一种高灼热丝阻燃增强型pbt复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高分子复合材料及制备方法，尤其是涉及一种高灼热丝阻燃增强 型PBT复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种热塑性半结晶型饱和树脂，具有强度较高、耐 热、耐老化和尺寸稳定，并具有优良的电绝缘性、耐化学及耐腐蚀性等优势。但PBT同样存在 缺点，它的可燃性带来了很多潜在的火灾危机。由于PBT的极限氧指数(L0I)很低，通常为 20%~22%，暴露在空气中，容易燃烧，根据TOT的结构可知，其燃烧分解会释放出大量的有 毒气体和有害物质，并时常出现燃烧体的熔融滴落现象，可燃物质的低落将促进火势的进 一步扩大蔓延并加快有害物质的释放。这不但危害环境，而且对人们的生命财产安全构成 巨大威胁，因此需对其物性进行改性。
[0003] 长期以来，PBT所有的阻燃剂均为沿用的卤系阻燃剂，但卤系阻燃剂在阻燃的同时 又释放出大量的卤化氢烟雾，具有高腐蚀性，易使人室息并严重影响人的免疫系统和再生 系统。鉴于卤系阻燃剂的多种弊端，欧盟2003年2月两项指令"废弃电子电器设备指令 (WEEE)"和"电子电器设备中禁用有害物质指令(R0HS)"的颁布，对卤系阻燃剂的使用进行 限制。
[0004] CN200910197585.X公开了一种高灼热丝环保型阻燃增强TOT复合材料及其制备方 法，该复合材料包括以下组分及含量(wt%) :聚对苯二甲酸丁二醇酯46-66、复配型阻燃剂 10-20、三氧化二锑3-12、玻璃纤维15-30、增韧剂2-8、抗氧剂0.1-1、润滑分散剂0.1-1，其中 所述的复配型阻燃剂为溴化聚苯乙烯与市售阻燃剂0P1312按照重量比8:3复配而成。将上 述原料放入高混机中混合2-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度 及螺杆转数，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0005] CN201010273772.4公开了一种高灼热丝起燃温度阻燃增强聚对苯二甲酸丁二醇 酯，由如下重量份的原料制成：25~68重量份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10~30重量份阻燃 剂、2~10重量份协效剂、1~10重量份增韧剂、0~1重量份主抗氧剂、0~1重量份辅助抗氧 剂和10~40重量份玻璃纤维。其中，所述的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚 苯乙烯、三(三溴苯氧基)三嗪、溴化聚碳酸酯、聚丙烯酸五溴苄酯中的一种或者两种。本发 明阻燃增强聚对苯二甲酸丁二醇酯具有高的灼热丝起燃温度、较高的力学性能以及较低的 材料成本，且制备方法简单，无需特殊设备，适于工业化生产。
[0006] 上述复合材料中使用了溴化聚苯乙烯等溴系阻燃剂，然而溴系阻燃剂是卤系阻燃 剂的一种，其仍然属于卤系阻燃剂。因此仍然存在上述弊端，如在阻燃的同时又释放出大量 的卤化氢烟雾，具有高腐蚀性，易使人室息并严重影响人的免疫系统和再生系统。
[0007] 根据PBT燃烧时的特点：易于燃烧，难于成炭，且燃烧时释烟量较大，连续出现熔融 滴落使火焰进一步蔓延。寻找出满足火灾安全性的要求，一般采用添加型阻燃剂对玻纤增 强PBT进行阻燃改性。
[0008] 无机阻燃剂主要分为磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、无机填料类以及纳米化微胶囊化 阻燃等。膨胀型阻燃剂是20世纪70年代发展起来的一种新型无卤阻燃剂，对高分子材料具 有很好的阻燃性能。但膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯仍存在阻燃效率偏低，添加量较大和材料 力学性能不高等问题，影响了阻燃PBT的应用范围。
[0009] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种高灼热丝无卤阻燃增强PBT复合材料，使其在具有较 好的阻燃性能的同时仍然具有较好的力学性能。
[0011] 本发明的第二目的在于提供所述的高灼热丝无卤阻燃增强PBT复合材料的制备方 法，该方法工艺简单，可操作性强，适于工业化大生产。
[0012] 为实现本发明的第一目的，本发明采用如下技术方案：
[0013] 一种高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料，其中，所述的高灼热丝阻燃增强型PBT复 合材料包括如下组分： 聚对苯二甲酸丁二醇酯 50~60wt% 复合型阻燃剂 20wt%
[0014] 玻璃纤维 20wt% 接枝相容剂 0~10wt%;
[0015] 其中，所述的复合型阻燃剂为磷酸三(β，β'_二氯异丙基）酯与凹凸棒土按照重量 比（6~14): (14~6)复配而成。
[0016] 长期以来，ΡΒΤ所有的阻燃剂均为沿用的卤系阻燃剂，但卤系阻燃剂在阻燃的同时 又释放出大量的卤化氢烟雾，具有高腐蚀性，易使人室息并严重影响人的免疫系统和再生 系统。本发明选择新型阻燃剂TDCP(磷酸三(β，β'_二氯异丙基）酯）和无机阻燃填料凹凸棒 土进行复配，获得了较好的无卤阻燃增强ΡΒΤ体系。
[0017] 优选，所述的高灼热丝阻燃增强型ΡΒΤ复合材料包括如下组分： 聚对苯二甲酸丁二醇酯 56~58wt% 复合型阻燃剂 20wt%
[0018] 玻璃纤维 20wt% 接枝相容剂 2~4wt%;
[0019] 更优选，所述的高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料包括如下组分： 聚对苯二甲酸丁二醇酯 56 wt % 复合型阻燃剂 20wt%
[0020] 玻璃纤维 20wt% 接枝相容剂 4wt%。
[0021]所述的复合型阻燃剂为磷酸三(β，β'_二氯异丙基)酯与凹凸棒土按照重量比12:8 复配而成。
[0022]在本发明所提供的复合型阻燃剂中，磷酸三(β，β'_二氯异丙基）酯（TDCP)与凹凸 棒土采用不同的配比复配对所得的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料的阻燃效果和力 学性能有较大的影响。本发明考察了磷酸三(β，β'_二氯异丙基)酯与凹凸棒土以不同配比 复配得到的ΡΒΤ复合材料的阻燃效果和力学性能，结果表明，单一使用磷酸三(β，β'_二氯异 丙基）酯和单独使用凹凸棒土，阻燃效果均不理想，且力学性能下降也较为严重，而将两种 阻燃就进行复配时，随着磷酸三(β，β'_二氯异丙基)酯含量的增加，其悬臂梁缺口冲击强度 和阻燃性能先增加后减小的趋势。当磷酸三(β，β'_二氯异丙基）酯与凹凸棒土质量比分别 为12% :8%时，阻燃效果和力学性能最优。
[0023]本发明所述的接枝相容剂为PB-g-GMA。
[0024]为了在保证增强PBT阻燃性能的同时而不较大降低其力学性能，本发明加入接枝 相容剂PB-g-GMA，在分子链上引入极性或功能性侧基，这样不仅有利于改善高分子材料与 无机填料之间的界面亲和性，还能提高阻燃体系的力学性能。
[0025]本发明所述的PB-g-GMA是由GMA接枝PB得到的。
[0026] 具体地说，所述的ro-g-GMA是由GMA接枝PB按照DCP/GMA/PB = 2/8/100比例进行共 混挤出得到的。
[0027]为实现本发明的第二目的，本发明采用如下技术方案：
[0028] 一种本发明所述的高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料的制备方法，该方法为：
[0029] 将50~60wt%聚对苯二甲酸丁二醇酯、20wt %复合型阻燃剂和0~10wt%接枝相 容剂混合均匀，投入双螺杆挤出机，同时将20wt %玻璃纤维通过双螺杆挤出机的喂料口投 入，通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥和切粒，制得所述的高灼热丝阻燃增强 型PBT复合材料。
[0030] 本发明以聚对苯二甲酸丁二醇酯、复合型阻燃剂、接枝相容剂和玻璃纤维为制备 高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料的成分。其中，复合型阻燃剂由磷酸三(β，β'_二氯异丙 基)酯和凹凸棒土进行复配，获得了较好的无卤阻燃增强ΡΒΤ体系，有效的提高了增强ΡΒΤ的 阻燃性和力学性能。同时可以使ΡΒΤ获得最高的灼热丝值，可以通过850°C灼热丝实验。
[0031] 进一步的，所述的制备方法还包括接枝相容剂的制备。
[0032] 具体地说，所述的接枝相容剂的制备为:将GMA接枝1?按照DCP/GMA/PB = 2/8/100 比例进行共混挤出。
[0033] 优选，挤出时主机转速为42~44转/分钟，螺杆转速为28~30转/分钟。
[0034]更优选，挤出时螺筒各分区的温度为:第一温度区温度为215~230°C;第二温度区 温度为220~240°C;第三温度区温度为230~245°C;第四温度区温度为230~245°C。
[0035]与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0036] (1)本发明所提供的高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料为无卤阻燃增强PBT复合材 料，克服了卤系阻燃剂在阻燃的同时又释放出大量的卤化氢烟雾，具有高腐蚀性，易使人室 息并严重影响人的免疫系统和再生系统的缺陷；
[0037] (2)本发明所提供的高灼热丝阻燃增强型PBT复合材料在具有较好的阻燃性能的 同时还具有较好的力学