本發明涉及一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料及其制備方法。
背景技術：
：聚對苯二甲酸乙二醇酯，化學式為COC6H4COOCH2CH2O，英文為Polyethyleneterephthalate（下稱PET）。PET是乳白色或淺黃色高度結晶性的聚合物，表面平滑而有光澤。耐蠕變、抗疲勞性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，電絕緣性能好。PET樹脂的玻璃化溫度較高，結晶速度慢，成型周期長，成型收縮率大，尺寸穩定性差，結晶化的成型呈脆性等。玻璃纖維增強PET適用于電子電氣和汽車行業，用于各種線圈骨架、變壓器、電視機、錄音機零部件和外殼、汽車燈座、燈罩、白熱燈座、繼電器、硒整流器等。由于人們對產品質量的要求越來越高，普通的短玻纖增強PET材料的性能不能滿足要求，長玻纖增強PET具有高強度、高模量、高熱穩定性等優異的性能可以滿足人們對高性能追求；當今社會，隨著人們的安全意識提高，以及國家的環保理念不斷加強，因此，使用無鹵阻燃劑制備阻燃材料是非常重要的課題。由于無鹵阻燃劑易分解，而且直接將阻燃劑添加到基體樹脂中會導致熔體粘度增加，使阻燃劑與樹脂混合熔體無法完成對玻璃纖維的浸漬。目前，傳統的無鹵阻燃長玻纖增強復合材料方法有兩種，一種是兩步法（即：首先分別制備阻燃母粒和長纖維增強母粒，然后混合均勻進行注塑），另一種是一步包覆法（即：首先制備長玻纖增強熱塑性樹脂料條，然后再將阻燃劑與基體樹脂混合熔體包覆在長玻纖增強熱塑性樹脂料條上，從而獲得無鹵阻燃長玻纖增強熱塑性復合材料）。DIDOPO阻燃劑熔融溫度低（180oC），并且分解溫度高（360oC），可進行加工溫度區域選擇范圍廣，而且DIDOPO阻燃劑熔融流動性極好，因此本發明采用一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料。一步浸漬法制備阻燃長纖維增強熱塑性復合材料是直接將阻燃劑與基體樹脂等進行混合均勻擠出混合熔體，連續玻璃纖維浸漬于混合熔體，經冷卻、牽引、切粒為8～12mm，該方法工藝簡單，阻燃劑分散均勻，阻燃效果優異，制備能耗減少，綜合性能優異。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料。本發明要解決的另外一個技術問題是提供一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法。對于無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，本發明采用的技術方案是，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯30～60份，玻璃纖維20～40份，無鹵阻燃劑DIDOPO9～13份，抗氧劑0.5份，相容劑3～5份，增韌劑5～10份，三嗪成炭劑3～5份，協效劑1～5份。作為優選：無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯45份，玻璃纖維30份，無鹵阻燃劑DIDOPO11份，抗氧劑0.5份，相容劑4份，增韌劑8份，三嗪成炭劑4份，協效劑3份。無鹵阻燃劑DIDOPO為苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，該氧化物的化學結構式如下所示；無鹵阻燃劑DIDOPO的熔融溫度為180oC，分解溫度為360oC，熔融流動性優異。抗氧劑為抗氧劑P262。抗氧劑P262由長效受阻酚穩定劑和加工穩定劑亞磷酸酯復配組成。相容劑為SAG-008。增韌劑為POE-g-GMA或TPU。協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。對于制備方法，本發明采用的技術方案是，無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）稱取聚對苯二甲酸乙二醇酯、無鹵阻燃劑DIDOPO、三嗪成炭劑以及協效劑干燥備用；（2）取干燥后的聚對苯二甲酸乙二醇酯、無鹵阻燃劑DIDOPO、三嗪成炭劑、協效劑，與抗氧劑、相容劑、增韌劑混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為200～235℃；（3）通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，冷卻后經牽引、切粒制成直徑為8～12mm的顆粒，獲得無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料。作為優選，在步驟（3）中，玻璃纖維的浸漬溫度為260℃。本發明的有益效果是：采用PET作為基體樹脂，添加協效劑不但可以對無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的阻燃性產生正協效，而且還對無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的力學性能產生正協效；添加相容劑用于增強基體樹脂與纖維之間的結合力；無鹵阻燃劑DIDOPO的熔融溫度低至180oC，且分解溫度高達360oC，使得可進行加工溫度區域選擇范圍廣，而且無鹵阻燃劑DIDOPO的熔融流動性極好，不需要添加分散劑。同時采用一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，即直接將無鹵阻燃劑與基體樹脂等進行混合均勻擠出混合熔體，連續玻璃纖維浸漬于混合熔體，經冷卻、牽引、切粒為8～12mm，該方法工藝簡單，阻燃劑分散均勻，阻燃效果優異，制備能耗減少，而且制得的產品力學性能優異。具體實施方式實施例1：一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯45份，玻璃纖維30份，無鹵阻燃劑DIDOPO11份，抗氧劑0.5份，相容劑4份，增韌劑8份，三嗪成炭劑4份，協效劑3份。其中，無鹵阻燃劑DIDOPO為苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，抗氧劑為抗氧劑P262，相容劑為SAG-008，增韌劑為TPU，協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。上述無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法如下：（1）稱取聚對苯二甲酸乙二醇酯、無鹵阻燃劑DIDOPO、三嗪成炭劑以及協效劑干燥備用；（2）取干燥后的聚對苯二甲酸乙二醇酯、無鹵阻燃劑DIDOPO、三嗪成炭劑、協效劑，與抗氧劑、相容劑、增韌劑等混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為200～235℃；（3）通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度為260℃，冷卻后經牽引、切粒成直徑為8～12mm的顆粒，獲得無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料。實施例2：一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯30份，玻璃纖維40份，無鹵阻燃劑DIDOPO13份，抗氧劑0.5份，相容劑3份，增韌劑10份，三嗪成炭劑5份，協效劑1。其中，增韌劑選擇POE-g-GMA，其余的無鹵阻燃劑DIDOPO、抗氧劑、相容劑和協效劑均與實施例1相同。該無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法與實施例1相同。實施例3：一種無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯60份，玻璃纖維20份，無鹵阻燃劑DIDOPO9份，抗氧劑0.5份，相容劑5份，增韌劑5份，三嗪成炭劑3份，協效劑5份。其中，無鹵阻燃劑DIDOPO、抗氧劑、相容劑、增韌劑和協效劑的選擇均與實施例1相同。該無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法也與實施例1相同。對比例1:無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，其各組分的配比與實施例3相同。其中，采用的無鹵阻燃劑DIDOPO、抗氧劑、相容劑、增韌劑、協效劑均與實施例3相同。該無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法采用浸漬包覆法，具體步驟如下：（1）按重量分別稱取30份PET、2.5份增韌劑及5份相容劑干燥備用；（2）將上述干燥后的PET、相容劑及增韌劑與0.5份抗氧劑混合均勻，然后進行共混擠出，加工溫度為200～235℃;（3）將擠出的熔體通過浸漬流道對20份玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度260℃，獲得纖維浸漬料條；（4）再取30份PET、2.5份增韌劑、9份無鹵阻燃劑DIDOPO、3份三嗪成炭劑、5份協效劑、經干燥后與0.5份抗氧劑進行均勻混合，得到混合料A；（5）將混合料A加入擠出機中，在擠出時將熔融的混合料A包覆在纖維浸漬料條上，冷卻后切粒成直徑為8～12mm的顆粒，獲得獲得無鹵阻燃長纖維增強PET復合材料。對比例2：本對比例的無鹵阻燃長玻纖增強尼龍6T復合材料的各組分配比中，除了沒有添加協效劑，其余各組分及配比均與實施例1相同。無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，由以下組分按重量份數組成：聚對苯二甲酸乙二醇酯45份，玻璃纖維30份，無鹵阻燃劑DIDOPO11份，抗氧劑0.5份，相容劑4份，增韌劑8份，三嗪成炭劑4份。其中，無鹵阻燃劑DIDOPO為苯乙基橋鏈9’10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，抗氧劑為抗氧劑P262，相容劑為SAG-008，增韌劑為TPU。該無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的制備方法也與實施例1相同。主要性能測試：將實施例1、2、3和對比例1、2生產出的產品分別按照標準制成標準測試樣條，進行各項測試，其性能測試結果如表1所示。表1測試項目實施例1實施例2實施例3對比例1對比例2拉伸強度（MPa）138145118102130懸臂梁缺口沖擊強度（KJ/M2）22.523.919.21620彎曲強度（MPa）189200157139181阻燃性能（UL94）V0V0V0V1V1成型難易程度易易易易易表面質量無花紋無花紋無花紋無花紋無花紋根據表1可以得知，采用實施例1、2、3的技術方案所制備得到的樣品，其綜合力學性能都較高，而且阻燃性能都為V0級，并且采用上述樣品所制備得到產品的阻燃性能同樣可以達到V0級別。具體比較分析如下：1、一步浸漬法（實施例3）與浸漬包覆法（對比例1）的比較分析：實施例3為采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，其與對比例1采用的浸漬包覆法制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料相比，采用一步浸漬法所制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的拉伸強度、懸臂梁缺口沖擊強度、彎曲強度等都高于對比例1，且采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的阻燃性能為V0級，而對比例1采用浸漬包覆法制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的阻燃性能僅為V1級，這是由于采用一步浸漬法制備無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的阻燃劑在基體熔體中分散均勻，使復合材料的阻燃性能優異。2、同是一步浸漬法但有添加協效劑（實施例1）和無添加協效劑（對比例2）的比較分析：實施例1采用一步浸漬法制備的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料，其與對比例2同為采用一步浸漬法制備但沒有添加協效劑的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料相比，沒有添加協效劑的無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料在拉伸強度、彎曲、沖擊性能和阻燃性性能方面都低于實施例1。這表明，實施例1中加入協效劑不但對無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的力學性能產生正協效，而且對無鹵阻燃長玻纖增強PET復合材料的阻燃性能也同樣產生正協效。以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。當前第1頁1 2 3