一种高cti环保阻燃增强pbt复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，尤其涉及一种高CTI环保阻燃增强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。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。长期以来，阻燃PBT改性工程塑料通常选用溴系阻燃剂与三氧化二锑进行复配，该体 系阻燃效率高、阻燃效果好，但材料的相对耐漏电起痕指数(CTI)低，CTI<200V，限制了其 在无人看管电器领域的应用。
[0003] 专利CN 102120867使用十溴二苯乙烷、三氧化二锑与氟树脂复配阻燃玻纤增强 TOT，其CTI可达250-350V;专利CN 102311619使用溴系阻燃剂、三氧化二锑、氮系阻燃剂与 锶化物复配阻燃玻纤增强PBT，CTI 2 475V。但是，随人们环保安全意识的提高，多种溴系阻 燃剂已被禁止使用，虽然十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯等含溴阻燃剂并未被禁止，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。此外，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。专利CN 102952379 使用溴化聚苯乙烯、次磷酸镁、滑石粉、三氧化二锑复配阻燃玻纤增强PBT，CTI可达600V。无 机次磷酸盐的加入，使材料获得更高的CTI值，但是，无机次磷酸盐含有大量的磷-氢键，高 温加工过程容易分解甚至燃烧，释放有剧毒气体磷化氢，存在安全隐患。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种高灼热丝值的高CTI环保阻燃增强PBT复合材料，旨在 同时解决现有PBT材料存在的阻燃剂不环保、CTI低的问题。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种高CTI环保阻燃增强PBT复合材料的制备方法。
[0006] 本发明是这样实现的，一种高CTI环保阻燃增强PBT复合材料，以所述高CTI环保阻 燃增强PBT复合材料的总重量为100%计，包括如下重量百分含量的下述组分： 聚对苯二甲酸丁二醇酯 40-55%; 玻璃纤维 20-10%; 溴系阻燃剂 3-8%:;
[0007] 磷系复合阻燃剂 8-1?; 聚硅氧烷 0. 1-2%， 増初剂 2-5%:; 抗氧剂 0. 1-1%。
[0008] 相应的，一种高CTI环保阻燃增强PBT复合材料的制备方法，包括下述步骤：
[0009] 按照上述高CTI环保阻燃增强PBT复合材料的配方称取各组分；
[0010] 将上述各组分进行混合处理，得到混合物料；
[0011]采用双螺杆挤出机将所述混合物料进行熔融挤出，其中所述双螺杆挤出机的加工 温度为 220-250 °C。
[0012] 本发明提供的高CTI环保阻燃增强PBT复合材料，所述聚硅氧烷的环氧端基能与所 述TOT的端基进行反应，将阻燃剂与所述TOT连接起来，从而降低阻燃剂的添加对PBT材料力 学性能带来的影响；同时，所述聚硅氧烷还能够起到扩链增容的作用，将断裂的PBT分子链 段进行联结，从而使PBT材料保持优秀的力学性能，材料的缺口冲击强度可达10kJ/m 2以上。
[0013] 其次，所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷与溴系阻燃剂复配，在气相与凝聚相中起到 协效阻燃的作用，使材料通过UL-94(0.4mm)V-0级。
[0014] 再次，所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷的加入，两者之间发生协同作用，使材料的 CIT达到650V，灼热丝燃烧指数(GWFI)达到960°C。
[0015] 此外，本发明高CTI环保阻燃增强PBT复合材料，减少了溴系阻燃剂的添加量，且避 免了三氧化二锑、无机次磷酸盐等阻燃剂的使用，提高了材料的环保性能。
[0016] 本发明提供的高CTI环保阻燃增强PBT复合材料的制备方法，只需将各组分进行混 合处理后熔融挤出即可，工艺简单易控，易于实现产业化。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
[0018] 本发明实施例提供了一种高CTI环保阻燃增强PBT复合材料，以所述高CTI环保阻 燃增强PBT复合材料的总重量为100%计，包括如下重量百分含量的下述组分： 聚对苯二甲酸丁二醇酿 40-55%; 玻璃纤维 20-40%;
[0019]溴系阻燃剂 3-8%; 磷系复合阻燃剂 8-14%; 聚桂氧焼 0. 1-2%; 增軔剂 2-5%;
[0020] 抗氧剂 a ι-t%。
[0021]具体的，本发明实施例中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯作为复合材料的基体组分， 赋予其优异的耐化学腐蚀、机械强度和加工成形性能。本发明实施例中，所述聚对苯二甲酸 丁二醇酯作为主体成分，其重量百分含量为40-55%。作为具体实施例，所述聚对苯二甲酸 丁二醇酯的重量百分含量可具体为40%、42%、45%、47%、50%、52%、54%、55%等具体含 量。
[0022]本发明实施例中，同时选用溴系阻燃剂和磷系复合阻燃剂来提高本发明实施例 PBT材料的阻燃性能。其中，所述溴系阻燃剂具有较好的阻燃效率，但是，同时，所述溴系阻 燃剂容易从材料表面析出，腐蚀模具，并产生大量导电离子及碳粒沉积物，促使电流泄露， 从而降低CTI。本发明实施例中，优选采用阻燃效果较好、上述副作用较低的溴系阻燃剂，具 体的，所述溴系阻燃剂优选为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯中的一种。基于 所述溴系阻燃剂存在的上述不足，因此，其添加量不宜过多，本发明实施例中，所述溴系阻 燃剂的重量百分含量为3-8%。作为具体实施例，所述溴系阻燃剂的重量百分含量可具体为 3%、4%、5%、6%、7%、8% 等具体含量。
[0023] 本发明实施例中，由于所述溴系阻燃剂添加不多，为了保证良好的阻燃效果，同时 克服所述溴系阻燃剂的上述问题，所述PBT复合材料中添加了磷系复合阻燃剂，且所述磷系 复合阻燃剂为非红磷、非无机次磷酸盐的磷系复合阻燃剂。作为优选实施例，所述磷系复合 阻燃剂为含马来酸酐基团的磷系阻燃剂、双羟甲基次磷酸铝的复合物。优选的含马来酸酐 基团的磷系阻燃剂、双羟甲基次磷酸铝的磷系复合阻燃剂中，所述双羟甲基次膦酸铝中磷 含量高，对CTI贡献大，但与PBT基材相容性较差，对力学性能破坏较大;所述含马来酸酐的 磷系阻燃剂相对磷含量较低，但其中的马来酸酐基团可与基材PBT的端羟基发生反应，使磷 系阻燃剂嵌入PBT分子链中，降低磷系阻燃剂对材料力学性能的破坏。复配使用两种含磷阻 燃剂，可以提高材料阻燃性能、CTI的同时，使材料保持较好的力学性能。本发明实施例中， 所述磷系复合阻燃剂的重量百分含量为8-14%。作为具体实施例，所述磷系复合阻燃剂的 重量百分含量可具体为8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%等具体含量。
[0024] 本发明实施例中，所述聚硅氧烷的环氧端基能与所述PBT的端基进行反应，将阻燃 剂与所述TOT连接起来，从而降低阻燃剂的添加对PBT材料力学性能带来的影响；同时，所述 聚硅氧烷还能够起到扩链增容的作用，将断裂的PBT分子链段进行联结，从而使PBT材料保 持优秀的力学性能，材料的缺口冲击强度可达10kJ/m 2以上。作为优选实施例，所述聚硅氧 烷为端基含环氧官能团的聚硅氧烷。所述聚硅氧烷的重量百分含量为〇. 1-2%。作为具体实 施例，所述聚硅氧烷的重量百分含量可具体为o.l%、〇.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、 1.5%、1.8%、2.0%等具体含量。
[0025] 本发明实施例中，所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷的加入，可以减小甚至避免溴系 阻燃剂从材料表面析出、导致电流泄露、降低CTI的现象，所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷可 以阻碍电流通道的形成，从而提高材料的CTI值。此外，由于所述溴系阻燃剂主要通过捕获 自由基在气相中起阻燃作用，而所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷在高温条件下主要通过在 凝聚相中形成高耐热的磷酸盐、含硅化合物等覆盖在基材表面，通过隔热、隔氧的方式起到 阻燃的作用。因此，所述溴系阻燃剂、所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷的复合使用，可以通过 气相与凝聚相相结合，使所述磷系复合阻燃剂、聚硅氧烷在具有优秀的阻燃性能。
[0026] 所述玻璃纤维作为增强组分，可以提高PBT复合材料的力学性能，特别是弥补添加 有阻燃剂等成分后可能引起的PBT复合材料力学性能的降低。作为优选实施例，为了达到更 好的增强效果，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。所述玻璃纤维的含量为20-40%。作为具体 实施例，所述玻璃纤维的重量百分含量可具体为20%、22%、25%、27%、30%、32%、35%、 40 %等具体含量。
[0027] 为了降低复合材料脆性、同时提高复合材料抗冲击性能，所述PBT材料中添加了增 韧剂。作为优选实施例，所述增韧剂为乙烯-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-壳结构的弹性体中的一种。本发明实 施例中，所述增韧剂的含量为2-5%。作为具体实施例，所述增韧剂的重量百分含量可具体 为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%等具体含量。
[0028] 为了提高所述复合材料的抗氧化性能，所述PBT材料中添加了抗氧剂。作为优选实 施例，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类复配形成的混合物。本发明实施例中，所述抗氧 剂的含