高抗冲阻燃pbt/pc合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉高分子材料技术领域，尤其涉及一种高抗冲阻燃PBT/PC合金材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是一种结晶速度快的热塑性聚酯，具有耐化学腐蚀 性、优良的机械强度、加工成型性好等优点，被广泛应用于汽车、电子电气等行业，但其存在 缺口冲击强度低、高温下刚性不足等缺点。聚碳酸酯（PC)综合性能优异，尤其是冲击强度 高、耐蠕变性好。将少量PC共混改性PBT (即形成以PBT为主体的PBT/PC合金）可以一定 程度的改善PBT的缺口冲击强度不高、成型收缩率大的不足。
[0003] 随着人们防火安全意识的提高，在汽车、电子电气等行业中应用的高分子材料 其阻燃改性已成必然需求。但是，在现有的文献与专利报道中，多是以PC为主要成分的 PBT/PC合金，以PBT为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 组分增韧剂才能有效改善合金的缺口冲击性能，而阻燃剂的加入则不能大幅度破坏PBT、 PC、增韧剂三者之间的界面粘结力，同时阻燃剂要满足与基材具有良好的相容性，才能使 阻燃PBT/PC合金在达到阻燃的同时保持力学性能，尤其是缺口冲击性能。正如中国专利 CN101328305A公开了一种无卤阻燃PBT/PC合金组合物及其制备方法（PBT为主要成分）， 尽管合金达到了阻燃改性的目的，但阻燃剂与基材的相容性差，其缺口冲击强度不高，小于 7kJ/m 2。这是因为，阻燃剂与基材的相容性差，往往容易充当应力集中点的角色，从而大幅 度破坏材料的力学性能，尤其是缺口冲击性能。
[0004] 专利CNlO 140762IA也公开了一种PBT含量不低于PC的PBT/PC合金阻燃技术。该 专利采用四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物与三氧化二锑为复合阻燃剂，并采用丙烯酸酯与甲基 丙烯酸缩水甘油酯双官能化的乙烯弹性体为相容剂，四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物与基材具 有良好的相容性并对基材各组分之间的相容性影响不大，所以制备得到的阻燃PBT/PC合 金保持较高的缺口冲击强度。但是，随人们环保安全意思的提高，多种溴系阻燃剂已被禁止 使用，四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物并未被禁止，但其燃烧过程仍会产生溴化氢等有害气体； 而三氧化二锑也具有一定毒性，尤其是高分子材料燃烧过程中，三氧化二锑在高温下升华 扩散到空气中，容易与人的皮肤直接接触甚至被人体吸入从而危害人们的身体健康。且三 氧化二锑与卤系阻燃剂并用，在燃烧过程会形成卤化锑气体，尽管对阻燃有一定的贡献，但 在火灾现场存在一定的安全隐患。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种高抗冲阻燃PBT/PC 合金材料及其制备方法，以解决现有PBT/PC合金材料阻燃性、抗冲性和环保安全性不可兼 备的技术问题。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种高抗冲阻燃PBT/PC合金材 料，所述高抗冲阻燃PBT/PC合金材料包含以下重量百分比的配方组分：
[0007]
[0008] 根据本发明的另一方面，提供一种高抗冲阻燃PBT/PC合金材料的制备方法，包括 以下步骤：
[0009] 按照上述本发明所述的高抗冲阻燃PBT/PC合金材料的配方称取各组分；
[0010] 将称取的所述聚对苯二甲酸丁二醇酯分成四份，并将其中三份所述聚对苯二甲酸 丁二醇酯分别与所述含溴聚碳酸酯齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷进行熔融共混挤出处 理，分别制备阻燃母粒；
[0011] 将剩余的一份所述聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚碳酸酯、所述阻燃母粒、增韧剂、酯 交换抑制剂、抗氧剂进行预混料处理，再经熔融共混挤出处理。
[0012] 与现有技术相比，本发明提供的高抗冲阻燃PBT/PC合金材料采用含溴聚碳酸酯 齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷为复配阻燃剂，该组分阻燃剂能够起到协效作用，并与基 体PBT发生酯交换反应，酯交换反应产物起到增容的作用，提高阻燃剂与基材的界面粘结 力，从而赋予本发明PBT/PC合金材料在具有优异的阻燃性能的基础上其力学性能尤其是 缺口冲击性能优异。另外，选用该含溴聚碳酸酯齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷组合阻燃 剂，有效降低了本发明PBT/PC合金材料在燃烧时的毒气产生，提高了本发明PBT/PC合金材 料环保安全性能。
[0013] 本发明提供的高抗冲阻燃PBT/PC合金材料制备方法是先将含溴聚碳酸酯齐聚 物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷分别与聚对苯二甲酸丁二醇酯进行熔融共混挤出处理，使得四 溴双酚A聚碳酸酯齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷与PBT发生酯交换反应，酯交换反应产 物能起到增容的作用，再通过二次熔融共混处理，使得阻燃母粒中的阻燃剂能够与基材的 界面有强的粘结力，从而提供本发明产物PBT/PC合金材料的高抗冲性能和阻燃性能。另 外，本发明方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。
【具体实施方式】
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0015] 本发明实施例提供一种同时具有高阻燃性、抗冲性和环保安全性的高抗冲阻燃 PBT/PC合金材料。该高抗冲阻燃PBT/PC合金材料包含以下重量百分比的配方组分：
[0016]
[0017]其中，
[0018] 上述高抗冲阻燃PBT/PC合金材料中的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)作为基体组 分，聚碳酸酯（PC)的存在对基体组分PBT进行改性，以增强PBT缺口冲击强度和成型稳定 性能，以弥补PBT存在的如存在缺口冲击强度低、高温下刚性不足等缺点。其中，该PC和 PBT可以根据具体实际的生产和应用的需要进行灵活选用PC和PBT原料型号。
[0019] 正如【背景技术】部分中所述，PBT/PC合金不具备阻燃性能，存在安全隐患，为了提高 PBT/PC合金的安全性能，需要在PBT/PC合金中加入阻燃剂成分，在本发明实施例中，选用 含溴聚碳酸酯齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷为组合阻燃剂用于赋予PBT/PC合金高的阻 燃性能，其中，含溴聚碳酸酯齐聚物主要通过气相机理起阻燃作用，而磷酸酯齐聚物能够在 凝聚相中起阻燃作用，并且聚硅氧烷能够加强阻燃剂在凝聚相中的作用，即通过气相机理 与凝聚相机理的结合，三种阻燃剂起到良好的协效作用，从而使PBT/PC合金具有优秀的阻 燃性能。同时有效降低了含溴聚碳酸酯齐聚物的使用量，且与磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷之间 的协效作用有效抑制含溴聚碳酸酯齐聚物在燃烧时有毒气体的放出，提高了本发明PBT/PC 合金材料环保安全性能。
[0020] 与此同时，在上述含溴聚碳酸酯齐聚物、磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷三者发挥协效作 用增强本发明实施例高抗冲阻燃PBT/PC合金材料阻燃性和安全性的同时，三者之间的协 效作用还能增强其与基体组分PBT、PC之间的相容性，从而赋予本发明实施例高抗冲阻燃 PBT/PC合金材料优异的力学性能尤其是缺口冲击性能，这是因为，含溴聚碳酸酯齐聚物、磷 酸酯齐聚物与PBT能发生酯交换反应，酯交换反应产物起到增容的作用，提高阻燃剂与基 材的界面粘结力，从而降低阻燃剂对材料力学性能尤其是缺口冲击性能的影响，聚硅氧烷 则可与PBT的端基进行反应，从而使阻燃剂接枝到基材的分子链上，同样可最大程度的减 小阻燃剂对材料缺口冲击性能的影响。
[0021] 因此，在一实施例中，该所述含溴聚碳酸酯齐聚物为四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物。 在另一实施例中，所述磷酸酯齐聚物为邻苯二酚双二苯基磷酸酯、间苯二酚双二苯基磷酸 酯中的至少一种。在又一实施例中，所述的聚硅氧烷为端基含环氧官能团的聚硅氧烷。通 过对该阻燃剂的选用，能优化阻燃剂间的协效作用，以实现进一步增强本发明实施例高抗 冲阻燃PBT/PC合金材料的阻燃性、安全性和缺口冲击性能。具体的四溴双酚A聚碳酸酯齐 聚物、邻苯二酚双二苯基磷酸酯、间苯二酚双二苯基磷酸酯能加强与PBT发生酯交换反应， 从而增强酯交换反应产物与基体组分间的相容性，以提高阻燃剂与基材的界面粘结力，从 而降低阻燃剂对材料力学性能尤其是缺口冲击性能的影响。端基含环氧官能团的聚硅氧烷 则可与PBT的端基进行反应，从而使阻燃剂接枝到基材的分子链上，同样可最大程度的减 小阻燃剂对基材缺口冲击性能的影响。
[0022] 因此，在进一步优选实施例中，上述含溴聚碳酸酯齐聚物为四溴双酚A聚碳酸酯 齐聚物的同时，磷酸酯齐聚物为邻苯二酚双二苯基磷酸酯、间苯二酚双二苯基磷酸酯中的 至少一种，聚硅氧烷为端基含环氧官能团的聚硅氧烷。
[0023] 上述增韧剂的存在是为了改善本发明实施例高抗冲阻燃PBT/PC合金材料的模 量，提高韧性。因此，在一实施例中，该增韧剂选用乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯共聚物、乙 烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂共聚物、具有核-壳结构的弹性体等中 的至少一种。
[0024] 上述酯交换抑制剂的存在，能其他组分作用的基础上，增强基体组分PBT与PC的 界面之间和阻燃剂等其他组分与基体组分界面之间的相容性，从而提高本发明实施例高抗 冲阻燃PBT/PC合金材料的缺口冲击性能。在一实施例中，该酯交换抑制剂为亚磷酸三苯 酯、焦磷酸二氢二钠、磷酸二氢钠中的至少一种。该选用的酯交换抑制剂能有效抑制PBT与 PC之间的酯交换反应，及PBT与各阻燃剂之间的进一步酯交换反应，从而使PBT与PC较好 地保持各自优良的综合性能。
[0025] 上述抗氧化剂赋予本发明实施例高抗冲阻燃PBT/PC合金材料抗氧化和抗老化性 能。在一实施例中，该抗氧剂是受阻酚类和亚磷酸酯类复配。
[0026] 因此，上述各实施例中的高抗冲阻燃PBT/PC合金材料采用含溴聚碳酸酯齐聚物、 磷酸酯齐聚物、聚硅氧烷协效作用，使得本发明实施例高抗冲阻燃PBT/PC合金材料在具有 优异阻燃性能和安全环保性的同时，还具有优异的力学性能，特别是缺口冲击性能。
[0027] 相