一种PBT复合材料及其制备方法和应用与流程

一种pbt复合材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种pbt复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)是一种结晶速度快的热塑性聚酯，具有耐化学腐蚀、优良的机械强度、加工成型性好等优点，被广泛应用于汽车、电子电气等行业。随着人们防火安全意识的提高，在家电、电子电气等行业中阻燃已成必然需求。
3.现阶段pbt主要集中在以下研究领域：阻燃：目前无卤阻燃pbt成熟的阻燃体系是次磷酸盐复配三聚氰胺聚磷酸盐体系，两种阻燃剂复配使用能够缩减体系中阻燃剂的添加量，有效地节约原料，并且在制备过程中可提高材料的流动性和力学性能。但是，上述无卤阻燃剂在熔融的高温、剪切过程中会对树脂进行侵蚀，导致无卤阻燃pbt耐热氧老化性差，也会加剧翘曲缺陷。
4.增强：现有技术一般会添加玻璃纤维进行增强，但是玻纤增强pbt复合材料具有高翘曲的缺陷。为了改善高翘曲缺陷，主要是通过引入非结晶树脂如pc、abs、as树脂或大量填料来优化pbt材料的翘曲。但是，上述方法在无卤体系对材料的性能（尤其是力学性能）有较大幅度衰减。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种pbt复合材料，具有低翘曲的优点，并且减少对生产设备的腐蚀。
6.本发明的另一目的在于，提供上述pbt复合材料的制备方法。
7.本发明是通过以下技术方案实现的一种pbt复合材料，按重量份计，包括以下组分：pbt树脂
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35-50份；pet树脂
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5-10份；阻燃剂
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12-23份；扁平玻纤
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25-35份；碱式硫酸镁晶须
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1-5份；所述的阻燃剂选自次磷酸盐阻燃剂与三聚氰胺聚磷酸盐的复配，按重量比计，次磷酸盐阻燃剂：三聚氰胺聚磷酸盐=（5:1）~（1:1）。
8.优选的，按重量比计，次磷酸盐阻燃剂：三聚氰胺聚磷酸盐=（4:1）~（2:1）。
9.所述的pbt树脂的特性粘度范围是0.65~0.85dl/g，测试条件25℃。
10.所述的pet树脂的特性粘度范围是0.6~0.8dl/g，测试条件25℃。
11.所述的次磷酸盐阻燃剂选自二乙基次膦酸铝。
12.所述的扁平玻纤，宽为6-8微米，扁平比为3-4。扁平玻纤的直径切面，包括长轴和
短轴，长轴/短轴的比值即为扁平比。
13.为了改善材料的加工性，可以根据实际情况添加0-2份的抗氧剂、润滑剂。但本发明不限于抗氧剂和润滑剂的种类，抗氧剂可以是受阻酚类抗氧剂，具体可以是β（3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮。润滑剂可以是蜡类润滑剂。
14.本发明的pbt复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）：将阻燃剂、碱式硫酸镁晶须混合均匀，得到混合物；步骤（2）：将pbt树脂、pet树脂混合均匀，得到混合物；步骤（3）：将步骤（1）得到的混合物、步骤（2）得到的混合物、扁平玻纤分别通过喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒；步骤3）中，所述双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为200～230℃，二区温度为240～260℃，三区温度为235～255℃，四区温度为235～255℃，五区温度为235～255℃，六区温度为240～260℃，七区温度为240～260℃，八区温度为220～240℃，九区温度为220～240℃，十区温度为240～260℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200～450转/分钟。
15.本发明的pbt复合材料的应用，用于制备齿轮箱外壳、电力继电器外壳、电磁炉外壳等电子电气和家电部件。
16.本发明具有如下有益效果1. 本发明通过选用相比于pbt结晶度低、结晶速率慢的pet树脂，能够明显改善pbt复合材料高翘曲的缺陷。相比于abs、pc、asa等其他非结晶树脂具有更好的力学性能。
17.2. 通过添加碱式硫酸镁晶须能够吸收磷系阻燃剂释放出的酸性物质，明显改善磷系阻燃剂对pbt复合材料的侵蚀，改善高翘曲和对生产设备的腐蚀性。
18.3. 通过采用扁平玻纤能够进一步改善玻纤增强pbt复合材料高翘曲的缺陷。
19.4. 本发明通过对阻燃剂的复配比例优化，减少三聚氰胺聚磷酸盐氢离子的释放，能够实现减少对模具的腐蚀；同时降低三聚氰胺聚磷酸盐对pbt分子链的降解作用，从而能够减少翘曲。
附图说明
20.图1：腐蚀测试方法示意图。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
22.本发明所用原材料来源如下：pbt树脂1：特性粘度为0.8 dl/g（25℃），江苏仪征化纤pbt gx121j；pbt树脂2：特性粘度为0.7 dl/g（25℃），江苏仪征化纤pbt gx111；pet树脂1：特性粘度为0.67 dl/g（25℃），江苏仪征化纤pet fg600；pet树脂2：特性粘度为0.8dl/g（25℃），江苏仪征化纤pet bg80；
玻璃纤维a：扁平玻纤，宽为8微米，扁平比为4.0，泰山玻纤，tfg-3.0-t436；玻璃纤维b：扁平玻纤，宽为6微米，扁平比为3.0，巨石玻纤ecs3f-03-534a；玻璃纤维c：普通圆玻纤，直径13微米，ecs13-3.0-t436w，泰山玻纤。
23.二乙基次膦酸铝：德国科莱恩公司 exolit op1230；三聚氰胺聚磷酸盐：德国budenheim公司budit 3141；润滑剂：德国克莱恩，ped 521；碱式硫酸镁晶须：碱式硫酸镁晶须，松滋市弘林镁材股份有限公司；实施例和对比例pbt/pet复合材料的制备方法：将阻燃剂、碱式硫酸镁晶须混合均匀，得到混合物；步骤（2）：将pbt树脂、pet树脂混合均匀，得到混合物；步骤（3）：将步骤（1）得到的混合物、步骤（2）得到的混合物、扁平玻纤分别通过喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒；步骤3）中，所述双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为200～230℃，二区温度为240～260℃，三区温度为235～255℃，四区温度为235～255℃，五区温度为235～255℃，六区温度为240～260℃，七区温度为240～260℃，八区温度为220～240℃，九区温度为220～240℃，十区温度为240～260℃，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200～450转/分钟。
24.各项测试方法：（1）翘曲性：注塑100*100*1.5mm方板，方板的对角线长度为l=141mm，测量方板对角线翘起的最大高度a，warpage=a/l，方板翘曲越大，warpage值越大。
25.（2）阻燃性：注塑垂直燃烧样条，样条尺寸127*13*1.6mm，测试标准ul94。
26.（3）腐蚀性：腐蚀性通过取相同质量的塑料颗粒、相同质量铜片，放置于密闭容器中，30天后观察铜片表面腐蚀情况，分为-级，其中级为几乎无腐蚀，ii级为铜表面具有斑点状的腐蚀，级为铜表面的一部分斑点状腐蚀连接成片，级为片状腐蚀范围更大，表面具有成片的腐蚀斑纹，如说明书附图1。
27.表1：实施例1-7 pbt/pet复合材料各组分含量（重量份）及测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7pbt树脂140 4040404040pbt树脂2 40
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pet树脂18888888二乙基次膦酸铝13.513.51514.412913.5聚氰胺聚磷酸盐4.54.533.6694.5玻璃纤维a30303030303030碱式硫酸镁晶须3333333润滑剂0.20.20.20.20.20.2 翘曲性，mm0.0290.0320.0340.0310.0300.0330.030腐蚀性，级级级级级级级阻燃性v-0v-0v-0v-0v-0v-0v-0
由实施例1/3-6可知，优选次磷酸盐阻燃剂：三聚氰胺聚磷酸盐的重量比=4:1~2:1，翘曲率更低，并且对模具的腐蚀性更低。
28.表2：实施例8-11 pbt/pet复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
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实施例8实施例9实施例10实施例11pbt树脂140355040pet树脂1858 pet树脂2
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8二乙基次膦酸铝13.5813.513.5聚氰胺聚磷酸盐4.544.54.5玻璃纤维a 253530玻璃纤维b30
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碱式硫酸镁晶须3153润滑剂0.20.20.20.2翘曲性，mm0.0300.0280.0330.028腐蚀性，级级级级阻燃性v-0v-0v-0v-0由实施例1/10可知，碱式硫酸镁晶须的添加量升高会导致加重复合材料的翘曲性，因此碱式硫酸镁晶须的添加量不高于5份。
29.表3：对比例 pbt/pet复合材料各组分含量（重量份）及测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6对比例7pbt树脂140404040404040pet树脂188821388二乙基次膦酸铝13.5 13.513.513.515.756聚氰胺聚磷酸盐4.5 4.54.54.52.2512玻璃纤维a 303030303030玻璃纤维c30
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碱式硫酸镁晶须33 3333润滑剂0.20.20.20.20.20.20.2翘曲性，mm0.0580.0390.0370.0460.0480.0410.043腐蚀性，级级级级级级级阻燃性v-0hbv-0v-0v-0v-2v-2
由对比例1可知，普通的圆形玻纤的翘曲严重。
30.由对比例2与全部实施例可知，二乙基次膦酸铝/聚氰胺聚磷酸盐的复配阻燃体系能够明显改善翘曲缺陷。
31.由对比例3可知，碱式硫酸镁晶须能够明显改善复合材料对模具的腐蚀性。
32.由对比例4/5可知，pet树脂的添加量过高或过低也无法实现改善翘曲的特性。
33.由对比例6/7可知，二乙基次膦酸铝/聚氰胺聚磷酸盐的复配比不在本发明范围内时，反而会加重翘曲缺陷，对于模具的腐蚀性也更强，阻燃性也不足。