本發(fā)明涉及阻燃改性玻璃纖維，具體涉及一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、玻璃纖維(glass?fiber,gf)作為一種無機(jī)非金屬材料，以其卓越的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)性和良好的絕緣性能而聞名。這些特性使得玻璃纖維成為聚合物增強(qiáng)材料的理想選擇，可以顯著提高聚合物復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，玻璃纖維廣泛應(yīng)用于建筑、電子電器、交通運(yùn)輸、航空航天以及國防等多個領(lǐng)域，展現(xiàn)了其在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的重要價值。

2、聚合物材料由于含有大量的碳?xì)湓?，具有易燃的特性。?dāng)聚合物與玻璃纖維復(fù)合時，雖然機(jī)械性能得到了顯著提升，但在高溫環(huán)境下，聚合物熔體會浸潤至玻璃纖維表面并產(chǎn)生界面張力，這種現(xiàn)象被稱為“燭芯效應(yīng)”。具體來說，“燭芯效應(yīng)”指的是聚合物熔體通過玻璃纖維表面迅速浸潤、鋪展并流動至燃燒區(qū)域，進(jìn)一步加劇了聚合物復(fù)合材料的火災(zāi)危險性。因此，添加了玻璃纖維的聚合物復(fù)合材料在阻燃改性方面面臨著巨大挑戰(zhàn)，其開發(fā)和應(yīng)用也因此受到限制。

3、為了降低玻璃纖維增強(qiáng)聚合物材料的可燃性，目前較為普遍的解決辦法是在聚合物/gf復(fù)合材料中復(fù)配或大量添加阻燃劑來抑制“燭芯效應(yīng)”。然而，這種方法存在明顯的局限性：

4、1、力學(xué)性能下降：大量阻燃劑的添加往往會導(dǎo)致玻璃纖維增強(qiáng)聚合物材料的力學(xué)性能嚴(yán)重下降，使得玻璃纖維帶來的增益效果受到抑制。這對于那些對力學(xué)性能有嚴(yán)格要求的應(yīng)用領(lǐng)域來說是一個重大問題。

5、2、環(huán)保問題：部分阻燃劑在高溫下可能會釋放有害物質(zhì)，對人體健康和環(huán)境造成不利影響。

6、3、成本問題：大量添加阻燃劑會增加材料的成本，影響其經(jīng)濟(jì)性和市場競爭力。

7、因此，針對玻璃纖維進(jìn)行改性，在抑制“燭芯效應(yīng)”的同時，提高其力學(xué)性能，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt及其制備方法和應(yīng)用，在抑制材料“燭芯效應(yīng)”的同時，保證材料的力學(xué)性能。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，以質(zhì)量份計(jì)，包括pbt樹脂20～70份、gf-nh2-fr?15～30份、聚磷酸鹽2～5份、次磷酸鹽5～10份、增韌劑1～5份、阻燃協(xié)效劑0.1～1份、成核劑0.1～2份、潤滑劑0.1～2份、抗氧劑0.1～1份，gf-nh2-fr為利用阻燃劑對苯二酚改性苯基磷酰二氯改性的玻璃纖維。

3、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，gf-nh2-fr中，阻燃劑的添加量為10～15％。

4、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，pbt樹脂為pbt-kh2100、pbt-gx121(l2100)、pbt-th6100、pbt-kh2130中的至少一種，pbt樹脂的能夠融指數(shù)為0.1-100。

5、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，pbt樹脂為pbt-kh2100與pbt-th6100按照質(zhì)量比30～40：20～30復(fù)配而成。

6、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，聚磷酸鹽為三聚氰胺聚磷酸鹽，1％熱失重≥330℃；次磷酸鹽為二乙基次磷酸鋁。

7、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，增韌劑為乙烯共聚物類增韌劑；阻燃協(xié)效劑為無水硼酸鋅、硫化鋅、無水硼酸鋅、亞磷酸酯中的至少一種；成核劑為結(jié)晶成核劑；潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、白油、硅油、聚乙烯蠟、硅酮和酰胺蠟中的至少一種；抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010或抗氧劑1098。

8、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，gf-nh2-fr的制備方法，包括如下步驟：

9、s1、苯基磷酰二氯經(jīng)取代反應(yīng)，獲得對苯二酚改性苯基磷酰二氯fr-a；

10、s2、玻璃纖維的氨基化改性：將玻璃纖維gf分散于乙醇/水中，在高速攪拌下，加入氨基類偶聯(lián)劑，升溫反應(yīng)完成后，過濾、洗滌、干燥得到gf-nh2；

11、s3、阻燃改性玻璃纖維的制備：將gf-nh2分散于溶劑中，將fr-a加入至溶液中反應(yīng)，再將分散于乙醇的二胺滴加入混合溶液中繼續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)完成后，過濾、洗滌、干燥得到gf-nh2-fr。

12、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，以質(zhì)量份計(jì)，包括pbt-kh210030～40份、pbt-th6100?20～30份、gf-nh2-fr?15～30份、三聚氰胺聚磷酸鹽2～5份、二乙基次磷酸鋁5～10份、m-701?1～3份、無水硼酸鋅0.1～2份、成核劑p250?0.1～1份、潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.1～1份、抗氧劑168?0.1～1份、抗氧劑1010?0.1～1份。

13、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt的制備方法，包括如下步驟：

14、步驟一、聚磷酸鹽、次磷酸鹽、阻燃協(xié)效劑加入高速混料機(jī)中，在常溫下攪拌5～30min；

15、步驟二、在步驟一的混合物中，加入pbt樹脂、潤滑劑和抗氧劑，攪拌5～30min；

16、步驟三、步驟二的混合物，用雙螺桿擠出機(jī)擠出，擠出時的溫度為200～260℃，gf-nh2-fr通過側(cè)喂料喂入雙螺桿擠出機(jī)，再通過拉條和切粒的工藝，篩分脫水后制得阻燃增強(qiáng)pbt顆粒料。

17、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，步驟三中，主螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min，喂料頻率為10hz。

18、本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)際應(yīng)用時，本技術(shù)方案中，針對現(xiàn)有技術(shù)中的gf增強(qiáng)聚合物材料存在的“燭芯效應(yīng)”和力學(xué)性能無法兼顧的問題，本發(fā)明通過對玻璃纖維表面改性，將有機(jī)阻燃劑接枝于玻璃纖維表面，使得高溫下，gf復(fù)合材料在gf表面形成粘結(jié)炭層，增加其表面粗糙度，提高玻纖和阻燃對苯二甲酸乙二醇酯的相容性。從而達(dá)到在抑制“燭芯效應(yīng)”的同時還可增大gf/復(fù)合材料基體間界面的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)一步增強(qiáng)了體系阻燃性能的效果。在技術(shù)研發(fā)階段，阻燃改性玻璃纖維的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本技術(shù)方案的難點(diǎn)之一，需要在抑制“燭芯效應(yīng)”的同時，將阻燃劑緊密的枝接到玻璃纖維的表面，同時需要保證后續(xù)與pet的相容性。此外，在領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)玻纖改性增強(qiáng)pbt材料是將玻纖進(jìn)行氨基化處理，而本方案采用的方法是首次用無鹵阻燃劑fr-a接枝到氨基化玻纖的表面，克服了領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)偏見。

19、綜上，本技術(shù)方案的有益效果在于：

20、1、本技術(shù)方案通過gf進(jìn)行表面改性來消除或抑制“燭芯效應(yīng)”，增強(qiáng)阻燃性能；

21、2、本技術(shù)方案gf表面用具有一定分子鏈的無鹵阻燃劑改性后，還可提高玻纖和阻燃pbt的相容性；首次使用fr-a改性玻璃纖維，并對fr-a+玻璃纖維的結(jié)構(gòu)(連接方式)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；

22、3、本技術(shù)方案無鹵阻燃劑成炭效果極好，能夠相對較低溫自交聯(lián)成炭并且高溫下與聚合物材料熱解小分子交聯(lián)生成高熱穩(wěn)定性的炭層，“燭芯效應(yīng)”抑制效果佳，還能進(jìn)一步增強(qiáng)阻燃性能。

技術(shù)特征：

1.一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：以質(zhì)量份計(jì)，包括pbt樹脂20～70份、gf-nh2-fr?15～30份、聚磷酸鹽2～5份、次磷酸鹽5～10份、增韌劑1～5份、阻燃協(xié)效劑0.1～1份、成核劑0.1～2份、潤滑劑0.1～2份、抗氧劑0.1～1份，所述gf-nh2-fr為利用阻燃劑對苯二酚改性苯基磷酰二氯改性的玻璃纖維。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述gf-nh2-fr中，阻燃劑的添加量為10～15％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述pbt樹脂為pbt-kh2100、pbt-gx121(l2100)、pbt-th6100、pbt-kh2130中的至少一種，pbt樹脂的能夠融指數(shù)為0.1-100。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述pbt樹脂為pbt-kh2100與pbt-th6100按照質(zhì)量比30～40：20～30復(fù)配而成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述聚磷酸鹽為三聚氰胺聚磷酸鹽，1％熱失重≥330℃；次磷酸鹽為二乙基次磷酸鋁。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述增韌劑為乙烯共聚物類增韌劑；阻燃協(xié)效劑為無水硼酸鋅、硫化鋅、無水硼酸鋅、亞磷酸酯中的至少一種；成核劑為結(jié)晶成核劑；潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、白油、硅油、聚乙烯蠟、硅酮和酰胺蠟中的至少一種；抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010或抗氧劑1098。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：所述gf-nh2-fr的制備方法，包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt，其特征在于：以質(zhì)量份計(jì)，包括pbt-kh2100?30～40份、pbt-th6100?20～30份、gf-nh2-fr?15～30份、三聚氰胺聚磷酸鹽2～5份、二乙基次磷酸鋁5～10份、m-701?1～3份、無水硼酸鋅0.1～2份、成核劑p250?0.1～1份、潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.1～1份、抗氧劑168?0.1～1份、抗氧劑1010?0.1～1份。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃pbt的制備方法，其特征在于：步驟三中，主螺桿轉(zhuǎn)速為120r/min，喂料頻率為10hz。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及阻燃改性玻璃纖維技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃PBT及其制備方法和應(yīng)用，該阻燃改性玻纖增強(qiáng)阻燃PBT，以質(zhì)量份計(jì)，包括PBT樹脂20～70份、GF?NH<subgt;2</subgt;?FR?15～30份、聚磷酸鹽2～5份、次磷酸鹽5～10份、增韌劑1～5份、阻燃協(xié)效劑0.1～1份、成核劑0.1～2份、潤滑劑0.1～2份、抗氧劑0.1～1份，GF?NH<subgt;2</subgt;?FR為利用阻燃劑對苯二酚改性苯基磷酰二氯改性的玻璃纖維。本發(fā)明通過對阻燃PBT材料的組成及制備工藝的整體優(yōu)化，在抑制材料“燭芯效應(yīng)”的同時，保證了材料的力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉罡,胡志,羅慧靈,鐘志強(qiáng),王雨晨,石濤,龔小弟,唐恩,李博文,劉小林,葉淑英,周雷,呂強(qiáng),陳健,丁學(xué)良,簡瑞,彭勇,李福順,別明智,徐旭,楊森,蔡迪,龔天宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶科聚孚新材料有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19