一种无卤阻燃PBT及其制备方法.pdf

本发明公开了一种无卤阻燃PBT，由下列成分按重量百分数制成：PBT树脂30～70％，无碱玻璃纤维0～50％，无卤阻燃剂13～35％，增韧剂0～20％，吸酸剂0.5～1％，抗氧剂0.5％，着色剂0.5％～5％，加工助剂0.5％～1％。本发明以低价态有机磷酸盐阻燃剂或低价态有机磷酸盐阻燃剂与三聚氰胺聚磷酸盐复配为无卤阻燃剂，达到良好的阻燃效果。通过加入吸酸剂、增韧剂、着色剂以及抗氧剂和加工助剂，获得高阻燃等级，不同颜色的、机械强度高以及热稳定性能好的无卤阻燃PBT。本发明的制备方法具有操作简单的优点。

1.  一种无卤阻燃PBT，其特征在于它由下列成分按重量百分数制成：PBT树脂30～70％，无碱玻璃纤维0～50％，无卤阻燃剂13～35％，增韧剂0～20％，吸酸剂0.5～1％，抗氧剂0.5％，着色剂0.5％～5％，加工助剂0.5％～1％。

2.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于它由下列成分按重量百分数制成：PBT树脂54％、无碱玻璃纤维30％，无卤阻燃剂14～20％，增韧剂2～6％，抗氧剂0.5％、着色剂1％，吸酸剂0.5％，加工助剂0.6％。

3.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述无碱玻璃纤维是经过偶联剂处理的无碱玻璃纤维。

4.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述无卤阻燃剂为低价态有机磷酸盐或是低价态有机磷酸盐与三聚氰胺聚磷酸盐的复配物，阻燃剂中的金属离子为锌离子、钠离子、镁离子或铝离子，阻燃剂中磷的价态为+1价或+3价。

5.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述增韧剂为乙烯—甲基丙烯酸丁酯—丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物二元共聚物或其复配物。

6.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述吸酸剂为氧化钙、氧化镁、氧化锌、水滑石或其复配物。

7.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述加工助剂为润滑剂或成核剂。

8.  根据权利要求1所述的无卤阻燃PBT，其特征在于所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、有机硫抗氧剂组成的复合抗氧体系。

9.  权利要求1所述无卤阻燃PBT的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将低价态有机磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐用气流粉碎机进行超细化处理，处理后的粒径为0.5～10μm；
(2)PBT树脂在120～140℃下干燥4～6小时，水分控制在小于0.03％，将经干燥处理后的PBT树脂、经步骤(1)处理后的阻燃剂、增韧剂、吸酸剂、复合抗氧剂、着色剂、加工助剂进行高速搅拌混料机混合均匀或单独通过计量喂料器进入预混机；
(3)将上述混合物料送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为230～350rpm，在双螺杆挤出机中加入无碱玻维，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为220℃、230℃、240℃、250℃、240℃、230℃、230℃、220℃、220℃，螺杆转速为250～350rpm，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装，即得无卤阻燃PBT。

10.  根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中有机磷酸盐占总重量的10～25％，三聚氰胺聚磷酸盐总重量的3～10％，两者颗粒用气流粉碎机进行超细处理后，再经硅烷偶联剂进行界面改性处理。

一种无卤阻燃PBT及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性工程塑料无卤阻燃，具体地说，涉及一种无卤阻燃PBT及其制备技术。
背景技术
近年来，阻燃PBT在电子电器及各工业领域中需求量越来越大，其性能特点有：成型速度快、电性能优异、阻燃性能强、耐化学药品性、机械强度高等。传统的阻燃PBT一般采用溴系阻燃剂和锑白复配，此阻燃体系在燃烧时会产生大量烟雾并释放出有毒的腐蚀性卤化氢气体。面对越来越严格的环保和安全要求，以及电子、电器、汽车、机械仪表等行业对无卤、低烟、低毒阻燃材料的迫切要求，特别是2003年欧盟委员会颁布《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(RoHs指令)，指令规定自2006年7月1日起，进入欧盟市场的电子电气产品禁用包括多溴联苯(PBB)、多溴联苯醚(PBDE)在内的6类有害物质，因此对无卤阻燃材料的研究得到了各国的高度重视，产品的市场需求也更加迫切。目前无卤阻燃PBT主要是采用红磷做阻燃剂，其存在以下缺点，一是此类产品只能是黑色或红色，无法生产成其他颜色；二是此类产品在注塑成型时气味较大，在注塑速度和压力较大时会出现红磷自燃现象，较长时间注塑时模具会有少许磷的析出；三是红磷阻燃产品长时间放置在湿度较高的环境中表面会有水珠，在较高的环境温度下，力学衰减比溴系阻燃产品要快。另有文献报道，采用普通的磷系阻燃剂的PBT产品，在挤出时热稳定性不够，容易产生气泡。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种热稳定性好、可有多种颜色的无卤阻燃PBT。
本发明的另一个目的是提供上述无卤阻燃PBT的制备方法。
一种无卤阻燃PBT，由下列成分按重量百分数制成：PBT树脂30～70％，无碱玻璃纤维0～50％，无卤阻燃剂13～35％，增韧剂0～20％，吸酸剂0.5～1％，抗氧剂0.5％，着色剂0.5％～5％，加工助剂0.5％～1％。
优选的重量百分数为：PBT树脂54％、无碱玻璃纤维30％，无卤阻燃剂14～20％，增韧剂2～6％，抗氧剂0.5％、着色剂1％，吸酸剂0.5％，加工助剂0.6％。
在上述无卤阻燃PBT中，所述无碱玻璃纤维优选经过偶联剂处理的无碱玻璃纤维，经过偶联剂处理能有效促进玻纤与PBT树脂基体的界面结合并改善玻纤在PBT树脂中的分散，得到最佳的玻纤尺寸分布。
在上述无卤阻燃PBT中，所述无卤阻燃剂优选低价态有机磷酸盐或是低价态有机磷酸盐与三聚氰胺聚磷酸盐的复配物，阻燃剂中的金属离子为锌离子、钠离子、镁离子或铝离子，阻燃剂中磷的价态为+1价或+3价。经过超细化处理，有效改善阻燃剂在树脂中的均匀分散，获得小的分散粒径。
在上述无卤阻燃PBT中，所述增韧剂优选乙烯一甲基丙烯酸丁酯—丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物二元共聚物或其复配物。
在上述无卤阻燃PBT中，所述吸酸剂优选氧化钙、氧化镁、氧化锌、水滑石或其复配物。
在上述无卤阻燃PBT中，所述加工助剂优选润滑剂或成核剂。润滑剂为低聚物的金属盐类，成核剂为长链羧酸盐类。
在上述无卤阻燃PBT中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、有机硫抗氧剂组成的复合抗氧体系。
上述无卤阻燃PBT的制备方法，包括如下步骤：
(1)将低价态有机磷酸盐和三聚氰胺聚磷酸盐用气流粉碎机进行超细化处理，处理后的粒径为0.5～10μm；
(2)PBT树脂在120～140℃下干燥4～6小时，水分控制在小于0.03％，将经干燥处理后的PBT树脂、经步骤(1)处理后的阻燃剂、增韧剂、吸酸剂、复合抗氧剂、着色剂、加工助剂进行高速搅拌混料机混合均匀或单独通过计量喂料器进入预混机；
(3)将上述混合物料送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为230～350rpm，在双螺杆挤出机中加入无碱玻维，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为220℃、230℃、240℃、250℃、240℃、230℃、230℃、220℃、220℃，螺杆转速为250～350rpm，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装，即得无卤阻燃PBT。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明以低价态有机磷酸盐阻燃剂或低价态有机磷酸盐阻燃剂与三聚氰胺聚磷酸盐复配为无卤阻燃剂，达到良好的阻燃效果。当阻燃剂用量为17％，无碱玻纤含量30％，即可达到1.6mm垂直燃烧V-0；当阻燃剂用量为35％，无碱玻纤含量0％，即可达到0.8mm垂直燃烧V-0。
(2)通过加入吸酸剂、增韧剂、着色剂以及抗氧剂和加工助剂，获得高阻燃等级，不同颜色的、机械强度高以及热稳定性能好的无卤阻燃PBT。
(3)机械性能优异：30％玻纤增强无卤阻燃PBT本色产品的拉伸强度为110MPa，弯曲强度为170MPa，悬臂梁缺口冲击强度可达10kJ/m²；耐热性好，热变形温度(1.82MPa)可达210℃；1％的热失重温度为320℃。
(4)本发明的制备方法具有操作简单的优点。
具体实施方式
制备方法为：(1)将无卤阻燃剂用气流粉碎机进行超细化处理，处理后的粒径为0.5～10μm。(2)PBT树脂在120～140℃下干燥4～6小时，水分控制在小于0.03％，将经干燥处理后的PBT树脂、经步骤(1)处理后的阻燃剂、增韧剂、吸酸剂、复合抗氧剂、着色剂、加工助剂进行高速搅拌混料机混合均匀或单独通过计量喂料器进入预混机。(3)将上述混合物料送入双螺杆挤出机中，调节喂料转速为230～350rpm，在双螺杆挤出机中加入无碱玻维，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为220℃、230℃、240℃、250℃、240℃、230℃、230℃、220℃、220℃，螺杆转速为250～350rpm，双螺杆挤出机的长径比为75，在双螺杆挤出机的输送和剪切作用下，充分熔融塑化、捏合混炼、经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，最后包装，即可得到无卤阻燃PBT。
依照上述制备方法：
实施例1
无卤阻燃PBT配方(重量百分数)：
PBT树脂：59.5％，无碱玻璃纤维：0％，+3价有机磷酸盐：30％，乙烯—甲基丙烯酸丁酯—丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物与乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物8％，氧化锌：0.5％，受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、有机硫抗氧剂组成的复合抗氧体系：0.5％，着色剂：0.5％，加工助剂：1％。
实施例2
无卤阻燃PBT配方(重量百分数)：
PBT树脂：31.5％，无碱玻璃纤维：50％，+1价有机磷酸盐13％；乙烯—甲基丙烯酸丁酯—丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物3％，氧化钙：0.5％，抗氧剂：0.5％，碳黑：0.5％，加工助剂：1％。
实施例3
无卤阻燃PBT配方(重量百分数)：
PBT树脂：48％；无碱玻璃纤维：30％；+3价有机磷酸与三聚氰胺聚磷酸盐阻燃剂复配物：15％；氧化镁：0.6％；酚类抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂：0.4％；乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物二元共聚物：4.6％；铁红：0.4％；加工助剂：1％。
实施例4
无卤阻燃PBT配方(重量百分数)：
PBT树脂：46％；无碱玻璃纤维：30％；+1价有机磷酸与三聚氰胺聚磷酸盐复配物：17％；水滑石：0.6％；酚类抗氧剂与有机硫抗氧剂：0.5％；乙烯—甲基丙烯酸丁酯—丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物与乙烯-丙烯酸甲酯二元共聚物：5％；钛菁蓝：0.4％；加工助剂：0.5％。
实施例5
无碱玻璃纤维经过偶联剂处理，其他与实施例1相同。
实施例1～5所得到的无卤阻燃PBT产品与现有产品相比，具有更高的力学性能，拉伸强度可达110MPa，弯曲强度可到170MPa，悬臂梁缺口冲击强度可达10kJ/m²；耐热性好，热变形温度(1.82MPa)达210℃；1％的热失重温度为320℃；1.6mm垂直燃烧V-0。