专利名称：一种pbt复合材料及其制备方法
一种PBT复合材料及其制备方法技术领域
本发明专利涉及一种高性能的PBT复合材料及其制备方法，特别涉及一种无卤阻燃抗静电的PBT复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为热塑性聚酯塑料，具有良好的耐热性、耐候性、耐药品性、电绝缘性、吸光性小、光泽良好，广泛的应用于电子电气、汽车零件、机械、家装用品等。但其电阻率高，易产生静电，一般通过添加抗静电剂降低PBT的电阻率，使其能有效逸散静电荷，从而避免静电的大量累积所造成的危害。同时PBT分子链上含有苯环结构，不易于成炭，而是易于燃烧，在燃烧时连续出现熔融滴落。为了满足人们日益增长的高需求和进一步拓展应用领域，这必然要求对聚合物进行改性，向着高性能化，功能化，多元化方向发展。
为了满足安全性要求，一般采用添加阻燃剂的方式对PBT进行阻燃改性，阻燃剂可以阻止塑料等高分子材料燃烧或者抑制火焰传播。目前，市场上主要使用的阻燃剂主要分为三类(1)含卤阻燃体系，如多溴二苯醚类化合物等；(2)无卤阻燃体系，如红磷、氧化镁、氢氧化镁以及氮化物等；(3)协效阻燃技术。其中含卤阻燃体系在燃烧后会产生大量的卤化氢气体，具有很强的腐蚀性，对环境以及人体造成很大的污染及伤害。因此，近几年来，人们将目光逐渐转移到无齒阻燃剂以及协效阻燃技术的开发研究上，制备出阻燃性能、 加工性能及物理力学性能更加优越的PBT复合材料。制品在使用的过程中，避免不了接触和摩擦，这两种方式极易产生和聚集大量的静电荷，静电荷的存在使PBT制品在存储和使用中带来很多的问题从而限制了其使用范围，如表面易吸附尘埃，影响外观效果；PBT制品用于电子、电器产品，静电累积到一定值时，放电引发安全事故。因此，为了提高PBT制品的安全使用及范围，必须解决制品的抗静电问题，目前，主要是使用抗静电剂以提高其抗静电性能。抗静电剂主要包括(1)碳系导电填料，如石墨、炭黑、碳纤维和碳纳米管等；(2)金属系导电填料如金属粉末、碎片和纤维等；(3)其他系列，如无机盐和金属氧化物粉末等。其中石墨原料易得，品种齐全，价格低廉，质轻，还具有较好的导热性等特点，是一种半导体，因此广泛应用于改善塑料制品的抗静电性能。
目前，现有技术中关于PBT无卤阻燃抗静电复合材料的制备研究，主要集中在增强体系的PBT无卤阻燃抗静电体系，如专利CN 101497738A (一种无卤阻燃PBT及其制备方法)中添加(Γ50%的无碱玻纤以及无卤阻燃剂和相关助剂，制备得到的复合材料的阻燃级别能达到垂直燃烧V-O级；专利CN 102532823Α(—种综合性能优异的抗静电PBT材料及其制备方法)中，添加玻璃纤维、碳纳米管等助剂，制备得到的材料的表面电阻率为106Ω，对于比较薄或者小的制件在使用的过程中会出现浮纤的现象，打样的过程中，玻纤很容易堵住排气通道，引起自燃(玻纤在高压高氧环境中很容易燃烧)，制品表面外观不良，影响材料的抗静电性能。
因此，非增强型的PBT材料，代替具有增强体系的PBT材料进入相关技术领域，但是，现有技术中，各种改性助剂的加入，对材料的综合性能产生了很大的负面影响，这些改性助剂的作用，在材料中的协同性并不理想，导致产品失去了使用价值。因而，目前的非增强型的PBT材料，还具有很大的发展空间。
发明内容
本发明所要解决的问题是对于无卤阻燃抗静电PBT材料，在传统的增强材料体系中，易产生浮纤的现象，而现有技术中，在非增强型的PBT材料中，无卤阻燃性能与抗静电性能之间，协同效应又不理想。
本发明的目的在于提供一种高性能无卤阻燃非增强抗静电PBT材料及其制备方法，该制备方法能够有效地提高PBT复合材料的抗静电性能，同时采用氮磷阻燃剂复配，能有效地提高材料的阻燃性能，具有良好的可加工性，通过添加核壳结构的增韧剂能有效地提高PBT的冲击性能，有效地改善了制品的韧性，同时通过添加一定量的增粘剂，能有效地增强PBT材料的机械性能，并且这些性能在本发明的产品中协同存在，促使非增强型PBT复合材料性能多元化。
本发明的目的可以通过下面的技术方案得以实现
一种高性能无卤阻燃抗静电非增强PBT复合材料，按重量分数计,PBT复合材料包含以下成份
PBT附燃拥抗滴落_增fel剂抗静电剂
if 粘剂乙酸乙酷
作为优选PBT树脂特性粘度为O. 6^0倉泛。
作为优选阻燃剂为无卤阻燃体系中，磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的复配物，其中磷系阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、环状磷酸酯、N-羟甲基-3- (二氧磷酰基)丙酰胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯异辛酯中的一种或者二种以上混合物；其中的氮系阻燃剂为聚磷酸铵、双氰胺、氰尿酸三聚氰胺中的一种或者二种以上混合物，其中两者复配的质量比在1:2 1:4之间。
作为优选抗滴落剂为PTFE (聚四氟乙烯)粉料。
作为优选增韧剂为一种核壳结构的增韧剂，其中核是丁二烯-苯乙烯橡胶，外壳为聚甲基丙烯酸甲酯，这种增韧剂在PBT中具有很好的分散性，对基体树脂的流动性影响很小，便于加工成型，有效地提高了制品的韧性。
作为优选抗静电剂为经过表面处理的碳系导电材料，如炭黑、石墨、碳纤维以及碳纳米管等。其中所添加的表面处理剂为非离子型的表面活性剂，如脂肪酸甘油酯，多元醇100# 20-30份O. I-0.5 价 10-20 份10~20份.85dl/g ;这类树脂具有优良的成型加工性类表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等，使用效果较好的为多元醇类，如乙二醇，有效的隔离了碳系导电材料，减小了粒子之间的摩擦，降低了体系的粘度，对聚合物基体有一定的补强作用，成本低。表面处理剂与碳系导电材料的质量比为 1:100 5:100。
作为优选增粘剂为异氰酸酯类，主要能够与PBT的端羟基、端羧基发生反应，有效地提高了体系的相对分子质量，提高了 PBT材料的机械性能，异氰酸酯类的化合物主要为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等。
作为优选乙酸乙酯主要作为异氰酸酯的溶剂，在添加的过程中，异氰酸酯的粘度较大，在树脂基体中分散不均，影响材料的机械性能，实验的过程中首先用乙酸乙酯和异氰酸酯按比例混合搅拌均匀，添加到PBT树脂体系中，进行挤出共混反应。混合质量比在 1:1 1:5之间。
本发明还提供了一种上述无卤阻燃抗静电非增强PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤
( I)将PBT树脂、阻燃剂和增韧剂干燥，将增粘剂与其溶剂混合均匀，并将碳系导电材料和表面活性处理剂按比例，高速混合后静置；作为优选将PBT于12(Tl40°C下鼓风干燥3 5h ；作为优选将阻燃剂于SCTlOCTC下鼓风干燥3 5h ；作为优选将增韧剂于5(T6(TC下鼓风干燥3 5h ；作为优选乙酸乙酯作为增粘剂异氰酸酯的溶剂，两者按质量比I: f 1:5混合均
匀，
因为异氰酸酯的粘度较大，在树脂基体中分散不均，影响材料的机械性能，所以实验的过程中首先要将异氰酸酯加溶剂，混合均匀；
作为优选将碳系导电材料和表面处理剂按1:10(Γ5:100的质量比，高速混合静置3 5h，这样，表面处理剂能充分地浸润到碳系导电材料中，混合均匀；
(2)将干燥好的PBT、阻燃剂、增韧剂以及预先处理好的抗静电剂、增粘剂按照份数比加入低速混合机预先混合，混合均匀后用双螺杆挤出机共混挤出、造粒，干燥。
作为优选将所需原料一次性加入到低速混合机中混合，混合时间为1(Γ15分钟；
作为优选双螺杆挤出机的料筒温度为23(T250°C，螺杆转速为3(T50r/min ；
作为优选将粒料再经11(T130°C鼓风干燥3 5h。
在注塑机上注塑成标准的拉伸以及冲击样条，注塑温度为24(T250°C。
本发明具有如下有益效果
本发明专利为非增强体系的无卤阻燃抗静电高性能PBT复合材料的制备，避免了传统的增强体系中浮纤的现象，并且促使非增强型PBT复合材料性能多元化，扩大了 PBT复合材料的应用范围
(I)添加一定量的增粘剂与PBT的端羟基、端羧基发生反应，有效地提高了体系的相对分子质量，提高了 PBT材料的机械性能。
(2)本发明专利所采用的阻燃剂为氮磷复配体系，避免了含卤阻燃体系在燃烧后会产生大量的卤化氢气体，具有很强的腐蚀性，对环境以及人体造成很大的污染及伤害。
(3)本发明专利所采用的增韧剂为核壳结构的增韧剂，其中核是丁二烯_苯乙烯橡胶，外壳为聚甲基丙烯酸甲酯，这种增韧剂在PBT中具有很好的分散性，对基体树脂的流动性影响很小，便于加工成型，提高了 PBT复合材料的冲击性能，明显地提高了韧性。
(4)本发明专利所采用的抗静电剂为经过表面处理的碳系导电材料，如炭黑、石墨、碳纤维以及碳纳米管等。其中所添加的表面处理剂为非离子型的表面活性剂，如脂肪酸甘油酯，多元醇类、聚氧乙烯型、 聚氧乙烯_聚氧丙烯共聚物等，使用效果较好的为多元醇类，如乙二醇，有效地隔离了碳系导电材料，减小了粒子之间的摩擦，降低了体系的粘度。
图I为具体实施例I样品的断面扫描图，从图中可以看出，阻燃剂和抗静电粒子在基体树脂中分散均匀。
具体实施方式
首先将PBT于12(Tl5(TC下鼓风干燥3 5h，阻燃剂在8(TlO(TC下鼓风干燥3 5h。 增韧剂于5(T60°C下鼓风干燥3飞h。按照表I中给出的质量称量预先干燥好的PBT、阻燃剂、 增韧剂以及抗静电剂、增粘剂按照份数比一次加入低速混合机预先混合，混合时间1(Γ15 分钟，混合均匀后，用双螺杆挤出机共混挤出、造粒，料筒温度23(T250°C，螺杆转速优选 3(T50r/min。所得粒料再经ll(Tl3(TC鼓风干燥:T5h，在注塑机上注塑成标准的拉伸以及冲击样条，注塑温度为24(T250°C。表2列出了碳系导电材料表面处理时的用料配方，表3 为具体实施例Γ5制备得到的样品的测试结果。
表I具体实施例I飞配方
权利要求
1.一种PBT复合材料，其特征在于所述的PBT复合材料为非增强型的无卤阻燃抗静电PBT复合材料，按重量分数计，复合材料包含以下成份 PBT100 份 附燃剂2CK30价 抗滴落剂0.K5份 增韧剂10 20份。
抗睁电剂IO 20份 增粘剂1-5# 乙酸乙丨I0.2-5份
2.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的PBT树脂特性粘度为O.6 O. 85dl/g。
3.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的阻燃剂为无卤阻燃体系中，磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的复配物，两者复配的质量比为1:2 1:4。
4.如权利要求3所述的PBT复合材料，其特征在于所述的磷系阻燃剂为甲基磷酸二甲酯、环状磷酸酯、N-羟甲基-3- (二氧磷酰基)丙酰胺、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯异辛酯中的一种或二种以上混合物；所述的氮系阻燃剂为聚磷酸铵、双氰胺、氰尿酸三聚氰胺中的一种或二种以上混合物。
5.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯PTFE粉料。
6.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的增韧剂为一种核壳结构的增韧剂，其中核是丁二烯-苯乙烯橡胶，外壳为聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的抗静电剂为经过表面活性剂处理的碳系导电材料，表面活性剂与碳系导电材料的质量比为1:10(Γ5:100。
8.如权利要求7所述的PBT复合材料，其特征在于所述的表面活性剂为非离子型的，选自脂肪酸甘油酯、多元醇类表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物表面活性剂中的一种或几种；所述的碳系导电材料选自炭黑、石墨、碳纤维或碳纳米管中的一种或几种。
9.如权利要求I所述的PBT复合材料，其特征在于所述的增粘剂为异氰酸酯类增粘齐U，选自甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯，增粘剂与其溶剂乙酸乙酯之间的质量比为I: I 5: I。
10.如权利要求I至9任一项所述的PBT复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为 (1)将PBT树脂、阻燃剂和增韧剂干燥，将增粘剂与其溶剂混合均匀，并将碳系导电材料和表面活性处理剂按比例，高速混合后静置； (2)将干燥好的ΡΒΤ、阻燃剂、增韧剂以及预先处理好的抗静电剂、增粘剂按照份数比加入低速混合机预先混合，混合均匀后用双螺杆挤出机共混挤出、造粒，干燥。
全文摘要
本发明提供了一种高性能的无卤阻燃非增强抗静电PBT材料及其制备方法，本发明的产品，在不添加增强材料的情况下，依然能够保持良好的阻燃性能、抗静电性能和力学性能，避免了传统的增强材料体系中浮纤的现象。本发明的制备方法为，先将PBT树脂、阻燃剂和增韧剂干燥，将增粘剂和抗静电材料进行预处理，再将PBT树脂与各种填料加入低速混合机预先混合，混合均匀后用双螺杆挤出机共混挤出、造粒，干燥，得到无卤阻燃非增强抗静电PBT材料。
文档编号C08K7/06GK102924884SQ20121046105
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者陶国良, 马国良, 夏艳平, 张发新, 王维 申请人:常州大学, 江苏安普特防爆科技有限公司