一种高CTI高GWIT阻燃增强PBT材料及其制备方法与流程

一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性饱和聚酯，pbt树脂以其优良的力学性能、电性能、耐热性能、加工性能，在电子电气领域得到广泛应用。随着电子电气部件自动化、智能化和集成化的发展，为了避免pbt材料作为电子电气部件在使用过程中因接触不良、过载、短路而过热主动着火，对pbt材料的灼热丝起燃温度(gwit)和相对漏电起痕指数(cti)提出了更高的要求。欧盟国际电工协会(iec)组织在iec 60335家用及类似电器安全标准中提出长期无人值守电器所使用塑料件的阻燃性能必须满足ul94v0级和750℃灼热丝接触材料30s内不起火或燃烧时间小于5s，即灼热丝起燃温度(gwit)大于750℃。对于连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件则还要求gwit 850℃和灼热丝可燃指数(gwfi)950℃。传统的pbt材料的gwit能达到800℃，但cti仅为500v左右，且力学性能较差，影响了其应用范围。因此，开发综合性能优良的高cti高gwit阻燃增强pbt材料是当前研究的难点。


技术实现要素：

3.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料及其制备方法。
4.（二）技术方案为实现本发明的目的，采用如下技术方案：一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂40-60份，玻璃纤维20-40份，增韧剂1-5份，溴系阻燃剂12-20份，无卤阻燃剂1-10份，阻燃协效剂1-5份，抗氧剂0.3-3份，润滑剂0.3-3份。
5.所述pbt树脂的特性粘度为0.7-1.0 dl/g。
6.所述玻璃纤维为直径6-25 μm的长纤。
7.所述增韧剂为聚(乙烯-丙烯酸甲酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(ema-g-gma)，聚烯烃接枝马来酸酐(poe-g-mah)，聚(乙烯-丙烯酸丁酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(eba-g-gma)中的一种或几种。
8.所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、溴化聚碳酸酯中的一种或几种。
9.所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵、二烷基次磷酸铝、双酚a双(二苯基磷酸酯)、间苯二酚(二苯基磷酸酯)、三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐中的一种或几种。
10.所述阻燃协效剂为三氧化二锑、硼酸锌、钼酸锌、硅酸锌、蒙脱土、云母粉中的一种
或几种。
11.所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
12.所述润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸酰胺、硅酮粉中的一种或几种。
13.所述的一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
14.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种高强度高抗冲pbt材料及其制备方法，具备以下有益效果：本发明通过阻燃复配技术，使pbt材料在样条厚度仅为0.3mm下即可获得高cti(650v)和高gwit(灼热丝起燃温度900℃)，同时具有良好的机械强度和外观。本发明操作简单，获得的高cti高gwit阻燃增强pbt材料可以用于对外观、机械性能、cti、gwit等要求高的电子电气部件，具有很好的市场应用前景。
具体实施方式
15.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步详细地说明。
16.采用日水tmv150混合机对物料进行混合，混合时间为10 min。
17.采用科倍隆cte65双螺杆挤出机对材料进行共混挤出，螺杆转速为500 r/min，挤出温度为240℃。
18.采用阿博格470h注塑机对材料进行注塑成型，注塑温度285℃，注塑压力1500 bar，保压压力800 bar。
19.采用三思cmt5105万能试验机根据iso527测定材料的拉伸强度，拉伸速率为50 mm/min。
20.采用三思cmt5105万能试验机根据iso178测定材料的弯曲强度，弯曲速率为2 mm/min。
21.采用三思ptm2000冲击试验机根据iso180测定材料的缺口冲击强度。
22.采用泰思泰克ttech-gbt2408垂直燃烧试验仪根据ul94测定材料的阻燃性。
23.采用珠海安规ag-50b漏电起痕试验仪根据iec60112测定材料的cti。
24.采用珠海安规ag-51b灼热丝试验仪根据iec60695测定材料的gwit。
25.实施例一：一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂40份，玻璃纤维40份，增韧剂5份，溴系阻燃剂12份，无卤阻燃剂1份，阻燃协效剂1份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.3份。
26.所述pbt基体的特性粘度为0.7 dl/g。
27.所述玻纤为直径6μm的长纤。
28.所述增韧剂为聚(乙烯-丙烯酸甲酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(ema-g-gma)。
29.所述溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷。
30.所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵和二烷基次磷酸铝，聚磷酸铵和二烷基次磷酸铝的质量比为1:1。
31.所述阻燃协效剂为三氧化二锑和硼酸锌，三氧化二锑和硼酸锌的质量比为1:1。
32.所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
33.所述润滑剂为硬脂酸盐。
34.将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
35.实施例二：一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂60份，玻璃纤维20份，增韧剂1份，溴系阻燃剂20份，无卤阻燃剂10份，阻燃协效剂5份，抗氧剂3份，润滑剂3份。
36.所述pbt基体的特性粘度为1.0 dl/g。
37.所述玻纤为直径25 μm的长纤。
38.所述增韧剂为聚烯烃接枝马来酸酐(poe-g-mah)。
39.所述溴系阻燃剂为溴化聚苯乙烯。
40.所述无卤阻燃剂为双酚a双(二苯基磷酸酯)。
41.所述阻燃协效剂为钼酸锌。
42.所述抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯。
43.所述润滑剂为硬脂酸酰胺。
44.将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
45.实施例三：一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂50份，玻璃纤维20份，增韧剂3份，溴系阻燃剂12份，无卤阻燃剂10份，阻燃协效剂5份，抗氧剂0.3份，润滑剂1份。
46.所述pbt基体的特性粘度为0.9 dl/g。
47.所述玻纤为直径8 μm的长纤。
48.所述增韧剂为聚(乙烯-丙烯酸丁酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(eba-g-gma)。
49.所述溴系阻燃剂为溴化环氧树脂。
50.所述无卤阻燃剂为间苯二酚(二苯基磷酸酯)。
51.所述阻燃协效剂为硅酸锌。
52.所述抗氧剂为n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺。
53.所述润滑剂为硅酮粉。
54.将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出
机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
55.实施例4一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂50份，玻璃纤维30份，增韧剂5份，溴系阻燃剂12份，无卤阻燃剂5份，阻燃协效剂4份，抗氧剂1份，润滑剂1份。
56.所述pbt基体的特性粘度为0.8 dl/g。
57.所述玻纤为直径14 μm的长纤。
58.所述增韧剂为聚(乙烯-丙烯酸甲酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(ema-g-gma)。
59.所述溴系阻燃剂为溴化聚碳酸酯。
60.所述无卤阻燃剂为三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸盐，三聚氰胺和三聚氰胺氰尿酸盐的质量比为1:1。
61.所述阻燃协效剂为蒙脱土和云母粉，蒙脱土和云母粉的质量比为1:1。
62.所述抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
63.所述润滑剂为硬脂酸盐。
64.将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
65.对比例1一种高cti高gwit阻燃增强pbt材料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)树脂50份，玻璃纤维30份，增韧剂5份，溴系阻燃剂12份，阻燃协效剂4份，抗氧剂1份，润滑剂1份。
66.所述pbt基体的特性粘度为0.8 dl/g。
67.所述玻纤为直径14 μm的长纤。
68.所述增韧剂为聚(乙烯-丙烯酸甲酯)接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(ema-g-gma)。
69.所述溴系阻燃剂为溴化聚碳酸酯。
70.所述阻燃协效剂为蒙脱土和云母粉，蒙脱土和云母粉的质量比为1:1。
71.所述抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
72.所述润滑剂为硬脂酸盐。
73.将pbt树脂、增韧剂、溴系阻燃剂、阻燃协效剂、抗氧剂和润滑剂加入混合机混合，将混合后的物料加入挤出机主喂料斗，玻纤从侧喂料口加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得高cti高gwit阻燃增强pbt材料。
74.实施例1-4和对比例1所述的高强度高抗冲pbt材料的性能测试结果如表1所示。
75.表1
由表1可知，采用新型阻燃复配体系能够得到高cti高gwit高机械强度的pbt材料，在样条厚度仅为0.3mm的情况下，实施例2的cti和gwit分别可达650v和900℃。在其它组分组成不变的基础上，对比复配阻燃体系和普通阻燃体系的实施例4和对比例1的测试结果，复配阻燃体系能够显著提升材料的cti和gwit，同时也能够提升材料的弯曲强度，材料拉伸强度和缺口冲击强度存在一定程度下降，但仍能满足材料的应用需求，因此本发明制备的高cti高gwit阻燃增强pbt材料具有广阔的应用前景。
76.上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。