一种新型无卤阻燃组合物、无卤阻燃pbt工程塑料复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及阻燃高分子材料领域，特别涉及一种新型无卤阻燃组合物、无卤阻燃PBT工程塑料复合材料及其制备方法。无卤阻燃剂FRs主要由FR1、FR2、FR3、FR4和FR5按照特定的比例混合得到，这几种物质配合使用使得无卤阻燃体系具有较高的耐热稳定性和很好的阻燃性能。一种无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，该材料是主要由PBT、无碱玻璃纤维、无卤阻燃剂FRs、CTI协效剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂、增容剂、增韧剂制成，各成分协同配合，制得的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料的阻燃性能、电气性能、耐热性能、机械性能、着色性能等综合性能优越；该复合材料的制备方法，简单易行，制得复合材料综合性能优越。
【专利说明】一种新型无卤阻燃组合物、无卤阻燃PBT工程塑料复合材 料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻燃高分子材料领域，具体而言，涉及一种新型无卤阻燃组合物、无卤 阻燃PBT工程塑料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)是一种结晶性线型饱和聚酯，具有优良的加工性 能，机械性能，耐热老化性，耐溶剂性，对水稳定性和电气性能等，已广泛用于汽车、机械设 备、家用电器、电子电气制造业中，成为工程塑料中重要的一员。
[0003] 在PBT工程塑料中需要添加阻燃剂来改进其阻燃性能。长期以来，阻燃PBT工程 塑料复合材料通常选用溴系阻燃剂。溴系阻燃剂具有阻燃效率高、阻燃效果好等特点，但溴 系阻燃剂中含有对环境可能造成不良影响的关联物质。随着欧盟RoHS指令和REACH法规 的颁布、执行，在欧盟、北美市场上的电子电气、信息、办公家电等行业中使用的阻燃材料要 求无卤化，因此很多改性PBT工程塑料生产厂家积极开发无卤阻燃PBT产品，
[0004] 无卤阻燃PBT主要采用无机物、红磷阻燃体系、磷氮系阻燃剂和有机次磷酸盐等 阻燃剂。其中，无机物主要是氢氧化镁、氢氧化铝，因需要大量添加该两种无机物才能达到 阻燃效果，使得无机物与PBT基体材料间相容性差，造成最终产品的物理机械性能下降很 大，难以满足实际应用要求。采用红磷阻燃体系虽然可以部分解决添加量大、产品性能下降 的问题，但是由于红磷阻燃剂制品着色性能差，特别是红磷热稳定性差，在与PBT混合加工 过程中产生大量的气味较大且有毒的气体，限制了红磷阻燃PBT的许多用途。针对上述情 况，磷氮系阻燃剂或有机次膦酸盐阻燃剂是目前无卤阻燃PBT较好的无卤阻燃剂之一。然 而，国内现有技术与少数国际大公司的高端产品相比仍然存在着一定的缺陷，主要是相比 漏电起痕指数（CTI)、耐热稳定性较低，因此，开发具有自主知识产权的无卤阻燃增强PBT 复合材料，具有重大应用价值和广阔发展空间。
[0005] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一目的在于提供一种新型无卤阻燃剂FRs，所述的无卤阻燃剂FRs主 要由FR1、FR2、FR3、FR4和FR5按照特定的比例混合得到，其中，FRl是一种耐热稳定性无 卤磷系阻燃剂，含四个季碳结构的高热稳定磷酸酯，具有较好的结炭性能，磷含量达20% 以上；FR2是一种三聚氰胺焦磷酸盐，属于无卤磷-氮系阻燃剂；FR3是一种树枝型无卤磷 氮系阻燃剂，属于超支化磷-氮系阻燃剂，具有一定的增韧性，三者具有很好的协同阻燃效 率；FR4是一种改善材料综合性能的聚醚酰亚胺，FR5是一种防熔滴和改善加工性能的添加 剂，FR4和FR5的加入能进一步提高无卤阻燃体系FRs阻燃PBT的抗熔滴性能和改善材料 的综合性能；这几种物质配合使用使得无卤阻燃体系具有较高的耐热稳定性和很好的阻燃 性能。
[0007] 本发明的第二目的在于提供一种无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，该材料是主要 由PBT、无碱玻璃纤维、无剛且燃剂FRs、CTI协效剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂、增容剂、增韧 剂制成。其中，无卤阻燃剂FRs有利于阻燃PBT工程塑料复合材料燃烧时生成的隔热层结 构多孔致密、隔绝物质与能量传递，有效的提高了无卤阻燃体系的阻燃性能；各成分协同配 合，制得的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料的阻燃性能、电气性能、耐热性能、机械性能、着 色性能等综合性能优越。
[0008] 本发明的第三目的在于提供一种所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料的制备 方法，该方法简单易行，制得无卤阻燃PBT工程塑料复合材料综合性能优越。
[0009] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010] 一种新型无卤阻燃剂FRs，主要由FR1、FR2、FR3、FR4和FR5按照重量比2. 6-2. 8: 0· 8-1. 2: 0· 4-0. 6: 0· 9-1. 1: 0· 05-0. 15 混合得到；
[0011] 其中，FRl结构如下：
【权利要求】
1. 一种新型无卤阻燃剂FRs，其特征在于，主要由FR1、FR2、FR3、FR4和FR5按照重量 比 2. 6-2. 8: 0? 8-1. 2: 0? 4-0. 6: 0? 9-1. 1: 0? 05-0. 15 混合得到；
2. 根据权利要求1所述的新型无卤阻燃剂FRs，其特征在于，所述无卤阻燃剂FRs由 FR1、FR2、FR3、FR4 和FR5 按照重量比 2. 7:1:0? 5:1:0? 1 混合得到； 其中，FR1 的熔点为 294-301°C，P%为 20. 24 ; FR3的熔融温度为101-103°C。
3. 包含权利1-2任一项所述FRs的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，主要 由以下成分制成，按重量份计， PBT 45?70 份 无碱玻璃纤维 20?32份 无卤阻燃剂FRs 10?23份 CTI协效剂 0 1-0.5份 抗氧剂 0.3?0.6份 润滑剂 0.3?0.8份 偶联剂 0.2?0.6份 增容剂 1?6份 增韧剂 1?12份。
4. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述PBT的特 性黏度为〇. 85-1. 20dl?g-1，相对密度为1. 30-1. 33,熔程为220?235°C，且所述PBT树脂 中端羧基含量< 30mol/t〇
5. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述无碱玻璃 纤维直径为4-17ym; 所述CTI协效剂优选为氧化钙。
6. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为 四[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯 基）丙酸正十八碳醇酯、N，N-双-[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基]己二胺、亚 磷酸三（2, 4-二叔丁基苯酯）、三甘醇双[3-(3_二叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）]丙烯腈 中的至少一种；所述抗氧剂优选为由四[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇 酯和亚磷酸三（2, 4-二叔丁基苯酯）按重量比为1:1. 5-2. 5组成。
7. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述润滑剂为 乙撑双脂肪酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；所述润滑剂优选为由季戊四醇硬脂 酸酯和乙撑双脂肪酸酰胺按重量比为1:1. 2-1. 5组成。
8. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述偶联剂为 Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述偶联剂 优选为Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述增容剂优选为ABS-g-MAH。
9. 根据权利要求3所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料，其特征在于，所述增韧剂为 乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯二元共 聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、邻苯二甲酸二烯丙酯-氯乙烯共 聚物中的至少一种。
10. 权利要求3-9任一项所述的无卤阻燃PBT工程塑料复合材料的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： (a) 、将除无碱玻璃纤维外的成分搅拌10-20min混合，搅拌转速为100-500r/min; (b) 、将混合好的成分经过双螺杆挤塑机熔融挤出造粒，加工条件为：双螺杆挤出机一 区温度200-210°C、二区温度210-230°C、三区温度210-230°C、四区温度210-230°C、五区温 度 200-220°C、六区温度 200-220°C、七区温度 200-220°C、八区温度 210-230°C; 其中，在双螺杆挤塑机的中段加入无碱玻璃纤维，所述无碱玻璃纤维经硅烷偶联剂浸 泡处理； 螺杆转速为350-500r/min。
【文档编号】C08K9/06GK104479353SQ201410799557
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】陈明军, 钟柳, 刘治国, 林羿成, 王小宁 申请人:西华大学