高强度碳纤维增强无卤阻燃pbt复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法，所述复合材料由以下重量百分含量的各组分组成：PBT52.1～68.1%，无卤阻燃剂15～20%，碳纤维10～30%，接枝型增韧改性剂2～4%，抗氧剂0.4%，润滑分散剂0.5%。本发明还涉及前述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，本发明是针对电器类产品对材料防电磁屏蔽要求的抗静电及阻燃性能有特殊要求开发，与现有技术相比，本发明的产品机械强度高，表面电阻达到10-2-106Ω，抗电磁屏蔽，无卤环保达到UL-94V0，表观优良综合性能优异，特别适用于精密要求高的薄壁制件。
【专利说明】高强度碳纤维增强无南阻燃PBT复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尼龙复合材料，尤其是涉及本发明涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]PBT具有很好的机械强度、流动性好，特别适用于薄壁制件上的应用。对于纤维增强PBT阻燃改性，传统的溴锑体系阻燃效率高，性能保持率好，但易形成二次污染而逐渐被淘汰。现代人类环保理念越来越强，无卤阻燃剂是大势所趋。红磷阻燃剂虽然阻燃效率好但可能因阻燃剂析出造成制件腐蚀破坏的风险，国外的无卤阻燃剂综合性能好但价格过高，限制了其使用。本发明采用复配的磷氮系阻燃剂，确定磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮比4:1的阻燃剂配方，达到最优的阻燃效果。
[0003]抗静电改性方面，添加低分子量抗静电剂是最常见的抗静电措施，这种改性材料主要是利用抗静电剂在材料表面吸附的水分降低表面电阻率，因此耐久性差，不耐洗，对环境湿度的依赖性大，国外有学者在含有醚键的聚合物内复合一定分量的金属盐溶胶，金属离子和聚醚嵌段物的醚键配合，在其内部形成离子导电网络，提高导电率，增强聚合物的导电能力，这两种方法对材料的耐热温度和表面特性都有不同程度下降，不适用与增强增强材料。而经炭黑、金属填料改性的聚合物，虽能获得比较好的永久性抗静电性能，但往往添加量大，性能破坏大且加工困难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]第一方面，本发明涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，所述复合材料由以下重量百分含量的各组分组成:
[0007]PBT52.1 -68.1%，
[0008]无卤阻燃剂15-20%，
[0009]碳纤维10-30%，
[0010]接枝型增韧改性剂 2-4%，
[0011]抗氧剂0.4%，
[0012]润滑分散剂0.5%。
[0013]优选地，所述PBT为普通注塑级树脂，PBT树脂的粘度为0.7-1.5Pa.S。
[0014]优选地，所述无卤阻燃剂为氮磷系复配型阻燃剂，其中:以氮磷系复配型阻燃剂质量含量为100%计,磷≥30%,氮≥5%,磷与氮的质量含量比为4:1。
[0015]优选地，所述氮磷系复配型阻燃剂为次磷酸盐与膨胀型磷氮系阻燃剂复配。
[0016]优选地，所述次磷酸盐为二乙基次磷酸盐、乙基次磷酸盐、乙基丁基次磷酸盐中的一种或者几种的混合物。
[0017]优选地，所述膨胀型磷氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、磷酸铵、磷腈、三嗪衍生物的一种或几种的混合。
[0018]优选地，所述碳纤维为改性短切碳纤维，其长度为4-7mm。
[0019]优选地，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量>250G.Pa。
[0020]优选地，所述抗氧剂为抗氧剂245。
[0021]优选地，所述接枝型增韧改性剂为乙烯与辛烯接枝共聚物。
[0022]优选地，所述润滑分散剂为硅酮。
[0023]第二方面，本发明还涉及前述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，所述方法包 括如下步骤:
[0024](I)按照以下组分及重量百分比含量备料:
[0025]PBT52.1 -68.1%，
[0026]无卤阻燃剂15-20%，
[0027]碳纤维10-30%，
[0028]接枝型增韧改性剂 2-4%，
[0029]抗氧剂0.4%,
[0030]润滑分散剂0.5% ；
[0031](2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，碳纤维从侧喂料口加入，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即可。
[0032]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0033]( I)本发明采用复配的无卤磷氮系阻燃剂，次膦酸盐与膨胀型磷氮系阻燃剂按比例复配，最终磷> 30%，氮> 5%，磷氮质量比4:1，达到最优的阻燃效果，复配克服了国产单一无卤阻燃剂阻燃效率低、耐温差的劣势，与国外熟知的无卤阻燃剂相比，达到同等阻燃效果，成本更低。
[0034](2)本发明采用的经特殊处理的碳纤维作为导电增强改性剂，与热塑性树脂具有良好的结合性，碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特点本，与玻璃纤维相比，模量高3-5倍，是一种获得高刚性和高强度尼龙材料的优良增强材料。利用其导电性能，制备导电材料导电效率高机械性能高，传统的导电炭黑填料，炭黑与树脂结合分散性不好，机械能差，易磨损脱落损害导电部件。
[0035](3)本发明是针对电器类产品对材料防电磁屏蔽要求的抗静电及阻燃性能有特殊要求开发，本发明的产品表面电阻达到10_2-106Ω，抗电磁屏蔽，无卤环保达到UL-94V0，机械强度高，表观优良综合性能优异，结合PBT良好的流动性能，特别适用于精密要求高的
薄壁制件。
【具体实施方式】
[0036]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0037]实施例1
[0038]本实施例涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0039]步骤1，按照表I中的组分及含量进行备料:
[0040]其中:
[0041]PBT 为蓝星 TH6100 ;
[0042]无卤阻燃剂为二乙基次磷酸盐与三聚氰胺氰尿酸盐按5:1复配而成的氮磷系复合型阻燃剂，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比为4:1 ;
[0043]碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0044]接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，优选为阿克玛公司AX8900 ；
[0045]抗氧剂为抗氧剂245 ；
[0046]润滑分散剂为娃酮；
[0047]步骤2，将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0048]实施例2
[0049]本实施例涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0050]步骤1，按照表I中的组分及含量进行备料:
[0051]其中:
[0052]PBT 为蓝星 TH6100，
[0053]无卤阻燃剂为乙基次磷酸盐与三聚氰胺焦磷酸盐按6:1复配而成的氮磷系复合型阻燃剂，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比为4:1 ;
[0054]碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0055]接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，优选为阿克玛公司AX8900 ；
[0056]抗氧剂为抗氧剂245 ；
[0057]润滑分散剂为硅酮。
[0058](2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0059]实施例3
[0060]本实施例涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0061]步骤1，按照表I中的组分及含量进行备料:
[0062]其中:[0063]PBT 为蓝星 TH6100
[0064]无卤阻燃剂为乙基丁基次磷酸盐与磷酸铵按6:1复配而成的氮磷系复合型阻燃剂，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比为4:1 ;
[0065]碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0066]接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，优选为阿克玛公司AX8900 ；
[0067]抗氧剂为抗氧剂245 ；
[0068]润滑分散剂为娃酮；
[0069]步骤2，将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0070]实施例4
[0071]本实施例涉及一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0072]步骤1，按照表I中的组分及含量进行备料:
[0073]其中:
[0074]PBT 为蓝星 TH6100
[0075]无卤阻燃剂为二乙基次磷酸盐与乙基次磷酸盐的混合物与三聚氰胺氰尿酸盐按6:1复配而成的氮磷系复合型阻燃剂，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比为4:1 ;
[0076]碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0077]接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，优选为阿克玛公司AX8900 ；
[0078]抗氧剂为抗氧剂245 ；
[0079]润滑分散剂为硅酮；
[0080]步骤2，将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0081]对比例I-4
[0082]以下对比例均涉及PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0083]步骤1，按照表2中的组分及含量进行备料:
[0084]其中:
[0085]PBT 为蓝星 TH6100 ;
[0086]无卤阻燃剂为科莱恩0P1312 ；
[0087]抗氧剂为抗氧剂245 ；
[0088]润滑分散剂为硅酮；
[0089]玻璃纤维为巨石集团GF988A;
[0090]碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0091]接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物，优选为阿克玛公司AX8900 ；[0092]步骤2，将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制双螺杆挤出机的加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
[0093]表I
[0094]
【权利要求】
1.一种高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量百分含量的各组分组成: PBT52.1 -68.1%, 无卤阻燃剂15-20%， 碳纤维10-30%, 接枝型增韧改性剂 2-4%， 抗氧剂0.4%, 润滑分散剂0.5%。
2.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述PBT为普通注塑级树脂，PBT树脂的粘度为0.7-1.5Pa.S。
3.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为氮磷系复配型阻燃剂，其中:以氮磷系复配型阻燃剂质量含量为100%计，磷≥30%，氮≥5%，磷与氮的质量含量比为4:1。
4.根据权利要求3所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述氮磷系复配型阻燃剂为次磷酸盐与膨胀型磷氮系阻燃剂复配。
5.根据权利要求4所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述次磷酸盐为二乙基次磷酸盐、乙基次磷酸盐、乙基丁基次磷酸盐中的一种或者几种的混合物。
6.根据权利要求4所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述膨胀型磷氮系阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、磷酸铵、磷腈、三嗪衍生物的一种或几种的混合。
7.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述碳纤维为改性短切碳纤维，其长度为4-7mm。
8.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，其拉伸强度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa。
9.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂245。
10.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述接枝型增韧改性剂为乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
11.根据权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料，其特征在于，所述润滑分散剂为硅酮。
12.—种如权利要求1所述的高强度碳纤维增强无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (I)按照以下组分及重量百分比含量备料: PBT52.1 -68.1%, 无卤阻燃剂15-20%， 碳纤维10-30%, 接枝型增韧改性剂 2-4%， 抗氧剂0.4%,润滑分散剂0.5% ； (2)将上述原料放入高混机中混合3-5min后出料，得到混合物，碳纤维从侧喂料口加入，然后控制双螺杆挤出机的 加工温度210-240°C，螺杆转数180-600转/分，将混合物置于双螺杆挤出机挤出造粒，即可。
【文档编号】C08K5/5313GK103450642SQ201310342695
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2013年8月7日
【发明者】张强, 郭建鹏, 杨涛, 陈晓东 申请人:上海日之升新技术发展有限公司