[发明专利]一种阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料具有质量轻，强度高，稳定性好、电绝缘性能好、耐老化性能好等优点，很大程度上代替了金属材料的使用，广泛应用于汽车、电子电器、机械设备、建筑等行业，但由于其阻燃性能差，给人们的生命财产带来巨大的威胁，从而限制了其发展。因此，提高高分子材料的阻燃性能是十分必要的。从阻燃剂的种类来看，主要分为含卤与无卤阻燃剂两类。因含卤阻燃剂添加少量就能达到极好的阻燃效果。因此，通常采用在高分子材料中填充含卤阻燃剂，来提升高分子材料的阻燃性能。含卤阻燃剂主要代表是含溴阻燃剂，如四氯苯醌，六溴苯，六溴二苯醚等等，虽然有较好的阻燃性能，但卤素元素在生物圈中不断循环，给生态环境和人的身体健康造成了极大的危害，除此之外，“电子电器设备中使用某些有害成分的指令(RoHS)”和“废弃电子设备指令(WEEE)”也限制了部分含卤阻燃剂的使用。因此，现在通常用的是无卤阻燃剂，比如无机填料Mg(OH)₂，有机填料磷系、含磷氮协同膨胀型阻燃剂等等。无卤阻燃剂主要代表是膨胀型阻燃剂(IFR)。其阻燃机理是：在热分解过程中，IFR中的酸源，碳源及气源相互协同作用，形成致密的炭化层，阻碍可燃物与氧气接触和限制燃烧空间，阻止高分子材料燃烧，从而提升高分子材料的阻燃性能。IFR的价格较贵，并且添加阻燃剂后，阻燃高分子材料力学性能降低，因此减少阻燃剂的使用并且提高阻燃高分子材料的力学性能成为当今研究阻燃剂的热点。

现有阻燃高分子材料的阻燃剂含量较高，力学性能较差，工业生产阻燃高分子材料的生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料及其制备方法，旨在解决现有阻燃高分子材料的阻燃剂含量较高，力学性能较差，工业生产阻燃高分子材料的生产成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料的制备方法，所述阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料的制备方法分别将白色粉末的膨胀型阻燃剂与颗粒状的聚对苯二甲酸丁二醇酯放在烘箱里干燥，按照质量比把PBT与IFR通过物理共混的方法混合均匀；用双螺杆挤出机和切粒机，制出不同膨胀型阻燃剂含量的大小均匀的聚对苯二甲酸丁二醇酯/膨胀型阻燃剂颗粒；然后通过平板硫化机平板硫化，得到不同浓度的阻燃剂板材；叠加板材，平板硫化得到阻燃剂浓度梯度分布高分子材料。先将膨胀型阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯分别在烘箱中干燥3个小时，按照质量比膨胀型阻燃剂0％～40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨胀型阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比和为100％。

进一步，所述双螺杆挤出机的温度为150-245℃。

进一步，所述烘箱中干燥3个小时。

进一步，所述通过平板硫化机平板硫化，按照层厚比分层，将每层叠加平板硫化；在每次平板硫化的过程中，保温时间为10-20min，排气次数3-5次，保压时间为2-4min，温度设定为245℃，压力设定为10Mpa。

进一步，按原料重量份数聚对苯二甲酸丁二醇酯60份至90份中加入玻璃纤维5份至10份、成核剂0.2份至0.3份、矿物填料20份至25份、增韧剂6份至8份。

进一步，加入玻璃纤维、成核剂、矿物填料和增韧剂的方法包括：

第一步，将所需量的成核剂加入水中配成质量百分比浓度为1％至5％的成核剂溶液；

第二步，把所需量的玻璃纤维放入成核剂溶液中进行浸泡，浸泡时间为6h，浸泡后将浸泡液和玻璃纤维放置在温度为80℃下蒸发、干燥至玻璃纤维中的含水量低于0.01％，得到成核剂包覆后的玻璃纤维；

第三步，将所需量的聚对苯二甲酸丁二醇酯在温度为150℃下干燥7h；

第四步，将干燥后的聚对苯二甲酸丁二醇酯、所需量的增韧剂和矿物填料在高混机中混合后加入双螺杆挤出机中，聚对苯二甲酸丁二醇酯、增韧剂和矿物填料在双螺杆挤出机中熔融后在双螺杆挤出机中加入成核剂包覆后的玻璃纤维，共混挤出，冷却，切粒得到玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯的复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种所述阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料的制备方法制备的阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料，所述阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料按照质量比包括：膨胀型阻燃剂0％～40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨胀型阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比和为100％。

本发明提供的阻燃剂浓度梯度分布的高分子材料及其制备方法具备以下优点：