、850℃灼熱絲易起燃的使用局限性，提供一種充電樁CTI高灼熱絲PBT復合材料。
【專利說明】
充電樁CTI高灼熱絲PBT復合材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于高分子材料改性技術領域，改性后的PBT復合材料主要用于無人值守 充電粧和低壓電子電器產品中。
【背景技術】
[0002] 歐盟國際電工協會（IEC)的阻燃測試評價方法灼熱絲阻燃測試標準 (IEC60695)在日常生活越來越受到人們的重視，在家用電器安全標準IEC60335中要求:長 期無人值守電器所用塑料產品的阻燃性必須滿足UL94V0級別和灼熱絲起燃溫度達到750°C 灼熱絲接觸材料30秒內不起燃或者燃燒時間< 2秒。
[0003] 一般而言，阻燃增強PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate，簡稱PBT)的相對漏電起痕指數（Comparative Tracking Index，簡稱CTI) 和灼熱絲不起燃溫度很難達到平衡，增強PBT漏電起痕指數高時，灼熱絲起燃溫度一般較 低，沒有添加阻燃劑或無鹵阻燃增強PBT的灼熱絲起燃溫度較低，在沒有添加特殊添加劑時 750°C灼熱絲非常容易起燃。在添加普通溴系阻燃劑和三氧化二銻后，增強TOT材料的灼熱 絲不起燃溫度大幅度提升，可以達到750°C灼熱絲不起燃，但是材料的漏電起痕指數只能達 到175V。國內能做高灼熱絲(750°C以上）不起燃增強TOT材料性能優異的廠家有南通東方、 江蘇三房巷、上海錦湖日麗、順德順炎、廣州聚賽龍等。上海錦湖日麗公司還申請了專利《一 種高灼熱絲環保阻燃增強PBT/ABS合金材料及其制備方法》，順德順炎公司申請了《一種850 度灼熱絲不起燃的阻燃增強PBT塑料及其制備方法》。國外克萊恩公司研發出無鹵阻燃劑 0P1240后，使得同時能滿足高漏電起痕指數和高灼熱絲不起燃PBT增強材料生產變成了可 能，可是合成無鹵阻燃劑0P1240成本高昂，且使用0P1240生產無鹵阻燃劑的增強PBT產品工 藝要求非常苛刻，稍有不慎，塑膠粒子容易變成灰色，即使生產工藝條件合理，在完成生產 訂單后因阻燃劑殘留在螺桿中沒有及時清理，無鹵阻燃劑也容易碳化變成灰色。因而使用 無鹵阻燃劑0P1240增強PBT材料在低壓電器產品中的使用得到了限制。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題在于，克服現有技術中充電粧用PBT復合材料的缺陷，提 供一種充電粧CTI高灼熱絲PBT復合材料及其制備方法，提供一種工藝簡單且生產過程可 控、操作方便的高CTI、高灼熱絲不起燃(850°C)PBT增強專用復合材料及其制備方法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種充電粧CTI高灼熱絲PBT 復合材料，其由下述按照重量份數計算的組分組成： PBT樹脂 3:4.3~·.4份； 阻燃劑 10~20份； 阻燃協效劑 3~10份；
[0006] 增韌劑 2~4份； 熱穩定劑 Q.3-L.份； 潤滑劑 0.3~0.7份；
[0007] 玻璃纖維 15~30份;
[0008]所述PBT樹脂由1，4-丁二醇與對苯二甲酸縮聚合而成；
[0009] 所述阻燃劑為十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)復配物；
[0010] 所述阻燃協效劑為三氧化二銻、硼酸鋅的復配物；
[0011] 所述增韌劑為聚烯烴彈性體(Ρ0Ε)接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(E516);
[0012] 所述的熱穩定劑為N，N'_雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺；
[0013]所述的潤滑劑為脂肪酸酰胺；
[0014] 所述的玻璃纖維為長玻纖，熱塑性塑料用無堿合股無捻粗紗，長玻纖直徑為3~5 微米。
[0015] 為了解決上述技術問題，本發明還提出以下技術方案:所述的充電粧CTI高灼熱絲 PBT復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0016] 步驟1:按照重量份數稱取TOT樹脂34.3~69.4份、阻燃劑10~20份、阻燃協效劑3 ~10份、增韌劑2~4份、熱穩定劑0.3~1份、潤滑劑0.3~0.7份、玻璃纖維15~30份；
[0017]步驟2:將TOT樹脂、阻燃劑、阻燃協效劑、增韌劑、熱穩定劑、潤滑劑在中速混合器 中混合3-7分鐘；
[0018] 步驟3:然后將步驟2混好的原料與玻璃纖維摻混均勻形成混合料，經雙螺桿擠出 機熔融擠出，造粒;雙螺桿擠出機工藝條件為:雙螺桿擠出機一區溫度為180~240°C，二區 溫度為180~240°C，三區溫度為180~240°C，四區溫度為180~220°C，五區180~220°C，混 合料在螺桿中輸送時間為20~40秒鐘。
[0019] 所用PBT樹脂為特性粘度為(0 · 98~1 · 02dL/g)中粘度樹脂，為臺灣長春生產1100-211M〇
[0020] 所用阻燃劑十溴二苯乙烷壽光衛東化工有限公司生產的RDT-3,阻燃劑磷酸三苯 酯(TPP)為浙江萬盛生產WSFR-TPP，阻燃劑三聚氰胺磷酸鹽(MPP)為四川省精細化工研究設 計院生產MPP-A。
[0021] 所用阻燃協效劑三氧化二銻為湖南辰州礦股份有限公司生產，銻含量為99.8%， 阻燃協效劑硼酸鋅為山東淄博五維實業生產的無水硼酸鋅ZB700。
[0022] 所用增韌劑為寧波能之光新材料科技有限公司生產的熔融的聚烯烴彈性體(Ρ0Ε) 接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(E516)，其他增韌劑效果較差，且需要添加的份量較大，對阻燃 和耐熱有影響。
[0023]上述熱穩定劑為巴斯夫的抗氧劑1010(N，N'_雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基） 丙酰基)己二胺）。此熱穩定劑在PBT制品中的熱穩定效果非常好。
[0024]上述配方中的潤滑劑為江蘇興泰國光生產的TAF-1。
[0025]所用玻璃纖維為巨石集團生產的988A，單絲直徑為14微米。
[0026] 與現有技術相比，本發明具有下列有益效果：
[0027] 本發明采用市售PBT樹脂，添加增韌劑、阻燃劑、阻燃協效劑、潤滑劑、熱穩定劑等 助劑對普通PBT樹脂進行改性處理;其中添加增韌劑可使復合材料在打螺釘時不開裂，提供 材料使用過程應具備的韌性;熱穩定劑可抑制低壓電器產品在使用過程中高溫或高濕環境 中不發黃;潤滑劑使制品表面光潔，不產生浮纖;阻燃劑和阻燃協效劑能滿足低壓電子電器 產品應具備的阻燃性能。上述助劑均為市售商品，無需特殊制備或處理，降低了生產成本， 使制得的產品極具競爭優勢。
[0028] 本發明制備生產工藝簡單可控，生產易操作。
[0029] 本發明專利使用原材料全是市場上通用，且生產工藝簡單，生產出的塑膠粒料能 同時滿足高CTI(350~400V)和高灼熱絲不起燃(850°C)兩大苛刻條件，現在已經廣泛使用 在充電粧和低壓電子電器產品中。
【具體實施方式】
[0030] 本發明提出一種充電粧CTI高灼熱絲PBT復合材料，其由下述按照重量份數計算的 組分組成： PBT樹臘 34.3~69.4份； 阻燃劑 10~20份； 阻燃協效劑 3~10份;
[0031]增軔劑 2~4份； 熱穩定劑 0.3~1份； 潤滑劑 0.3~0,7份； 玻璃纖維 15-30份；
[0032]所述PBT樹脂由1，4_ 丁二醇與對苯二甲酸縮聚合而成。
[0033]所用PBT樹脂為特性粘度為(0.98~1.02dL/g)中粘度樹脂，為臺灣長春生產1100-211M〇
[0034]所述阻燃劑為十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯(TPP)、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)復配物； [0035]所用阻燃劑十溴二苯乙烷壽光衛東化工有限公司生產的RDT-3,阻燃劑磷酸三苯 酯(TPP)為浙江萬盛生產WSFR-TPP，阻燃劑三聚氰胺磷酸鹽(MPP)為四川省精細化工研究設 計院生產MPP-A。
[0036]所述阻燃協效劑為三氧化二銻、硼酸鋅的復配物。
[0037] 所用阻燃協效劑三氧化二銻為湖南辰州礦股份有限公司生產，銻含量為99.8%， 阻燃協效劑硼酸鋅為山東淄博五維實業生產的無水硼酸鋅ZB700。
[0038] 所用增韌劑為寧波能之光新材料科技有限公司生產的熔融的聚烯烴彈性體(Ρ0Ε) 接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(E516)，其他增韌劑效果較差，且需要添加的份量較大，對阻燃 和耐熱有影響。
[0039] 所述的熱穩定劑為N，N'_雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺。 [0040] 所用熱穩定劑為巴斯夫的抗氧劑1010 (N，N 雙-(3- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基） 丙酰基)己二胺），此熱穩定劑在PBT制品中的熱穩定效果非常好。
[0041 ]所述的潤滑劑為脂肪酸酰胺。
[0042]所用的的潤滑劑為江蘇興泰國光生產的TAF-1。
[0043]所述的玻璃纖維為長玻纖，熱塑性塑料用無堿合股無捻粗紗，長玻纖直徑為3~5 微米。
[0044]所用的玻璃纖維為巨石集團生產的988A，單絲直徑為14微米。
[0045]所述的充電粧CTI高灼熱絲PBT復合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0046] 步驟1:按照重量份數稱取TOT樹脂34.3~69.4份、阻燃劑10~20份、阻燃協效劑3 ~10份、增韌劑2~4份、熱穩定劑0.3~1份、潤滑劑0.3~0.7份、玻璃纖維15~30份；
[0047]步驟2:將TOT樹脂、阻燃劑、阻燃協效劑、增韌劑、熱穩定劑、潤滑劑在中速混合器 中混合3-7分鐘；
[0048] 步驟3:然后將步驟2混好的原料與玻璃纖維摻混均勻形成混合料，經雙螺桿擠出 機熔融擠出，造粒;雙螺桿擠出機工藝條件為:雙螺桿擠出機一區溫度為180~240°C，二區 溫度為180~240°C，三區溫度為180~240°C，四區溫度為180~220°C，五區180~220°C，混 合料在螺桿中輸送時間為20~40秒鐘。
[0049] 制備實施例1
[0050] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇34.3份、熱穩定劑(6乂2921)0.3 份、增韌劑(E516) 3份、潤滑劑(TAF) 0.3份、阻燃劑18份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 12份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 3份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 3份組成）、阻燃協效劑3份（由三氧化二銻1 份、硼酸鋅2份組成）；
[0051 ] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與15份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C，停留時間為30秒鐘。
[0052] 制備實施例2
[0053] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇48.2份、熱穩定劑(6乂2921)0.5 份、增韌劑(E516) 2份、潤滑劑(TAF) 0.4份、阻燃劑18份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 12份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 3份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 3份組成）、阻燃協效劑10份（由三氧化二銻 4份、硼酸鋅6份組成）；
[0054] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與25份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C，停留時間為30秒鐘。
[0055] 制備實施例3
[0056] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇53.4份、熱穩定劑(6乂2921)0.3 份、增韌劑(E516) 3份、潤滑劑(TAF)0.3份、阻燃劑10份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 2份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 3份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 5份組成）、阻燃協效劑5份（由三氧化二銻1 份、硼酸鋅4份組成）；
[0057] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與30份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C，停留時間為30秒鐘。
[0058] 制備實施例4
[0059] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇69.4份、熱穩定劑(6乂2921)0.8 份、增韌劑(E516) 4份、潤滑劑(TAF) 0.5份，阻燃劑16份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 12份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 2份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 2份組成）、阻燃協效劑5份（由三氧化二銻1 份、硼酸鋅4份組成）；
[0060] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與25份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C
[0061] 制備實施例5
[0062] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇53.4份、熱穩定劑(6乂2921)0.3 份、增韌劑(E516) 3份、潤滑劑(TAF) 0.3份、阻燃劑20份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 12份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 4份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 4份組成）、阻燃協效劑10份（由三氧化二銻 2份、硼酸鋅8份組成）；
[0063] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與20份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C [0064] 制備實施例6
[0065] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-211M)58 · 5份、熱穩定劑(GX2921) 1份、 增韌劑(E516) 3份、潤滑劑(TAF) 0.7份，阻燃劑20份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 11份、磷酸三 苯酯(WSFR-TPP)4份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A)5份組成）、阻燃協效劑5份（由三氧化二銻2 份、硼酸鋅3份組成）；
[0066] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與25份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C。
[0067] 制備實施例7
[0068] 選用以下重量份數的原料:PBT樹脂（1100-2111〇53.4份、熱穩定劑(6乂2921)0.3 份、增韌劑(E516) 2份、潤滑劑(TAF) 0.3份，阻燃劑20份（由十溴二苯乙烷(RDT-3) 12份、磷酸 三苯酯(WSFR-TPP) 3份、三聚氰胺磷酸鹽(MPP-A) 5份組成）、阻燃協效劑8份（由三氧化二銻5 份、硼酸鋅3份組成）；
[0069] 在中速攪拌機中混合5分鐘，再與25份的988A玻纖摻混，經過熔融溫度為180~220 °C雙螺桿擠出機擠出，造粒。其中雙螺桿擠出機各區段溫度設定為:一區180°C，二區220°C， 三區220°C，四區210°C，五區210°C，六區200°C，七區200°C。
[0070] 性能評價方式及實行標準
[0071] 將上述7個實施例完成造粒的粒子在120-130 °C的鼓風烘箱中干燥3-4小時，再將 干燥的粒子在80T注塑機上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在70-100°C之間。
[0072] 1、拉伸強度按GB/T 1040標準進行檢驗。，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) :170(長） X(20±0.2)(端部寬度）X(4±0.2)(厚度），拉伸速度為50mm/min。
[0073] 2、缺口沖擊強度按GB/T 1043標準進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm) :(80 ±2)\(10±0.2)\(4±0.2);缺口類型為厶類，缺口剩余厚度為3.2臟。
[0074] 3、阻燃性能按照 GB/T 4609-84標準進行檢驗·（mm) :(125 ±5)Χ(13±0·5)Χ(1·5 ±0 · 1) 〇
[0075] 4、灼熱絲不起燃樣條取拉伸樣條一部分，因為灼熱絲起燃樣條厚度不小于3mm。
[0076] 5、漏電起痕指數樣條取拉伸樣條一部分，因測試漏電起痕指數樣條厚度不小于 3mm 〇
[0077] 實施例1-7制成的復合材料性能表
[0078]
[0079] 在本專利中阻燃劑的使用是不定量應用的，隨著阻燃劑、阻燃協效劑用量的變化， CTI和灼熱絲起燃溫度也隨著變化。從實驗數據中可以得出，三氧化二銻含量越高，灼熱絲 不起燃溫度越低，三氧化二銻含量為1 %時，灼熱絲不起燃溫度可以達到800°C以上，但是隨 著WSFR-TPP含量的增大，灼熱絲不起燃溫度升高，這是因為WSFR-TPP在塑膠起燃前帶走了 大量熱量，阻隔了氧氣的進入，從而提高了灼熱絲不起燃溫度。
[0080] 從上面的綜合性能(在滿足了高CTI和高灼熱絲不起燃溫度兩個重要指標后再考 慮材料的機械性能:拉伸強度和缺口沖擊強度），實施例5數據最好，為本發明的核心數據。
【主權項】
1. 一種充電粧CTI高灼熱絲PBT復合材料，其特征在于，其由下述按照重量份數計算的 組分組成： PBT樹脂 34.3~69.4份； 阻燃劑 10~20份； 阻燃協效劑 3~10份； 增韌劑 2~4份； 熱穩定劑 0.3~1份； 潤滑劑 0.3~0.7份； 玻璃纖維 15~30份； 所述PBT樹脂由1，4-丁二醇與對苯二甲酸縮聚合而成； 所述阻燃劑為十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯、三聚氰胺聚磷酸鹽復配物； 所述增韌劑為聚烯烴彈性體接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯； 所述阻燃協效劑為三氧化二銻、硼酸鋅的復配物； 所述的熱穩定劑為N，N'_雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基）己二胺； 所述的潤滑劑為脂肪酸酰胺； 所述的玻璃纖維為長玻纖，熱塑性塑料用無堿合股無捻粗紗，長玻纖直徑為3~5微米。2. -種制備如權利要求1所述的充電粧CTI高灼熱絲TOT復合材料的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： 步驟1:按照重量份數稱取TOT樹脂34.3~69.4份、阻燃劑10~20份、阻燃協效劑3~10份、 增韌劑2~4份、熱穩定劑0.3~1份、潤滑劑0.3~0.7份、玻璃纖維15~30份； 步驟2:將TOT樹脂、阻燃劑、阻燃協效劑、增韌劑、熱穩定劑、潤滑劑在中速混合器中混 合3-7分鐘； 步驟3:然后將步驟2混好的原料與玻璃纖維摻混均勻形成混合料，經雙螺桿擠出機熔 融擠出，造粒;雙螺桿擠出機工藝條件為:雙螺桿擠出機一區溫度為180~240°C，二區溫度為 180~240°C，三區溫度為180~240°C，四區溫度為180~220°C，五區180~220°C，混合料在螺桿 中輸送時間為20~40秒鐘。
【文檔編號】C08L51/06GK106084686SQ201610722927
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月25日
【發明人】蘇健新, 蘇志軍, 占光平, 李小波, 陳軍
【申請人】深圳市高科塑化有限公司