低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料及制备方法

本公开涉及低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯(poly(butyleneterephthalate)，pbt)复合材料及其制备技术，尤其涉及一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料及制备方法。

背景技术：

1、玻纤增强pbt复合材料具有密度低、耐腐蚀性好、比刚度和比强度高、耐疲劳性好、尺寸稳定性高、电器绝缘性能好等优点，在汽车、家电、照明灯具、电子电器、线圈骨架、散热风扇、电器连接器等领域具有广泛的应用。然而，由于pbt树脂固有的易燃性导致玻纤增强pbt复合材料在火灾中的表现较差，这严重限制了其在对阻燃性能和力学性能要求较高的领域中的应用。目前，提高玻纤增强pbt复合材料阻燃性能最有效的方法之一是添加溴-锑复配体系阻燃剂。该体系阻燃效果好、添加量低、对材料的力学性能影响小，但由于其燃烧时产生溴化氢等有害物质，对人们的健康和环境都会造成极大的危害，且对材料的电性能影响很大，因此其应用范围越来越受到限制。然而由于玻璃纤维在pbt树脂中存在“烛芯效应”，为了获得高阻燃等级的无卤阻燃玻纤增强pbt复合材料，需要在复合材料中添加15％以上重量比的无卤阻燃剂，不但增加了成本，又大大降低了pbt复合材料的力学性能。

技术实现思路

1、本公开提供了一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料及制备方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料，所述复合材料由以下重量比的材质合成：

3、聚对苯二甲酸丁二酯pbt：50％-80％；

4、无卤阻燃改性玻纤：20％-50％。

5、在一些可执行的实施例中，所述无卤阻燃改性玻纤通过以下方式制备：

6、将3-6重量份的三聚氰胺氰尿酸盐(melamine cyanurate，mca)水溶胶加入到反应釜中，超声分散5-30分钟后，加入4-8重量份的偶联剂，再超声分散5-30分钟后，加入15-20重量份的二乙基次磷酸铝(aluminum diethylphosphinate，adp)，继续超声分散5-30分钟后，加入75-80重量份的玻纤，超声分散5-30分钟后，将溶剂蒸干得到无卤阻燃改性玻纤。

7、在一些可执行的实施例中，所述偶联剂包括：

8、铬络合物偶联剂、或钛酸酯偶联剂。

9、在一些可执行的实施例中，所述聚对苯二甲酸丁二酯pbt的重量比包括：52％、或56％、或59％、或61％、或63％、或67％、或69％、或70％、或71％、或75％。

10、在一些可执行的实施例中，所述无卤阻燃改性玻纤的重量比包括：22％、或25％、或28％、或31％、或35％、或38％、或41％、或43％、或45％、或48％。

11、根据本公开的第二方面，提供一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

12、将100重量份的pbt、25-100重量份的无卤阻燃改性玻纤混合后，在真空烘箱800℃-1000℃环境下干燥3小时以上，加入到双螺杆挤出机中，机筒温度为220℃-250℃，螺杆转速为200-300rp，共混时间为2-15min，挤出得到低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料。

13、在一些可执行的实施例中，所述无卤阻燃改性玻纤通过以下方式制备：

14、将3-6重量份的三聚氰胺氰尿酸盐水溶胶加入到反应釜中，超声分散5-30分钟后，加入4-8重量份的偶联剂，再超声分散5-30分钟后，加入15-20重量份的二乙基次磷酸铝，继续超声分散5-30分钟后，加入75-80重量份的玻纤，超声分散5-30分钟后，将溶剂蒸干得到无卤阻燃改性玻纤。

15、在一些可执行的实施例中，所述偶联剂包括：

16、铬络合物偶联剂、或钛酸酯偶联剂。

17、本公开的技术方案，通过先将阻燃体系中的三聚氰胺氰尿酸盐(melaminecyanurate，mca)和二乙基次磷酸铝(aluminum diethylphosphinate，adp)经过偶联剂处理后作用于玻纤，用这种工艺得到的无卤阻燃改性玻纤，一方面减少了阻燃剂分子间的聚集，另一方面又有效地把阻燃剂分子均匀地吸附在玻纤表面；当阻燃改性玻纤与pbt聚酯在挤出机中共混后，由于玻纤表面吸附较多的mca和adp分子，不再光滑，当玻纤增强pbt复合材料燃烧时，pbt树脂熔融后便不会沿着玻纤表面快速定向地流动到火焰区域，从而减弱了玻纤带来的“烛芯效应”，提高了阻燃剂的效率。本公开制备得到的无卤阻燃增强pbt复合材料，阻燃剂用量少，力学性能优异。在达到1.6mm垂直燃烧v-0阻燃等级的情况下，当无碱玻纤含量为30％，阻燃剂的用量只要6.5％adp+2.5％mca，其拉伸强度即可达到114mpa，弯曲强度达到172mpa，悬臂梁缺口冲击强度可达7.4kj/m2。本公开所用原料均已商品化，制备方法简单，易推广并实现工业化生产。

18、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述复合材料由以下重量比的材质合成：

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃改性玻纤通过以下方式制备：

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括：

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二酯pbt的重量比包括：52％、或56％、或59％、或61％、或63％、或67％、或69％、或70％、或71％、或75％。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃改性玻纤的重量比包括：22％、或25％、或28％、或31％、或35％、或38％、或41％、或43％、或45％、或48％。

6.一种权利要求1至5任一项所述的低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述无卤阻燃改性玻纤通过以下方式制备：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述偶联剂包括：

技术总结
本公开提供了一种低阻燃剂无卤增强聚对苯二甲酸丁二酯复合材料及制备方法，所述复合材料包括以下重量百分比含量的各组分：聚对苯二甲酸丁二酯PBT：50％‑80％；无卤阻燃改性玻纤：20％‑50％。本公开的无卤阻燃玻纤增强PBT复合材料使用无卤阻燃剂且阻燃剂用量少，同时在拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能指标上均取得较大的提高，可以广泛应用于对阻燃性能和力学性能要求都较高的领域。

技术研发人员：叶文卓,王剑峰,熊轶菁,卢成杨,王传东,周宇泽,邵张邵
受保护的技术使用者：宁波工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24