一種用于led鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫沖擊增強(qiáng)阻燃pbt復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于改性塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于LED鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫沖 擊增強(qiáng)阻燃PBT復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（以下簡(jiǎn)稱PBT)是一種結(jié)晶型線形飽和聚酯樹(shù)脂。PBT在 工業(yè)中的一些應(yīng)用實(shí)例顯示出其在某些方面無(wú)可替代的優(yōu)越性，現(xiàn)它已成為繼聚酰胺（PA) 和聚碳酸酯（PC)之后的第三大通用工程塑料，并在許多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
[0003] 近五年來(lái)，LED照明產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊，處于滲透率從15%到60%的高速發(fā)展階 段。LED燈在使用過(guò)程中約有70%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致工作溫度過(guò)高，進(jìn)而導(dǎo)致芯片老 化、光效能衰減和使用壽命縮短等問(wèn)題。這些問(wèn)題對(duì)用于LED的材料特別是基座和燈杯提 出了散熱性高的要求。在LED發(fā)展的早期階段，基座和燈杯主要由壓鑄鋁制造，存在成本 高、生產(chǎn)效率低和電絕緣性差的問(wèn)題。隨著LED照明系統(tǒng)的快速發(fā)展，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯 復(fù)合材料以成本低、易加工制造等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸用于生產(chǎn)該系統(tǒng)的某些組件，主要包括 燈頭、燈杯、燈罩等，其中，燈杯材料占用量的絕大多數(shù)。但PBT等復(fù)合塑料存在導(dǎo)熱能力差 的缺陷。為解決這一問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了鋁塑復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案將塑料和鋁兩者的優(yōu)勢(shì)相 結(jié)合，其中鋁負(fù)責(zé)傳熱，而塑料發(fā)揮易成型加工和絕緣性好的優(yōu)點(diǎn)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)件替代傳 統(tǒng)鑄鋁制件已成為現(xiàn)階段LED的主流趨勢(shì)。然而，鋁塑復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)用的PBT材料提出了 更高的要求，除了須傳統(tǒng)增強(qiáng)增韌PBT復(fù)合材料所具有的高韌性和高強(qiáng)度等性質(zhì)外，要求 具有優(yōu)異的耐高低溫沖擊沖擊性能，也就是說(shuō)，鋁塑復(fù)合結(jié)構(gòu)件在經(jīng)歷500個(gè)周期冷熱交 替循環(huán)后，不能出現(xiàn)開(kāi)裂和剝落的現(xiàn)象?，F(xiàn)有PBT改性技術(shù)多集中在高韌性、高強(qiáng)度和阻燃 性能等方面，如采用玻纖、增韌劑、復(fù)配阻燃劑、抗靜電劑等制備具有高抗沖、高阻燃、抗靜 電等功能性的 PBT 復(fù)合材料（CN201110138967. 2，CN201210370680. 7，CN201210372599. 2)。 然而，這些復(fù)合材料均未考慮與鋁基材的粘結(jié)性，當(dāng)這些復(fù)合材料用于制備鋁塑結(jié)構(gòu)件時(shí)， 在冷熱交替作用下很容易出現(xiàn)開(kāi)裂和剝落等現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的首要目的在于設(shè)計(jì)提供一種用于LED鋁塑結(jié) 構(gòu)件的耐高低溫沖擊增強(qiáng)阻燃PBT復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料通過(guò)在復(fù)合體系中引入含 有胺基和羧基的松香胺類增粘劑以及多巴胺類仿生貽貝膠黏劑，同時(shí)選用具有環(huán)氧和酸酐 等基團(tuán)的增韌劑，通過(guò)增粘劑和增韌劑的基團(tuán)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)PBT復(fù)合材料與鋁基材表面的化學(xué) 鍵連接，大大提高兩者的結(jié)合力，克服了現(xiàn)有技術(shù)制備的復(fù)合材料用于鋁塑復(fù)合結(jié)構(gòu)件時(shí) 與鋁基材粘結(jié)力不夠的問(wèn)題，在高低溫沖擊下出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落等問(wèn)題，制備了高性能PBT復(fù) 合材料，促進(jìn)了 PBT材料在LED中的應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述用于LED鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫沖擊增強(qiáng)阻燃 PBT復(fù)合材料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于LED鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫 沖擊增強(qiáng)阻燃PBT復(fù)合材料，由以下組分按質(zhì)量分配比而成：PBT40~70份，復(fù)合增韌劑 10-20份，阻燃劑6-15份，短切玻纖20-30份，松香胺類增粘劑和多巴胺類仿生貽貝膠黏劑 1~4份，潤(rùn)滑劑0-0. 6份，抗氧劑0. 1-0. 5份。
[0007] 所述的復(fù)合增韌劑由馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-辛烯共聚物）、乙烯-丙烯酸甲酯-甲 基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物、馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-丙烯-二烯三元共聚物）共聚物、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、馬來(lái)酸酐接枝（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）、衣康酸接 枝（乙烯-辛烯共聚物）中的兩種或三種；兩種復(fù)合增韌劑的質(zhì)量比例范圍為1:5~5:1， 三種復(fù)合增韌劑中每種增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為10~70。
[0008] 所述的阻燃劑為三氧化二銻和溴化聚苯乙烯的以質(zhì)量配比為1:3的混合物。
[0009] 所述的短切玻纖為長(zhǎng)度為4~30mm。
[0010] 所述的松香胺類增粘劑和多巴胺類仿生貽貝膠黏劑為松香酸、松香胺或多巴胺中 的至少一種。
[0011] 上述的用于LED鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫沖擊增強(qiáng)阻燃PBT復(fù)合材料的制備方法， 包括以下工藝步驟：
[0012] 1)將PBT與復(fù)合增韌劑、阻燃劑、短切玻纖、松香胺類增粘劑和多巴胺類仿生貽貝 膠黏劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑混合；
[0013] 2)混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出得到復(fù)合材料。
[0014] 步驟1)中所述的混合采用高速混合機(jī)混合，攪拌轉(zhuǎn)速400~800轉(zhuǎn)/min，物料溫 度 40-80 °C。
[0015] 步驟2)中的擠出溫度215-255°C，螺桿轉(zhuǎn)速200-500轉(zhuǎn)/min。
[0016] 本發(fā)明的用于LED鋁塑結(jié)構(gòu)件的耐高低溫沖擊增強(qiáng)阻燃PBT復(fù)合材料不僅具有 優(yōu)良的缺口沖擊韌性、較高的剛度、優(yōu)良的耐熱性能和高阻燃性能，還具有與鋁表面優(yōu)異 的粘結(jié)性能以及耐高低溫沖擊冷熱沖擊性能，以其制備的LED鋁塑結(jié)構(gòu)件經(jīng)冷熱交替沖擊 (_40°C -KKTC各半小時(shí)）500次循環(huán)周期后，不發(fā)生任何開(kāi)裂和脫落情況，可用于制作高性 能LED燈用基座及外殼。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] 1)本發(fā)明所制備的PBT復(fù)合材料中采用具有酸酐、酸、環(huán)氧等活性基團(tuán)的彈性體 復(fù)合增韌劑，其中乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物、馬來(lái)酸酐接枝 (乙烯-丙烯-二烯共聚物）、馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-辛烯共聚物）和衣康酸接枝（乙烯-辛 烯共聚物）等是典型的相容劑組分，這些增韌劑不僅與PBT相容性好，還能與鋁基材表面形 成強(qiáng)相互作用，此外，松香胺類增粘劑和多巴胺類仿生貽貝膠黏劑中的胺基或羧基與相容 劑中的環(huán)氧基團(tuán)或酸酐基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)PBT復(fù)合材料與鋁基板的相互作用，特 別是多巴胺類仿生貽貝膠黏劑，其胺基與增韌劑形成化學(xué)鍵，另一端與鋁基板形成化學(xué)連 接，從而大大提高PBT復(fù)合材料與鋁基材的粘結(jié)力。
[0019] 2)本發(fā)明中所制備的PBT復(fù)合材料中采用玻纖，阻燃劑等來(lái)增強(qiáng)和提供阻燃性 能，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的高性能化。
[0020] 3)采用共混、擠出造粒的方案制備復(fù)合材料，工藝簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0021] 4)復(fù)合材料具有高韌性、高耐冷熱沖擊等特性，同時(shí)具有高流動(dòng)性、易注塑加工等 性質(zhì)，大大拓寬了其應(yīng)用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023] 比較例1 :
[0024] 將PBT、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，阻燃劑、短切玻纖、潤(rùn)滑劑和抗氧劑以質(zhì)量分?jǐn)?shù) 比為54:15:10:20:0. 5:0. 5混合，在高速混合機(jī)中以500轉(zhuǎn)/min，60°C下混合3min，混合料 經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)下熔融擠出、造粒。
[0025] 比較例2
[0026] 將將PBT、馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-丙烯-二烯三元共聚物）、阻燃劑、短切玻纖、潤(rùn) 滑劑和抗氧劑以質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為54:15:10:20:0. 5:0. 5混合，在高速混合機(jī)中以500轉(zhuǎn)/min， 60°C下混合3min，混合料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)在215°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)下熔融擠出、造粒。 [00 27] 實(shí)施例1
[0028] 將PBT、馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-丙烯-二烯三元共聚物）和乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物混合（質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例為1 :1)、阻燃劑、短切玻纖、松香酸和抗氧劑以質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 52:15:10:20:2. 5:0. 5混合，在高速混合機(jī)中以800轉(zhuǎn)/min，40°C下混合3min，混合料經(jīng)雙 螺桿擠出機(jī)在230 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/min下熔融擠出、造粒。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 將PBT、馬來(lái)酸酐接枝（乙烯-丙烯-二烯三元共聚物）和乙烯-丙烯酸甲酯-甲 基丙烯酸縮水甘油酯共聚物混合（質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1 :5)、阻燃劑、短切玻纖、多巴胺、抗氧劑 以質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為42:15:10:30:2. 5:0. 5混合，在高速混合機(jī)中以800轉(zhuǎn)/min，40°C下混合 3min，混合