高強度碳纖維增強無鹵阻燃pbt復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法，所述復(fù)合材料由以下重量百分含量的各組分組成：PBT52.1～68.1%，無鹵阻燃劑15～20%，碳纖維10～30%，接枝型增韌改性劑2～4%，抗氧劑0.4%，潤滑分散劑0.5%。本發(fā)明還涉及前述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明是針對電器類產(chǎn)品對材料防電磁屏蔽要求的抗靜電及阻燃性能有特殊要求開發(fā)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的產(chǎn)品機械強度高，表面電阻達(dá)到10-2-106Ω，抗電磁屏蔽，無鹵環(huán)保達(dá)到UL-94V0，表觀優(yōu)良綜合性能優(yōu)異，特別適用于精密要求高的薄壁制件。
【專利說明】高強度碳纖維增強無南阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尼龍復(fù)合材料，尤其是涉及本發(fā)明涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PBT具有很好的機械強度、流動性好，特別適用于薄壁制件上的應(yīng)用。對于纖維增強PBT阻燃改性，傳統(tǒng)的溴銻體系阻燃效率高，性能保持率好，但易形成二次污染而逐漸被淘汰?，F(xiàn)代人類環(huán)保理念越來越強，無鹵阻燃劑是大勢所趨。紅磷阻燃劑雖然阻燃效率好但可能因阻燃劑析出造成制件腐蝕破壞的風(fēng)險，國外的無鹵阻燃劑綜合性能好但價格過高，限制了其使用。本發(fā)明采用復(fù)配的磷氮系阻燃劑，確定磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮比4:1的阻燃劑配方，達(dá)到最優(yōu)的阻燃效果。
[0003]抗靜電改性方面，添加低分子量抗靜電劑是最常見的抗靜電措施，這種改性材料主要是利用抗靜電劑在材料表面吸附的水分降低表面電阻率，因此耐久性差，不耐洗，對環(huán)境濕度的依賴性大，國外有學(xué)者在含有醚鍵的聚合物內(nèi)復(fù)合一定分量的金屬鹽溶膠，金屬離子和聚醚嵌段物的醚鍵配合，在其內(nèi)部形成離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高導(dǎo)電率，增強聚合物的導(dǎo)電能力，這兩種方法對材料的耐熱溫度和表面特性都有不同程度下降，不適用與增強增強材料。而經(jīng)炭黑、金屬填料改性的聚合物，雖能獲得比較好的永久性抗靜電性能，但往往添加量大，性能破壞大且加工困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]第一方面，本發(fā)明涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由以下重量百分含量的各組分組成:
[0007]PBT52.1 -68.1%，
[0008]無鹵阻燃劑15-20%，
[0009]碳纖維10-30%，
[0010]接枝型增韌改性劑 2-4%，
[0011]抗氧劑0.4%，
[0012]潤滑分散劑0.5%。
[0013]優(yōu)選地，所述PBT為普通注塑級樹脂，PBT樹脂的粘度為0.7-1.5Pa.S。
[0014]優(yōu)選地，所述無鹵阻燃劑為氮磷系復(fù)配型阻燃劑，其中:以氮磷系復(fù)配型阻燃劑質(zhì)量含量為100%計,磷≥30%,氮≥5%,磷與氮的質(zhì)量含量比為4:1。
[0015]優(yōu)選地，所述氮磷系復(fù)配型阻燃劑為次磷酸鹽與膨脹型磷氮系阻燃劑復(fù)配。
[0016]優(yōu)選地，所述次磷酸鹽為二乙基次磷酸鹽、乙基次磷酸鹽、乙基丁基次磷酸鹽中的一種或者幾種的混合物。
[0017]優(yōu)選地，所述膨脹型磷氮系阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、磷酸銨、磷腈、三嗪衍生物的一種或幾種的混合。
[0018]優(yōu)選地，所述碳纖維為改性短切碳纖維，其長度為4-7mm。
[0019]優(yōu)選地，所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量>250G.Pa。
[0020]優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑245。
[0021]優(yōu)選地，所述接枝型增韌改性劑為乙烯與辛烯接枝共聚物。
[0022]優(yōu)選地，所述潤滑分散劑為硅酮。
[0023]第二方面，本發(fā)明還涉及前述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，所述方法包 括如下步驟:
[0024](I)按照以下組分及重量百分比含量備料:
[0025]PBT52.1 -68.1%，
[0026]無鹵阻燃劑15-20%，
[0027]碳纖維10-30%，
[0028]接枝型增韌改性劑 2-4%，
[0029]抗氧劑0.4%,
[0030]潤滑分散劑0.5% ；
[0031](2)將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，碳纖維從側(cè)喂料口加入，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即可。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0033]( I)本發(fā)明采用復(fù)配的無鹵磷氮系阻燃劑，次膦酸鹽與膨脹型磷氮系阻燃劑按比例復(fù)配，最終磷> 30%，氮> 5%，磷氮質(zhì)量比4:1，達(dá)到最優(yōu)的阻燃效果，復(fù)配克服了國產(chǎn)單一無鹵阻燃劑阻燃效率低、耐溫差的劣勢，與國外熟知的無鹵阻燃劑相比，達(dá)到同等阻燃效果，成本更低。
[0034](2)本發(fā)明采用的經(jīng)特殊處理的碳纖維作為導(dǎo)電增強改性劑，與熱塑性樹脂具有良好的結(jié)合性，碳纖維具有質(zhì)輕、拉伸強度高、耐磨損、耐腐蝕、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特點本，與玻璃纖維相比，模量高3-5倍，是一種獲得高剛性和高強度尼龍材料的優(yōu)良增強材料。利用其導(dǎo)電性能，制備導(dǎo)電材料導(dǎo)電效率高機械性能高，傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑填料，炭黑與樹脂結(jié)合分散性不好，機械能差，易磨損脫落損害導(dǎo)電部件。
[0035](3)本發(fā)明是針對電器類產(chǎn)品對材料防電磁屏蔽要求的抗靜電及阻燃性能有特殊要求開發(fā)，本發(fā)明的產(chǎn)品表面電阻達(dá)到10_2-106Ω，抗電磁屏蔽，無鹵環(huán)保達(dá)到UL-94V0，機械強度高，表觀優(yōu)良綜合性能優(yōu)異，結(jié)合PBT良好的流動性能，特別適用于精密要求高的
薄壁制件。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]實施例1
[0038]本實施例涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0039]步驟1，按照表I中的組分及含量進(jìn)行備料:
[0040]其中:
[0041]PBT 為藍(lán)星 TH6100 ;
[0042]無鹵阻燃劑為二乙基次磷酸鹽與三聚氰胺氰尿酸鹽按5:1復(fù)配而成的氮磷系復(fù)合型阻燃劑，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比為4:1 ;
[0043]碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0044]接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物，優(yōu)選為阿克瑪公司AX8900 ；
[0045]抗氧劑為抗氧劑245 ；
[0046]潤滑分散劑為娃酮；
[0047]步驟2，將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0048]實施例2
[0049]本實施例涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0050]步驟1，按照表I中的組分及含量進(jìn)行備料:
[0051]其中:
[0052]PBT 為藍(lán)星 TH6100，
[0053]無鹵阻燃劑為乙基次磷酸鹽與三聚氰胺焦磷酸鹽按6:1復(fù)配而成的氮磷系復(fù)合型阻燃劑，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比為4:1 ;
[0054]碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0055]接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物，優(yōu)選為阿克瑪公司AX8900 ；
[0056]抗氧劑為抗氧劑245 ；
[0057]潤滑分散劑為硅酮。
[0058](2)將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0059]實施例3
[0060]本實施例涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0061]步驟1，按照表I中的組分及含量進(jìn)行備料:
[0062]其中:[0063]PBT 為藍(lán)星 TH6100
[0064]無鹵阻燃劑為乙基丁基次磷酸鹽與磷酸銨按6:1復(fù)配而成的氮磷系復(fù)合型阻燃劑，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比為4:1 ;
[0065]碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0066]接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物，優(yōu)選為阿克瑪公司AX8900 ；
[0067]抗氧劑為抗氧劑245 ；
[0068]潤滑分散劑為娃酮；
[0069]步驟2，將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0070]實施例4
[0071]本實施例涉及一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0072]步驟1，按照表I中的組分及含量進(jìn)行備料:
[0073]其中:
[0074]PBT 為藍(lán)星 TH6100
[0075]無鹵阻燃劑為二乙基次磷酸鹽與乙基次磷酸鹽的混合物與三聚氰胺氰尿酸鹽按6:1復(fù)配而成的氮磷系復(fù)合型阻燃劑，其中磷含量> 30%，氮含量> 5%，磷氮含量比為4:1 ;
[0076]碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0077]接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物，優(yōu)選為阿克瑪公司AX8900 ；
[0078]抗氧劑為抗氧劑245 ；
[0079]潤滑分散劑為硅酮；
[0080]步驟2，將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0081]對比例I-4
[0082]以下對比例均涉及PBT復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0083]步驟1，按照表2中的組分及含量進(jìn)行備料:
[0084]其中:
[0085]PBT 為藍(lán)星 TH6100 ;
[0086]無鹵阻燃劑為科萊恩0P1312 ；
[0087]抗氧劑為抗氧劑245 ；
[0088]潤滑分散劑為硅酮；
[0089]玻璃纖維為巨石集團(tuán)GF988A;
[0090]碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa ；
[0091]接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物，優(yōu)選為阿克瑪公司AX8900 ；[0092]步驟2，將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，然后控制雙螺桿擠出機的加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即得產(chǎn)品。
[0093]表I
[0094]
【權(quán)利要求】
1.一種高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料由以下重量百分含量的各組分組成: PBT52.1 -68.1%, 無鹵阻燃劑15-20%， 碳纖維10-30%, 接枝型增韌改性劑 2-4%， 抗氧劑0.4%, 潤滑分散劑0.5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述PBT為普通注塑級樹脂，PBT樹脂的粘度為0.7-1.5Pa.S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述無鹵阻燃劑為氮磷系復(fù)配型阻燃劑，其中:以氮磷系復(fù)配型阻燃劑質(zhì)量含量為100%計，磷≥30%，氮≥5%，磷與氮的質(zhì)量含量比為4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述氮磷系復(fù)配型阻燃劑為次磷酸鹽與膨脹型磷氮系阻燃劑復(fù)配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述次磷酸鹽為二乙基次磷酸鹽、乙基次磷酸鹽、乙基丁基次磷酸鹽中的一種或者幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述膨脹型磷氮系阻燃劑為三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽、磷酸銨、磷腈、三嗪衍生物的一種或幾種的混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為改性短切碳纖維，其長度為4-7mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其拉伸強度> 500kg/mm2，拉伸模量> 250G.Pa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑245。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述接枝型增韌改性劑為乙烯一丙烯酸甲酯一甲基丙烯酸縮水甘油酯無規(guī)三元共聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑分散劑為硅酮。
12.—種如權(quán)利要求1所述的高強度碳纖維增強無鹵阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (I)按照以下組分及重量百分比含量備料: PBT52.1 -68.1%, 無鹵阻燃劑15-20%， 碳纖維10-30%, 接枝型增韌改性劑 2-4%， 抗氧劑0.4%,潤滑分散劑0.5% ； (2)將上述原料放入高混機中混合3-5min后出料，得到混合物，碳纖維從側(cè)喂料口加入，然后控制雙螺桿擠出機的 加工溫度210-240°C，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)180-600轉(zhuǎn)/分，將混合物置于雙螺桿擠出機擠出造粒，即可。
【文檔編號】C08K5/5313GK103450642SQ201310342695
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】張強, 郭建鵬, 楊濤, 陳曉東 申請人:上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司