[发明专利]一种无卤阻燃PBT复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PBT 复合材料及其制备方法，具体地说是一种无卤阻燃 PBT 复合材料及其制备方法。

背景技术

对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 是由美国Celanese 公司在20 世纪70 年代开发并工业化生产的一类较新的热塑性工程塑料，具有结晶速度快、吸水率低、耐候性好、力学性能优良和突出的耐摩擦和耐磨耗特性而成为通用工程塑料中工业化最晚而发展速度最快的品种。PBT 是一种结晶线型饱和聚酯，常用于汽车、机械设备、电子电气制造业中。然而，PBT 材料也存在着阻燃性能差、缺口冲击强度低等缺点，限制了其在某些领域的应用。目前在PBT材料中添加聚四氟乙烯、聚丙烯酸五溴代苯酯或反应型阻燃剂，即引入具有阻燃效果的共聚单体，提高其阻燃性能。自从2003年欧盟公布的 WEEE 和 RoHS 指令，限制了卤素阻燃剂的使用后，无卤阻燃剂与传统的卤素阻燃体系相比，存在填充量大和机械性能较差等缺点，因此，如何利用市面上常用的玻璃纤维增强PBT机械性能和耐热性材料，并且如何选用合适的无卤阻燃剂，研制一种无卤阻燃的PBT复合材料是环境友好的绿色新材料的一个重要发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种反应速度快、综合性能好、阻燃效能高、环保安全的高机械性能无卤阻燃 PBT复合材料及其制备方法。

为解决以上技术问题，本发明的无卤阻燃PBT复合材料以下按质量百分比计算的组分制备得到：

PBT35% ~ 60%，

无卤阻燃剂18% ~ 25%，

无碱玻璃纤维 20% ~ 40%，

硅烷偶联剂 0.2% ~ 1.5%，

复合抗氧剂0.2% ~ 0.5%，

马来酸酐接枝 POE0.5% ~ 5%，

茂金属改性聚乙烯蜡0.3% ~ 1%，

其中，所述无卤阻燃剂为式（Ⅰ）及式（Ⅱ）所示物质的混合物，可优选质量比为1:1-5:1，

（Ⅰ），

（Ⅱ）。

进一步地，所述硅烷偶联剂是对端氢基聚硅氧烷进行聚醚改性制成的聚醚改性有机硅烷。

再进一步地，所述硅烷偶联剂是对端氢基聚硅氧烷用烯丙基缩水甘油醚进行聚醚改性制成的聚醚硅油。

再进一步地，所述端氢基聚硅氧烷由八甲基环四硅氧烷与四甲基二氢硅氧烷在浓硫酸催化下反应得到，且所述四甲基二氢硅氧烷的添加量为八甲基环四硅氧烷的8-16%（质量）。

再进一步地，所述烯丙基缩水甘油醚添加量为端氢基聚硅氧烷用量的12-20%（质量）。

进一步地，所述复合抗氧剂为2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和双（3,5-叔丁基-4-羟基苯基）硫醚的复配物，复合抗氧剂所用不同抗氧剂之间存在抗氧效果的协同作用，可使复合抗氧剂的抗氧效果更好。两者原则上可以任意比混合，优选质量比为2:1-6:1。

进一步地，所述茂金属改性聚乙烯蜡为PE4201或PE MA 4221，所述PE MA 4221中含MAH3%（质量）。

前述无卤阻燃PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）、准备各组分材料，并按比例称取；

（2）、将 PBT 在120℃~130℃下干燥4 ~ 6小时，含水率控制在 0.03% 以下，干燥后备用；

（3）、将干燥处理后的 PBT 与马来酸酐接枝 POE、复合抗氧剂、茂金属改性聚乙烯蜡加入搅拌桶中，搅拌使其充分混合；

（4）、将步骤(3)得的混合料加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼、挤出并造粒，挤出温度为200℃~260℃；

（5）、将步骤(4)挤出的粒料烘干后，再与无卤阻燃剂、无碱玻璃纤维和硅烷偶联剂充分混合，并将该混合料加入双螺杆挤出机中，进行二次熔融混炼、挤出并造粒，即得无卤阻燃 PBT 复合材料；

其中，所述硅烷偶联剂通过下述方法制备得到：

（A）、端氢硅油的制备

在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计的洁净反应容器中按比例加入八甲基环四硅氧烷、四甲基二氢硅氧烷、浓硫酸催化剂，在25-35℃下混和搅拌4-5h至反应结束，中和，水洗，油层分离，真空脱除低沸物杂质，得到淡黄色液体；

（B）、聚醚改性有机硅烷的制备

在带有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计的洁净反应容器中按比例加入端氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和铂催化剂，搅拌加热至75-85℃，反应至澄清状，减压除去低沸物及未反应的反应物，得到透明粘稠状液体。