本发明涉及一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料及其制备方法。
背景技术：
接线端子是为了方便导线的连接而应用的，它是一段封在绝缘塑料底座里面的圆柱形金属嵌片，两端都有孔可以插入导线，有螺丝用于紧固或者松开，比如两根导线，有时需要连接，有时又需要断开，这时就可以用端子把它们连接起来，并且可以随时断开，而不必把它们焊接起来或者缠绕在一起，使用方便快捷。
接线端子作为电气化进程必不可少的电气连接件，应用非常广泛，制造其绝缘底座的材料也非常有讲究。其中，把金属嵌片和绝缘底座内壁间的拉拔力做高就是一个材料制备难点。
拉拔力指的是在装配接线端子时，需要将圆柱形金属嵌片以同样的作用力冲击进入接线端子绝缘底座的圆柱孔中，然后，通过拉拔力测试仪将金属嵌件拔出，这时测得的力是拉拔力。拉拔力反应的是金属嵌片与绝缘底座之间连接的牢固程度，拉拔力越大，金属嵌件越不容易在装配、运输、使用过程中脱落，减少了安全隐患。产品要求绝缘底座上每个圆孔对应的拉拔力数值要大于10n。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)是一种结晶、线型饱和聚酯。它具有优异的力学、电学、耐化学腐蚀、易成型及吸湿率低、耐候等特点，是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。然而，纯pbt也存在着阻然性不好，缺口冲击强度低，收缩率大，热变形温度不高等缺点，从而限制其用于接线端子绝缘底座。通过对pbt进行增强、增韧、阻燃改性后，材料具有优秀的电性能和阻燃性能，同时具有一定韧性，可以避免在装配及过程中破坏，材料具有良好的流动性，可以保证薄壁制件及具有复杂结构的底座的加工。此外，改性pbt材料还具有高的尺寸稳定性，可以用作接线端子绝缘底座材料。
通过传统的增韧体系，譬如乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(ema)或马来酸酐接枝poe，其制备得到的增强阻燃pbt材料，虽然具有增韧效果明显的特点，但也存在韧性微调控困难的问题。针对于注塑成为接线端子绝缘底座时，拉拔力大的控制关键因素在于材料韧性要在合适范围内。传统增韧体系，要么韧性太好，导致圆孔内壁材料软，金属嵌件与内壁直间作用力小，要么韧性差，金属嵌件在冲击进入底座内壁时，内壁遭到破坏，导致金属嵌件与内壁直接作用力小。
cn105670241a公开了一种接线端子用增强pbt材料及其制备方法，制备得到的pbt材料具有良好的耐灼热丝性能，耐冲击性能好、阻燃效果好，综合性能良好且均衡的材料。但是，该技术方案中并没有涉及到组装过程中的拉拔力。cn106751593a公开了装订机电机安装座用pbt工程塑料及电机安装座，该技术方案是针对装订机电机安装座制备的pbt材料，得到的材料具有较低的介电常数和较低的损耗因子，阻燃性好，但其并没有提及拉拔力的相关测试。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，是由以下质量百分比的原料组成：
pbt树脂40～60％；
阻燃助剂10～20％；
增强材料20～35％；
增韧剂2～5％；
润滑剂0.2～1％；
抗氧化助剂0.2～1％。
pbt树脂的相对粘度为2.4～2.8。
阻燃助剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、六溴苯、四溴双酚a、四溴双酚a-双(2,3-二溴丙基)醚、八溴醚、十溴二苯醚、四溴双酚s-双(2,3-二溴丙基)醚、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯、双(2,3-二溴丙基)反丁烯二酸酯、三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的至少一种。
增强材料为直径是14～30微米的无碱玻璃纤维。
增韧剂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯中的至少一种。
润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、n,n'-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、铝酸酯、钛酸酯、石蜡中的至少一种。
抗氧化助剂为n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
这种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料的制备方法，是按上述的组成称取原料，混合，挤出，造粒，得到接线端子绝缘底座用增强阻燃pbt材料。
制备方法中，挤出为在双螺杆机挤出，双螺杆挤出机一区的温度为200～220℃，机头及其他各区的温度为220～240℃。
本发明的有益效果是：
本发明的具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料力学性能优异，制备的接线端子绝缘底座拉拔力高，在接线端子的装配、运输、使用过程中不容易脱落，杜绝了安全隐患。本发明的pbt材料制备方法工艺简单、投资少、能耗低、效率高，具有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，是由以下质量百分比的原料组成：
pbt树脂40～60％；
阻燃助剂10～20％；
增强材料20～35％；
增韧剂2～5％；
润滑剂0.2～1％；
抗氧化助剂0.2～1％。
优选的，一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，是由以下质量百分比的原料组成：
pbt树脂45～60％；
阻燃助剂15～20％；
增强材料20～30％；
增韧剂2～5％；
润滑剂0.2～0.8％；
抗氧化助剂0.2～0.8％。
优选的，pbt树脂为中低粘度的树脂，具体的相对粘度为2.4～2.8。
优选的，阻燃助剂为溴代三嗪、十溴二苯乙烷、六溴环十二烷、溴化聚苯乙烯、六溴苯、四溴双酚a、四溴双酚a-双(2,3-二溴丙基)醚、八溴醚、十溴二苯醚、四溴双酚s-双(2,3-二溴丙基)醚、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯、双(2,3-二溴丙基)反丁烯二酸酯、三氧化二锑、五氧化二锑、锑酸钠中的至少一种；进一步优选的，阻燃助剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪、溴化聚苯乙烯、八溴醚、三氧化二锑中的至少一种；再进一步优选的，阻燃助剂为十溴二苯乙烷、十溴二苯醚、溴代三嗪、三氧化二锑中的至少一种。
优选的，增强材料为直径是14～30微米的无碱玻璃纤维。
优选的，增韧剂为低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、线型低密度聚乙烯(lldpe)中的至少一种。
优选的，润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、n,n'-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、铝酸酯、钛酸酯、石蜡中的至少一种；进一步优选的，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、n,n'-乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
优选的，抗氧化助剂为n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺(抗氧剂1098)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)中的至少一种。
这种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料的制备方法，是按上述的组成称取原料，混合，挤出，造粒，得到接线端子绝缘底座用增强阻燃pbt材料。
优选的，制备方法中，挤出为在双螺杆机挤出，双螺杆挤出机一区的温度为200～220℃，机头及其他各区的温度为220～240℃。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例1：
一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，由以下质量配比的原料组成：
pbt树脂：47.6％；
十溴二苯乙烷：15％；
三氧化二锑：5％；
直径14微米无碱玻璃纤维：30％；
ldpe：2％；
硬脂酸钙：0.2％；
n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺：0.1％；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：0.1％。
按上述组分及配比准备原料，将混合好的物料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒，得到实施例1具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料。其中，造粒过程中，双螺杆挤出机一区温度为200-220℃，机头及其它各区温度为220-240℃。
实施例2：
一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，由以下质量配比的原料组成：
pbt树脂：53％；
溴代三嗪：18％；
直径20微米无碱玻璃纤维：25％；
hdpe：3％；
n,n'-乙撑双硬脂酰胺：0.4％；
四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：0.2％；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：0.4％。
按上述组分及配比准备原料，将混合好的物料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒，得到实施例2具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料。其中，造粒过程中，双螺杆挤出机一区温度为200-220℃，机头及其它各区温度为220-240℃。
实施例3：
一种具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料，由以下质量配比的原料组成：
pbt树脂：58.4％；
十溴二苯醚：10％；
三氧化二锑：5％；
直径28微米无碱玻璃纤维：20％；
lldpe：5％；
硬脂酸锌：0.8％；
β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯：0.4％；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：0.4％。
按上述组分及配比准备原料，将混合好的物料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒，得到实施例3具有高拉拔力的接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料。其中，造粒过程中，双螺杆挤出机一区温度为200-220℃，机头及其它各区温度为220-240℃。
对比例1：
作为对比的阻燃增强pbt材料，由以下质量配比的原料组成：
pbt树脂：47.6％；
十溴二苯乙烷：15％；
三氧化二锑：5％；
直径14微米无碱玻璃纤维：30％；
poe-g-mah：2％；
硬脂酸钙：0.2％；
n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺：0.1％；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：0.1％。
按上述组分及配比准备原料，将混合好的物料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒，得到对比例1的pbt材料。其中，造粒过程中，双螺杆挤出机一区温度为200-220℃，机头及其它各区温度为220-240℃。
对比例2：
作为对比的阻燃增强pbt材料，由以下质量配比的原料组成：
pbt树脂：47.6％；
十溴二苯乙烷：15％；
三氧化二锑：5％；
直径14微米无碱玻璃纤维：30％；
ema：2％；
硬脂酸钙：0.2％；
n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺：0.1％；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：0.1％。
按上述组分及配比准备原料，将混合好的物料加入双螺杆挤出机，挤出、造粒，得到对比例2的pbt材料。其中，造粒过程中，双螺杆挤出机一区温度为200-220℃，机头及其它各区温度为220-240℃。
对实施例1～3以及对比例1～2的pbt材料进行拉拔力测试，测试标准为企业标准，具体测试条件如下：用质量为5kg的重锤，从垂直距离金属嵌件20cm高处，以1m/s的速度将9个圆柱状金属嵌件分别冲击进入固定的绝缘底座的9个圆柱孔中，5s后，用拉拔力测试仪夹紧金属嵌件，拔出金属嵌件。具体的测试结果如表1所示。
表1实施例1～3和对比例1～2的性能测试数据
由表1可知，实施例1-3制备的阻燃增强pbt材料具有拉拔力高的优点，每个孔的拉拔力均大于10n。与对比例1～2的相比，实施例1～3各孔的平均拉拔力比对比例的提高约30％。
对于如何提高接线端子绝缘底座用阻燃增强pbt材料的拉拔力，本发明申请人尝试过多种方法，包括通过改变润滑剂降低表面摩擦系数、改变玻纤含量控制收缩率，改变玻纤粗细等，但其效果都不好。通过本发明创造性的采用聚乙烯增韧体系来解决韧性调控的问题，一方面通过改变增韧剂用量，可以精确的调节材料的韧性在很小范围内变动，这样可以使金属嵌片与底座圆孔之间的作用力达到刚刚好，满足客户需求，良品率可达100％。另一方面，采用聚乙烯增韧体系降低了材料成本。