本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（pbt）是一種半結(jié)晶的熱塑性聚酯，其具有良好的耐熱性、耐候性和耐化學(xué)品性，同時(shí)兼具優(yōu)異的電氣性能，低的吸水性和良好的制品外觀等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于汽車、機(jī)械設(shè)備、電子電氣制造業(yè)中，這些行業(yè)對(duì)燃燒、安全性有嚴(yán)格的要求。長期以來，阻燃pbt使用的阻燃劑多為鹵系阻燃劑，如十溴二苯乙烷和溴化環(huán)氧樹脂等。鹵系阻燃劑存在以下缺點(diǎn)：易從材料表面析出，腐蝕模具，并能產(chǎn)生大量導(dǎo)電離子及碳粒沉積物，促使電流泄露，大大降低材料的相對(duì)漏電指數(shù)，而且在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒煙霧，因此阻燃pbt產(chǎn)品的無鹵化已成為各應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展必然趨勢(shì)。

中國專利201510309013.1公開了一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt材料，其記載了由季戊四醇雙磷酸密胺鹽、三聚氰胺尿酸鹽、次磷酸鋁、磷酸三苯酯組成的阻燃體系，但該阻燃體系所制備的復(fù)合材料熱穩(wěn)定性和加工性不足。

中國專利201410019072.0公開了一種低翹曲阻燃增強(qiáng)pbt繼電器專用料及用途，其記載了抗翹曲樹脂為sma、asa、abs、aes、as和acs中的一種或一種以上，但僅采用此種方案仍難以達(dá)到更優(yōu)異的低翹曲性能。

對(duì)于中小型散熱電子扇葉行業(yè)，所用的改性塑料除需滿足無鹵阻燃要求外，制品自身的動(dòng)平衡和薄壁化成型亦成為材料加工的另一首要解決重點(diǎn)。現(xiàn)行業(yè)內(nèi)仍沒有理想的改性塑料，其符合無鹵阻燃要求外兼具優(yōu)異力學(xué)性能及抗熱氧老化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料，其按重量份計(jì)包括以下原料組分：

pbt樹脂40~50份；

抗翹曲樹脂8~12份；

阻燃劑20~30份；

填充劑25~35份；

相容劑3~5份；

抗氧劑0.4~0.8份；

所述pbt樹脂的特性粘度為0.83-0.86dl/g，且樹脂基體包含的銅元素的含量與鈦元素的含量滿足式（i），

50ppm≤cu≤ti≤200ppm（i）

其中，cu表示pbt樹脂中所包含的銅元素的質(zhì)量比例，ti表示pbt樹脂中所包含的鈦元素的質(zhì)量比例。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抗翹曲樹脂為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抗翹曲樹脂在5kg條件下的熔融指數(shù)為10~50g/10min。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻燃劑是由二乙基次膦酸鋁和氧化鋅按質(zhì)量比為8:2混合而成的混合物。再進(jìn)一步地，所述二乙基次膦酸鋁的粒徑為20~50μm，所述氧化鋅的粒徑為50~200μm。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述填充劑是由玻璃纖維和硅灰石按質(zhì)量比為9:1混合而成的混合物。再進(jìn)一步地，所述玻璃纖維為扁平玻璃纖維，其截面短徑為0.5~20μm，截面長徑為1.5~200μm，扁平率為0.1~0.4。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述抗氧劑是由n，n'-雙-（3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾泛碗p（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯按質(zhì)量比為2:3混合而成的混合物。

一種如上所述的無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料的制備方法，其包括如下工藝步驟：將按原料重量份計(jì)pbt樹脂與相容劑、抗氧劑和抗翹曲樹脂混合均勻后從主喂料口加入到雙螺旋擠出機(jī)中，同時(shí)將填充劑和阻燃劑分別從不同的側(cè)喂料下料系統(tǒng)加入到雙螺旋擠出機(jī)中，后熔融共混擠出、造粒，得pbt復(fù)合材料成品。

本發(fā)明制備得的無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料專用于電子扇葉的制備，其制備得的電子扇葉產(chǎn)品本身同時(shí)滿足動(dòng)平衡和薄壁化的要求，且兼具優(yōu)異力學(xué)性能及抗熱氧老化性能。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明通過對(duì)所選樹脂的特性粘度、微量雜質(zhì)含量和熔融指數(shù)等因素的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，限定了具有特定要求的pbt樹脂和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯，確保了該復(fù)合材料具有優(yōu)異的薄壁加工特性和抗老化性能，并針對(duì)阻燃劑、氧化劑的組分配比及優(yōu)選，進(jìn)一步限定了無鹵阻燃體系的特定復(fù)配及抗氧劑體系的特定復(fù)配，從而賦予了該pbt復(fù)合材料優(yōu)異的抗熱氧老化性能。

（2）本發(fā)明采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯作為抗翹曲樹脂，不但可達(dá)到增流增韌的效果，而且通過此無定型共聚物的加入還可改變pbt樹脂的結(jié)晶行為從而降低復(fù)合材料的各向收縮異性，且結(jié)合采用特定長度和外貌的玻璃纖維和硅灰石作為填充劑，使得該復(fù)合材料具有優(yōu)異的流動(dòng)性，其在注塑成型過程中的后收縮顯著降低，具有優(yōu)異的低翹曲特性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，以便于所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員對(duì)本發(fā)明的理解。有必要在此特別指出的是，實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟練人員，根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的非本質(zhì)性的改進(jìn)和調(diào)整，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。同時(shí)下述所提及的原料未詳細(xì)說明的，均為市售產(chǎn)品；未詳細(xì)提及的工藝步驟或制備方法為均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝步驟或制備方法。

實(shí)施例1

一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料，其按重量份計(jì)包括以下原料組分：pbt樹脂44.7份、抗翹曲樹脂10.5份、阻燃劑16份、填充劑25份、相容劑3份和抗氧劑0.8份。

其中，所述pbt樹脂的特性粘度為0.84dl/g，pbt樹脂基體中銅元素的含量為70ppm，鈦元素的含量為180ppm；所述抗翹曲樹脂為在260℃/5kg條件下的熔融指數(shù)為22g/10min的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯；所述阻燃劑是由粒徑為30μm的二乙基次膦酸鋁和粒徑為120μm的氧化鋅按質(zhì)量比為8:2混合而成的混合物；所述填充劑是由截面短徑為2μm、截面長徑為80μm、扁平率為0.2的扁平玻璃纖維和硅灰石按質(zhì)量比為9:1混合而成的混合物；所述抗氧劑是由n，n'-雙-（3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾泛碗p（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯按質(zhì)量比為2:3混合而成的混合物。

制備方法：

將按原料重量份計(jì)pbt樹脂與相容劑、抗氧劑和抗翹曲樹脂混合均勻后從主喂料口加入到雙螺旋擠出機(jī)中，同時(shí)將填充劑和阻燃劑分別從不同的側(cè)喂料下料系統(tǒng)加入到雙螺旋擠出機(jī)中，后熔融共混擠出、造粒，得pbt復(fù)合材料成品。其中雙螺桿擠出機(jī)各加溫區(qū)溫度設(shè)定分別為：一區(qū)205～210℃，二區(qū)220～225℃，三區(qū)220~230℃，四區(qū)225～235℃，五區(qū)220～230℃，六區(qū)210~220℃，七區(qū)210～215℃，八區(qū)210～225℃，機(jī)頭225~235℃。

具體地，填充劑采用低速攪拌機(jī)混合均勻，攪拌工藝為：60r/min，攪拌時(shí)長1min；阻燃劑采用高速攪拌機(jī)混合均勻，攪拌工藝為：400r/min，攪拌時(shí)長1min；抗氧劑采用低速攪拌機(jī)混合均勻，攪拌工藝為：60r/min，攪拌時(shí)長2min。

對(duì)比例1

將實(shí)施例1中原料組分中的填充劑換作普通玻璃纖維，原料各組分配比及其與組分的具體選用不變，同時(shí)制備方法與實(shí)施例1相同。

對(duì)比例2

將實(shí)施例1中原料組分中的阻燃劑換作二乙基次膦酸鋁，抗氧劑換作β-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，原料各組分配比及其與組分的具體選用不變，同時(shí)制備方法與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例2

一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料，其按重量份計(jì)包括以下原料組分：pbt樹脂22份、抗翹曲樹脂9.5份、阻燃劑14份、填充劑30份、相容劑4份和抗氧劑0.5份。

其中，所述pbt樹脂的特性粘度為0.84dl/g，pbt樹脂基體中銅元素的含量為70ppm，鈦元素的含量為180ppm；所述抗翹曲樹脂為在260℃/5kg條件下的熔融指數(shù)為38g/10min的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯；所述阻燃劑是由粒徑為45μm的二乙基次膦酸鋁和粒徑為150μm的氧化鋅按質(zhì)量比為8:2混合而成的混合物；所述填充劑是由截面短徑為3μm、截面長徑為95μm、扁平率為0.3的扁平玻璃纖維和硅灰石按質(zhì)量比為9:1混合而成的混合物；所述抗氧劑是由n，n'-雙-（3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾泛碗p（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯按質(zhì)量比為2:3混合而成的混合物。

制備方法：

與實(shí)施例1的制備方法相同。

實(shí)施例3

一種無鹵阻燃增強(qiáng)pbt復(fù)合材料，其按重量份計(jì)包括以下原料組分：pbt樹脂39.9份、抗翹曲樹脂8份、阻燃劑13份、填充劑35份、相容劑3.5份和抗氧劑0.4份。

其中，所述pbt樹脂的特性粘度為0.84dl/g，pbt樹脂基體中銅元素的含量為70ppm，鈦元素的含量為180ppm；所述抗翹曲樹脂為在260℃/5kg條件下的熔融指數(shù)為12g/10min的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯；所述阻燃劑是由粒徑為45μm的二乙基次膦酸鋁和粒徑為200μm的氧化鋅按質(zhì)量比為8:2混合而成的混合物；所述填充劑是由截面短徑為2μm、截面長徑為90μm、扁平率為0.4的扁平玻璃纖維和硅灰石按質(zhì)量比為9:1混合而成的混合物；所述抗氧劑是由n，n'-雙-（3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺和雙（2，4—二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯按質(zhì)量比為2:3混合而成的混合物。

制備方法：

與實(shí)施例1的制備方法相同。

實(shí)施例4：性能測(cè)試

采用astm標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試力學(xué)性能；采用ul標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試阻燃性能；采用jjg62-2007所述塞尺來檢驗(yàn)成型品被測(cè)尺寸與水平面間隙來測(cè)試翹曲性能（每邊翹曲性能和四周邊翹曲性能）；采用180℃/500h的熱烘箱中進(jìn)行老化處理后進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試來測(cè)試抗熱氧老化性能。將實(shí)施例1~3和對(duì)比例1~2所制備得的pbt復(fù)合材料分別進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試，各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果如下表1所述。由測(cè)試結(jié)果可知，本發(fā)明所制備得的pbt復(fù)合材料兼具優(yōu)異的力學(xué)性能、阻燃特性、低翹曲性和抗熱氧老化性能。

上述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡與本發(fā)明類似的工藝及所作的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。