专利名称：一种无卤阻燃玻纤增强pc/pbt合金材料及其制备方法
一种无商阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料及其制备方法本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金 材料及其制备方法。PC(聚碳酸酯)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有优异的透明性和突 出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工 程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广 泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究 的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。聚对苯二甲酸丁二醇酯——PBT，为乳白色半透明或不透明、结晶型热塑性聚酯。 具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0. 1%，在潮湿 环境中仍保持各种物性(包括电性能)，电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、 酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。其缺点是缺 口冲击强度低，成型收缩率大。故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性，其拉伸强度、 弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。普通的玻纤增强PC材料，制件表面浮纤严重，外观很花，表面是一层白花花的玻 纤纹路，一般不用来做外观件。PC树脂的氧指数为26，纯PC树脂即可达到UL94标准V2级 别，而PBT树脂的氧指数只有21，阻燃级别为HB级。一般15份玻纤增强的PC料，不加任何 阻燃剂即可达到V2级，而玻纤增强的PC/PBT树脂则完全不阻燃，需添加阻燃剂。普通的制 件一般选用溴系阻燃剂即可满足要求，而对于有特殊要求，例如，无卤阻燃，则需要选用合 适的阻燃剂才能达到要求。本发明要解决的技术问题是提供一种熔体流动性好、制件表面光洁的无卤阻燃玻 纤增强PC/PBT合金。本发明另一个要解决的技术问题是提供一种熔体流动性好、制件表面光洁的无卤 阻燃玻纤增强PC/PBT合金的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种无卤阻燃玻纤增强PC/ PBT合金材料，按重量百分比由以下组分组成PC树脂53 66. 6%
PBT树脂10 20%
相容剂1 ■ 2%
增韧剂3 ■ 5%
无卤阻燃剂1 ■ 5%
玻璃纤维10 - 20%
偶联剂0.3 0.8%润滑剂0.6 1%抗氧剂0.2 0.5%。以上所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，所述的PC树脂为双酚A型芳香 族聚碳酸酯，数均分子量为25000 30000 ；所述的PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯，特 性粘度为0.8 1.0。所述的相容剂为乙烯、马来酸酐、缩水甘油酯三元共聚物。所述的增 韧剂为聚乙烯辛烯共聚弹性体。所述的无卤阻燃剂为有机氟类或磺酸盐类阻燃剂。所述的 玻璃纤维为无碱短切纤维。所述的偶联剂为硅烷类偶联剂。所述的润滑剂是以乙撑双脂肪 酸酰胺为基料，在催化剂的作用下，含有极性基团的反应性单体与乙撑双脂肪酸酰胺反应 形成的BAB型共聚物。所述的抗氧剂为多元受阻酚类和亚磷酸酯类复配。以上所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料的制备方法的技术方案是，包括 以下步骤a)按上述配比称量原材料；b)将PC树脂和PBT树脂放在鼓风干燥机中于110°C 130°C的温度下干燥3 5 小时，与相容剂，增韧剂，无卤阻燃剂，偶联剂，润滑剂，抗氧剂一起在混料桶中混合均勻；c)将步骤(b)中混好的原料置于挤出机的下料桶中，经双螺杆挤出机熔融挤出， 造粒；短玻纤在侧喂料口加入，双螺杆挤出机工艺参数为一区温度245 235°C，二区温度 240 230°C，三区温度235 225°C，四区温度235 220°C，五区温度230 225°C，六区 温度230 225°C，七区温度235 220°C，八区温度230 225°C，模头温度240 230°C。。本发明无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料由于PBT树脂的加入，可以提高熔体树 脂的流动性；而偶联剂的加入大大改善了玻纤和树脂的相容性，减小了相分离，从而使玻纤 更均勻的分布在树脂中，制件表面得到了较大改善。PC/PBT合金既保持了 PC的韧性和尺寸稳定性，又兼具了 PBT的耐低温性和耐化学 性，PBT的加入大大改善了 PC的成型加工性能。PC和PBT在酯交换催化剂存在下，制得的PC/PBT共混物，综合性能良好，而且具有 较好透明性；用与PC折光率相近的玻璃纤维增强PC/PBT，不但体系综合性能优良，而且具 有很好的透明性，可以做玻璃代替材料。本发明实施例中的组份一 PC树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，数均分子量为 25000 30000。选用德国拜耳PC 2805。组分二 PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯，特性粘度为0. 8 1. 0。选用台湾长春 的PBT 1100或江苏南通的PBT 1084。组分三相容剂为乙烯、马来酸酐、缩水甘油酯三元共聚物.选用沈阳科通的KT 20，接枝率为8%。组分四增韧剂为聚乙烯辛烯共聚弹性体——P0E,选用杜邦公司的P0E 8150。组分五无卤阻燃剂为有机氟类或磺酸盐类阻燃剂中的一种。选用美国3M公司的 FRMB5010母粒或美国SL0SS公司的二苯基砜磺酸盐一KSS。组分六玻璃纤维为无碱短切纤维，对增强热塑性塑料用短切原丝的要求是用无碱玻璃纤维，强度高及电绝缘性好，短切原丝集束性好、流动性好、白度较高。选用重庆复合短 纤，型号为303H。组分七偶联剂为硅烷类偶联剂——KH-550，其化学名称为、~氨丙基三乙氧基硅 烷，为氨基官能团硅烷，呈碱性。选用美国道康宁公司的产品，型号为Z-6011。组分八润滑剂是以乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)为基料，在催化剂的作用下，含有极 性基团的反应性单体与EBS反应形成BAB型共聚物——TAF。这种共聚物既保持了 EBS的 润滑特性，又具有能与玻纤、无机填料表面部分极性基团相结合的极性基团结构。在玻纤增 强或无机填充PA6、PA66、PBT等复合体系中，TAF在玻璃纤维、无机填料与基体树脂之间形 成了类似锚固结点。改善了玻璃纤维、无机填料与基体树脂的粘结状态。进而改善了玻璃 纤维、无机填料在基体树脂中的分散性。同时，润滑剂TAF又具有润滑特性，改进复合材料 的加工流动性，提高复合材料的表面光洁度。本专利选用苏州兴泰国光化学助剂有限公司 生产的TAF。组分九抗氧剂为多元受阻酚类和亚磷酸酯类复配。选用汽巴公司的抗氧剂 1010——四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯和168——三 [2. 4-叔丁基苯基]亚磷酸酯。实施例1PC 2805树脂65份，PBT 1100树脂10份，相容剂KT-201份，增韧剂P0E 4份，无 卤阻燃剂FRMB50103份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂1份，抗氧剂 10100. 2 份 1680. 3 份。制备方法称取上述原料；将PC树脂和PBT树脂放在鼓风干燥机中于110°C 130°C的温度下干燥3 5小 时，与相容剂，增韧剂，无卤阻燃剂，偶联剂，润滑剂，抗氧剂一起在混料桶中混合均勻；将混好的原料置于挤出机的下料桶中，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；短玻纤在 侧喂料口加入，双螺杆挤出机工艺参数为一区温度245 235°C，二区温度240 230°C， 三区温度235 225°C，四区温度235 220°C，五区温度230 225°C，六区温度230 225°C，七区温度235 220°C，八区温度230 225°C，模头温度240 230°C，螺杆转速 450r/min，主机喂料转数为25r/min，侧喂料转数为lOr/min。实施例2PC 2805树脂57份，PBT 1100树脂15份，相容剂KT-201份，增韧剂POE 5份，无 卤阻燃剂FRMB50105份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂1份，抗氧剂 10100. 3 份 1680. 2 份。制备方法同实施例1。实施例3PC 2805树脂53份，PBT 1100树脂20份，相容剂KT-202份，增韧剂POE 5份，无卤 阻燃剂KSS 3份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂1份，抗氧剂10100. 2 份 1680. 3 份。制备方法同实施例1。实施例4
PC 2805树脂66. 6份，PBT 1084树脂10份，相容剂KT-201份，增韧剂P0E 3份， 无卤阻燃剂KSS 3份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂0.6份，抗氧剂 10100. 2 份 1680. 1 份。制备方法同实施例1。实施例5PC 2805树脂60份，PBT 1084树脂11. 3份，相容剂KT-202份，增韧剂P0E 5份， 无卤阻燃剂KSS 5份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂0.8份，抗氧剂 10100. 2 份 1680. 2 份。制备方法同实施例1。实施例6PC 2805树脂54. 4份，PBT 1084树脂20份，相容剂KT-201份，增韧剂P0E 3份， 无卤阻燃剂FRMB50105份，玻璃纤维303H 15份，偶联剂KH-5500. 5份，润滑剂0. 6份，抗氧 剂 10100. 2 份 1680. 3 份。制备方法同实施例1。实施结果测试及数据将造粒好的树脂置于温度为120 130°C的鼓风干燥箱中干燥4 6小时，在80T 注塑机上制样。冷却放置24小时候后测试。测试标准为美国标准，测试温度为室温。拉 伸强度标准ASTM D638，试样类型为I型，样条尺寸为57mm*13mm*3. 2mm (有效尺寸)，拉伸 速度为50mm/min ；弯曲强度标准:ASTM D790,样条尺寸为128mm*13mm*3. 2mm,弯曲速度为 20mm/min ；悬臂梁冲击标准ASTM D256，样条尺寸为63. 5mm* 12. 7mm*3. 2mm，缺口剩余宽度 为10. 71mm ；熔融指数标准ASTMD1238，测试条件为300°C /l. 2kg ；阻燃测试标准为UL94标 准。实施例1-6的原料重量百分数及制成的复合材料物性表如下组成(重量％) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例
5
54. 4 0 20
1
3
5 0
实施例6 PC 2805
PBT 1100
PBT 1084
KT-20
POE 8150
FRMB5010
KSS
65
10
57
15
53
20
66. 6
60
10
11. 3
0. 2
0. 3
1010
168玻纤303H 15KH-550
0. 5 0. 6
76 117 3610 101 42
V2
15. 8
阻燃剂
TAF
拉伸强度/Mpa 弯曲强度/Mpa 弯曲模量/Mpa 冲击强度J/m
0. 2 0. 3 15 0. 5 1
73. 5 110 3500 127
熔融指数g/lOmin 22 阻燃 UL94(1/16) V2 玻纤含量14.6
0. 3 0. 2 15 0. 5 1
75
115. 2 3608 122 28 V2 15. 3
0. 2 0. 3 15 0. 5 1
75. 2 114. 8 3587 132 35 HB 15. 1
0. 2 0. 1 15 0. 5 0. 6 77 118. 1 3622 108 26 HB 16. 2
0. 2 0. 2 15 0. 5 0. 8 72 113. 2 3482 112 30 HB 14. 5
对照表中数据，分析如下
阻燃效果比较磺酸盐类阻燃剂在PC/PBT增强材料中的阻燃效果不如有机氟类 因磺酸盐在增强材料中无法成炭，不能使材料与氧气隔绝，从而材料不阻燃。依据 此推断，磷酸酯类阻燃剂 BDP用在此处也不阻燃。PBT树脂粘度对材料的各个性能影响a.粘度0. 8的PBT树脂对流动性的改善较粘度1. 0的PBT要好(熔融指数数值较 大)；b.粘度1. 0的PBT树脂的韧性要好于粘度0. 8的PBT (悬臂梁冲击强度较高)。本发明制备的PC/PBT无卤增强材料，力学性能优良，流动性好，表面光洁，无浮 纤，且是无卤阻燃材料，可以用于生产液晶内框，电视模组和表面要求较高的一些外观制 件。本发明既解决了增强PC/PBT合金材料的无卤阻燃问题，又改善了制件的外观问 题。此款材料流动性优于其它公司的同类材料，易于加工成型，大大降低了加工成本和不良 率，具有很高的性价比和应用前景。
权利要求
一种无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成PC树脂53～66.6％PBT树脂 10～20％相容剂1～2％增韧剂3～5％无卤阻燃剂1～5％玻璃纤维 10～20％偶联剂0.3～0.8％润滑剂0.6～1％抗氧剂0.2～0.5％。
2.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的PC 树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯，数均分子量为25000 30000 ；所 述的PBT树脂为聚对苯 二甲酸丁二醇酯，特性粘度为0. 8 1. 0。
3.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的相 容剂为乙烯、马来酸酐、缩水甘油酯三元共聚物。
4.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的增 韧剂为聚乙烯辛烯共聚弹性体。
5.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的无 卤阻燃剂为有机氟类或磺酸盐类阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的玻 璃纤维为无碱短切纤维。
7.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的偶 联剂为硅烷类偶联剂。
8.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的润 滑剂是以乙撑双脂肪酸酰胺为基料，在催化剂的作用下，含有极性基团的反应性单体与乙 撑双脂肪酸酰胺反应形成的BAB型共聚物。
9.根据权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，其特征在于，所述的抗 氧剂为多元受阻酚类和亚磷酸酯类复配。
10.一种权利要求1所述的无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤a)按权利要求1的配比称量原材料；b)将PC树脂和PBT树脂放在鼓风干燥机中于110°C 130°C的温度下干燥3 5小 时，与相容剂，增韧剂，无卤阻燃剂，偶联剂，润滑剂，抗氧剂一起在混料桶中混合均勻；c)将步骤(b)中混好的原料置于挤出机的下料桶中，经双螺杆挤出机熔融挤出，造 粒；短玻纤在侧喂料口加入，双螺杆挤出机工艺参数为一区温度245 235°C，二区温度 240 230°C，三区温度235 225°C，四区温度235 220°C，五区温度230 225°C，六区 温度230 225°C，七区温度235 220°C，八区温度230 225°C，模头温度240 230°C。
全文摘要
本发明公开了一种无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料及其制备方法。无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料，按重量百分比由以下组分组成PC树脂53～66.6％、PBT树脂10～20％、相容剂1～2％、增韧剂3～5％、无卤阻燃剂1～5％、玻璃纤维10～20％、偶联剂0.3～0.8％、润滑剂0.6～1％、抗氧剂0.2～0.5％。本发明无卤阻燃玻纤增强PC/PBT合金材料熔体流动性好，制件表面光洁，综合性能优良，可以用于生产液晶内框，电视模组和表面要求较高的一些外观制件。
文档编号C08K7/14GK101875769SQ201010140370
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者付天英, 徐东, 贺永 申请人:深圳市科聚新材料有限公司