本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料，其尺寸穩(wěn)定性好,絕緣性佳，耐油,成型加工性能比較好，但是其燃點(diǎn)低,這大大限制了它在一些領(lǐng)域上的應(yīng)用。Al(OH)3作為阻燃、抑煙、熱穩(wěn)定性高的無(wú)機(jī)阻燃劑正日益引起關(guān)注。常溫合成的Al(OH)3顆粒比較細(xì)小，尺寸在50nm-100nm之間，沉淀性能差。
如何提高Al(OH)3的性能以提高PBT的物理性能和阻燃性能方面，在相關(guān)文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法，以提高PBT復(fù)合材料的物理性能和阻燃性能。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種阻燃PBT復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
其中經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為1-4：3-12。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為100-140：2-4。
所述協(xié)同阻燃劑為微膠囊紅磷、三聚氰胺氰尿酸鹽或鐵蒙脫土中的一種。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯中的一種或多種。
上述任一項(xiàng)所述的阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)稱(chēng)取80份-100份的PBT、50份-70份經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、3份-8份的協(xié)同阻燃劑、0.1份-0.5份抗氧劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料。
所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度190～210℃，二區(qū)溫度230～270℃，三區(qū)溫度230～270℃，四區(qū)溫度230～270℃，五區(qū)溫度230～270℃，六區(qū)溫度230～270℃，機(jī)頭溫度230～270℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。
本發(fā)明的有益效果是：
本技術(shù)方案是將AlBr3與NaOH在160-200℃熱處理下制備Al(OH)3，在反應(yīng)體系中可維持比較小的離子積，使溶液的過(guò)飽和度較低，有利于形成粒徑較大的產(chǎn)物，使Al(OH)3的沉淀性能好，并提高Al(OH)3的分散性。
Al(OH)3表面含有大量的羥基，容易引起粒子間的團(tuán)聚。為了提高Al(OH)3的分散性能，可以利用表面活性劑對(duì)Al(OH)3進(jìn)行表面改性。表面活性劑通常具有靜電斥力和空間位阻穩(wěn)定作用，將表面活性劑PEG2000應(yīng)用于制備Al(OH)3中，可有效地減少粒子間的團(tuán)聚,相比市售的阻燃劑Al(OH)3，制得的PBT復(fù)合材料物理性能和阻燃性能更好。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下的實(shí)施例僅是示例性的，僅能用來(lái)解釋和說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能解釋為是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
本發(fā)明各實(shí)施例中所用的原料及制造商如下：
PBT(型號(hào)2002U)，日本寶理；Al(OH)3，山東淄博吉領(lǐng)工貿(mào)；NaOH，滄州劉氏化工；AlBr3，山東淄博祥特來(lái)化工；PEG2000，海安石油化工；抗氧劑(型號(hào)Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；MPR，河南科威阻燃新材料；MCA，合肥皖燃新材料科技有限公司；Fe-OMMT，浙江豐虹新材料。
本發(fā)明各實(shí)施例所用的測(cè)試儀器如下：
ZSK30型雙螺桿擠出機(jī)，德國(guó)W&P公司；JL-1000型拉力試驗(yàn)機(jī)，廣州市廣才實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)；HTL900-T-5B型注射成型機(jī)，海太塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)；XCJ-500型沖擊測(cè)試機(jī)，承德試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)；QT-1196型拉伸測(cè)試儀，東莞市高泰檢測(cè)儀器有限公司；QD-GJS-B12K型高速攪拌機(jī)，北京恒奧德儀器儀表有限公司。
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N阻燃PBT復(fù)合材料，由以下重量份的組分制成：
其中經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為1-4：3-12。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為100-140：2-4。
所述協(xié)同阻燃劑為微膠囊紅磷(MPR)、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)或鐵蒙脫土(Fe-OMMT)中的一種。
所述抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯(I rganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(I rganox1010)或1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲基)苯(I rganox1330)中的一種或多種。
上述任一項(xiàng)所述的阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
1)稱(chēng)取80份-100份的PBT、50份-70份經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、3份-8份的協(xié)同阻燃劑、0.1份-0.5份抗氧劑混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料。
所述步驟2)具體為：將步驟1)中得到的混合料投入到雙螺桿擠出機(jī)的料斗中擠出造粒，其中，所述雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，一區(qū)溫度190～210℃，二區(qū)溫度230～270℃，三區(qū)溫度230～270℃，四區(qū)溫度230～270℃，五區(qū)溫度230～270℃，六區(qū)溫度230～270℃，機(jī)頭溫度230～270℃；螺桿轉(zhuǎn)速200～260r/min。
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備
制備例1
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為1：3。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
其中水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為100：2。
制備例2
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為1：12。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為100：4。
制備例3
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為1：8。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為100：3。
制備例4
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為4：3。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為140：2。
制備例5
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為4：12。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為140：4。
制備例6
經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3的制備方法，包括以下步驟：
1)將AlBr3和NaOH進(jìn)行混合，然后將混合液經(jīng)過(guò)濾、洗滌后配制成懸浮液；所述AlBr3和所述NaOH的質(zhì)量比為4：9。
2)將步驟1)中的懸浮液經(jīng)過(guò)水熱處理后冷卻至室溫，加入表面活性劑聚乙二醇2000(PEG2000)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌后經(jīng)過(guò)干燥得到經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3。
所述水熱處理溫度為160-200℃，時(shí)間為4-6小時(shí)。
步聚2)中的懸浮液與聚乙二醇2000的質(zhì)量比為140：3。
實(shí)施例1
1)稱(chēng)取80份的PBT、50份制備例1至6中任一制備例所制得的經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、3份的協(xié)同阻燃劑MPR、0.1份Irganox1010混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料P1。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為190℃，第二溫度區(qū)的溫度為230℃，第三溫度區(qū)的溫度為230℃，第四溫度區(qū)的溫度為230℃，第五溫度區(qū)的溫度為230℃，第六溫度區(qū)的溫度為230℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。
實(shí)施例2
1)稱(chēng)取100份的PBT、70份制備例1至6中任一制備例所制得的經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、8份的協(xié)同阻燃劑MCA、0.2份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份Irganox1330混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料P2。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為210℃，第二溫度區(qū)的溫度為270℃，第三溫度區(qū)的溫度為270℃，第四溫度區(qū)的溫度為270℃，第五溫度區(qū)的溫度為270℃，第六溫度區(qū)的溫度為270℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為270℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。
實(shí)施例3
1)稱(chēng)取90份的PBT、60份制備例1至6中任一制備例所制得的經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、5.5份的協(xié)同阻燃劑Fe-OMMT、0.2份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料P3。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為200℃，第二溫度區(qū)的溫度為250℃，第三溫度區(qū)的溫度為250℃，第四溫度區(qū)的溫度為250℃，第五溫度區(qū)的溫度為250℃，第六溫度區(qū)的溫度為250℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為230r/min。
實(shí)施例4
1)稱(chēng)取100份的PBT、50份制備例1至6中任一制備例所制得的經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、5份的協(xié)同阻燃劑MCA、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox1330混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料P4。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為195℃，第二溫度區(qū)的溫度為240℃，第三溫度區(qū)的溫度為240℃，第四溫度區(qū)的溫度為240℃，第五溫度區(qū)的溫度為240℃，第六溫度區(qū)的溫度為240℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min。
實(shí)施例5
1)稱(chēng)取90份的PBT、60份制備例1至6中任一制備例所制得的經(jīng)過(guò)處理的Al(OH)3、6份的協(xié)同阻燃劑MPR、0.1份Irganox1010、0.3份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料P5。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為190℃，第二溫度區(qū)的溫度為245℃，第三溫度區(qū)的溫度為245℃，第四溫度區(qū)的溫度為245℃，第五溫度區(qū)的溫度為245℃，第六溫度區(qū)的溫度為245℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為245℃，螺桿轉(zhuǎn)速為250r/min。
對(duì)比例1
1)稱(chēng)取100份的PBT、60份市售的Al(OH)3、6份的協(xié)同阻燃劑MCA、0.1份Irganox1010、0.1份Irganox168混合并攪拌均勻，得到混合料；
2)將步驟1)中得到的混合料擠出造粒，即得到PBT復(fù)合材料D1。
其中，雙螺桿擠出機(jī)包括順次排布的六個(gè)溫度區(qū)，第一溫度區(qū)的溫度為190℃，第二溫度區(qū)的溫度為250℃，第三溫度區(qū)的溫度為250℃，第四溫度區(qū)的溫度為250℃，第五溫度區(qū)的溫度為250℃，第六溫度區(qū)的溫度為250℃，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為220r/min。
性能測(cè)試：
將實(shí)施例1－5與對(duì)比例1制備的PBT合金材料按相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分別測(cè)試其拉伸強(qiáng)度、懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度與彎曲模量、阻燃等級(jí)，其測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)如下表1所示：
表1各實(shí)施例及對(duì)比例產(chǎn)品性能測(cè)試
從上表可以看出，實(shí)施例1-5與對(duì)比例1相比，拉伸強(qiáng)度、懸臂梁沖擊強(qiáng)度、阻燃等級(jí)均有提高，這大大擴(kuò)展了PBT復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠滿(mǎn)足IT、通訊、電子、汽車(chē)等領(lǐng)域?qū)こ碳囊蟆?/p>
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的描述，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而在客觀上存在無(wú)限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。