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阻燃增强PBTPA6工程塑料合金的研制及应用-【新闻】

发布时间:2021-05-28 15:32:54 阅读: 来源:ktv茶几厂家

阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金的研制及应用

阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金的 研制及应用

贾义军1,2, 毕立1,钱志国1,2,徐新民1

(1.北京市化学工业研究院,北京 10084;2.北京科方创业科技企业孵化器有限公司,北京 10084)

摘 要

本文采用双螺杆挤出机熔融共混制备了阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金材料,主要考察了PBT和PA6配比、相容剂的选择和复配对阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金材料性能的影响。研究结果表明,PBT:PA6树脂配比为30:70时,所选择的相容剂GMA-g-POE和SMA效果要远好于MAH-g-POE和AX8900,将两者复配,复配用量为GMA-g-POE 6phr,SMA 1phr时,制得的阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金材料性能最佳,性价比最高。

关键词: PBT ; PA6 ; 阻燃增强 ; 合金 ;

前言

阻燃增强PA6(聚己内酰胺)工程塑料由于具有优良的力学性能、电性能和阻燃性能等,广泛应用于电子电器领域连接器、接插件、断路器和电器壳体塑件。PA6树脂中含有酰胺基团,长时间使用后会由于其吸水性强、吸湿后材料力学稳定性和尺寸稳定性变差等,限制了PA6在电子电器等对力学稳定性、尺寸精度以及电绝缘性要求高的行业的应用。而PBT (聚对苯二甲酸丁二酯)是一种结晶型热塑性饱和聚酯,具有优良的电绝缘性、尺寸稳定性、力学性能和化学稳定性。特别是吸水率低、吸湿对其强度变化影响不大等优点,使PBT广泛用于电子电器行业。但是PBT的韧性比较差,冲击强度低,严重限制了其应用。

由于PA6与PBT的熔点和黏度比较接近且PBT树脂的价格远低于PA6树脂,因此结合PA6与PBT的优势制备共混物,弥补各自缺陷,开发一种低成本的PBT /PA6工程塑料合金材料代替阻燃增强PA6工程塑料有很好的应用价值[1-3]。

本文通过对PA6和PBT用量的配比以及相容剂的选择和复配进行了考察,并通过采用双螺杆挤出机熔融共混制备了一种综合性能最佳完全可代替阻燃增强PA6工程塑料使用的合金材料。

1 实验部分

本项目选用不同比例PA6和PBT树脂进行共混,用于阻燃增强PA6体系。将PA6和PBT树脂进行干燥,然后与其它助剂按照一定的配比称量,有序地加入到高速混合机中进行高混,取出混合好的料,加入到双螺杆挤出机中,按照挤出工艺进行挤出造粒,对粒料干燥后,加入到注射机按照注射工艺要求注射样条,停放24小时后对其进行性能测试。

1.1 主要原料

PA6:M2500I,广东新会美达实业有限公司;

PBT:1100-211M,台湾长春化工(江苏)有限公司;

十溴二苯乙烷:山东天一化学有限公司;

溴化聚苯乙烯:BPS-64,寿光新丰化工有限公司;

锑白:纯度99.8%,辰州锑白矿业有限公司;

1010: AT-10,宁波金海雅宝公司;

168: AT-168,宁波金海雅宝公司;

马来酸酐接支POE(MAH-g-POE): 工业级,上海泽明化工有限公司;

甲基丙烯酸甲酯接支POE(GMA-g-POE):工业级,宁波能之光有限责任公司;

苯乙烯与马来酸酐无规共聚物(SMA):SMA-700,上海华雯电子新材料有限公司

相容剂:AX8900,法国阿科玛化学有限公司。

1.2 仪器与设备

同向平行双螺杆挤出机: HT-35型, L/D=36 南京橡塑机械有限公司;

注塑机: CJ150M2型, 震德塑料机械有限公司;

高速混合机: SHR-10B型,张家港市轻工机械有限公司;

WDT-W微控型电子万能试验机, 承德精密试验机有限公司;

XJC-25D电子式简支梁冲击试验机,承德精密试验机有限公司;

垂直燃烧阻燃测试仪:CZF-2型,南京市江宁区分析仪器厂;

热变形测试仪:RV-300A型,承德精密试验机有限公司;

1.3 改性工艺简介

采用的工艺技术路线:

图1 阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金工艺流程图

1.2 阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金的制备及表征

1.2.1试样制备:

物料的准备:

首先将PA6、PBT于80℃真空干燥烘箱中干燥4h。将干燥好的PA6、PBT、增韧剂、抗氧剂等按一定配比混合均匀,然后在TH-35型同向双螺杆挤出机上挤出,同时引入玻纤进行挤出造粒。

(2)挤出造粒按照挤出工艺进行挤出造粒。

挤出工艺条件如下:

温度设定:一区:220℃ 二区:230℃ 三区:230℃ 四区:235℃ 五区:235℃ 六区:235℃ 机头:240℃;

主机螺杆转速: 350rpm;

喂料螺杆转速: 30rpm。

(3)样条注射

造粒后的阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金颗粒干燥后,在注塑机上制成符合ISO标准的性能测试样条。

将阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金颗粒料,120℃烘4h后,按照注射工艺要求进行样条注射。

注射工艺条件如下:

注射机各段温度分别为:一区205℃,二区225℃-240℃,三区245℃,

注射速度:70% 注塑压力:75% 注塑时间:2s

保压压力:45% 保压时间:3s

冷却时间:6s

熔胶速度:55% 熔胶压力:65%

(4)性能测试

按照国家标准对注射样条进行性能测试。

2 结果与讨论

2.1 PBT和PA6的配比对阻燃增强PBT/ PA6工程塑料合金性能的影响

在阻燃增强PA6改性工程塑料基本配方基础上,采用PBT代替部分PA6工程塑料做合金,考察两者配比对材料性能的影响,具体结果如下表1所示:

表1 PBT和PA6的配比对阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金性能的影响

备注:材料为30%玻璃纤维增强阻燃PBT/PA6工程塑料合金

从上表1中可以看出,在阻燃增强PA6工程塑料中引入PBT代替部分PA6工程塑料,随着PBT用量的增加,PBT/PA6合金整体的力学性能呈下降趋势,特别是冲击强度更明显,阻燃和热变形温度影响不大。这可能主要是由于随着PBT树脂比例的增大,PA6和PBT树脂的相容性不好导致。综合性价比来看,PBT与PA6比为30:70时效果最佳。

2.2 不同类型相容剂对阻燃增强PBT/ PA6工程塑料合金性能的影响

在2.1中研究基础上,从性价比考虑,决定采用PBT:PA6=30:70的基础上,考察采用不同类型的相容剂对阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金性能的影响,具体结果如下表2所示。

表2 不同类型相容剂对阻燃增强PBT/ PA6工程塑料合金性能的影响

相容剂种类

MAH-g-POE

GMA-g-POE

SMA

AX8900

拉伸强度 /Mpa

108

112

110

103

弯曲强度 /Mpa

166

175

172

158

缺口冲击强度 /kj/m2

8

10

8

7

非缺口冲击强度/kj/m2

32

38

40

30

热变形温度 /℃

200

200

200

200

阻燃 UL-94 (1/32”)

V-0

V-0

V-0

V-0

备注:材料为30%玻璃纤维增强阻燃PBT/PA6工程塑料合金,相容剂的添加量一致均为6phr.

从上表2中可以看出,就PBT:PA6=70:30的阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金体系中,相容剂为GMA-g-POE和SMA时,材料的综合性能指标要远好于MAH-g-POE和AX8900,效果最不好的是AX8900。这可能主要是由于对于该阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金树脂体系而言,连续相为基体树脂PA6,分散相为PBT树脂,相容剂为GMA-g-POE和SMA时,GMA和SMA中高含量的MAH都具有高化学反应活性,可与PBT树脂的酯键和PA6树脂的酰胺键充分反应,提高PA6和PBT树脂的相容性导致。

2.3 相容剂复配对阻燃增强PBT/ PA6工程塑料合金性能的影响

在2.2中研究基础上,决定对PBT:PA6=30:70的,相容剂为GMA-g-POE体系基础上,引入SMA复配,考察复配体系中SMA用量对阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金性能的影响,具体结果如下表3所示。

表3 SMA用量对阻燃增强PBT/ PA6工程塑料合金性能的影响

SMA用量

0.5phr

1phr

1.5phr

2phr

3phr

5phr

拉伸强度 /Mpa

115

123

108

100

101

102

弯曲强度 /Mpa

180

187

163

158

150

146

缺口冲击强度 /kj/m2

12

14

8

8

8

8

非缺口冲击强度/kj/m2

42

48

40

38

36

32

热变形温度 /℃

200

200

200

198

196

190

阻燃 UL-94 (1/32”)

V-0

V-0

V-0

V-1

V-1

V-1

备注:材料为30%玻璃纤维增强阻燃PBT/PA6工程塑料合金,相容剂GMA-g-POE的添加量一致均为6phr.

从上表3中可以看出,随着SMA用量的增加,阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金的力学性能呈先增大后降低的趋势,热变形温度和阻燃性能在SMA用量在1.5phr后呈下降趋势,当SMA的用量为1phr时,力学性能最佳。这可能主要是由于复配相容体系中当SMA引入,促进了PBT树脂的分散,改善了PA6和PBT树脂的相容性使得材料整体机械性能呈上升趋势;但当SMA超过一定量时,过高含量的MAH又会过多进入PA6树脂基体集聚,破坏PA6和PBT树脂界面的相容性导致材料力学性能降低。

3 应用

本项目开发的阻燃增强PBT/PA6工程塑料复合材料与传统的阻燃增强PA6工程塑料相比,由于具有低成本、低吸水性和尺寸稳定性,同时保持了阻燃增强PA6工程塑料良好的阻燃性、电性能和机械强度,因此可代替传统的阻燃增强PBT/PA6工程塑料,广泛应用于电子电器行业,如各种连接件、接插件和电器外壳等塑件。

结 论

(1) 就阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金复合材料而言,PBT树脂与PA6树脂的比例为30:70时,综合性价比最高;

(2)阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金复合材料的相容剂选择来看,相比较而言,GMA-g-POE和SMA的效果要远好于MAH-g-POE和AX8900,其中AX8900效果最次;将GMA-g-POE和SMA复配用于合金体系,当GMA-g-POE用量为6phr,SMA用量为1phr时阻燃增强PBT/PA6工程塑料合金复合材料的力学性能最佳。

参考文献

[1]、王玉忠,霍军.PBT/PA6共混物的流变性探讨(J).纺织学报,1989,(03):22-29.

[2]、刘决康,罗绍继.PBT/PA6共混体相容性的研究(J).合成纤维工业,1991,(01):15-21.

[3]、罗筑,慕雪鹏,于杰,周义. PBT/PA6/CYD-011共混体系的力学性能及形态结构的研 究(J).塑料,2008,(05):66-68.

投稿人信息: 论文发表者: 姓名: 贾义军 职称:高级工程师

主要从事工程塑料改性加工应用研究, 就职于北京市化学工业研究院。联系方式: 电子邮件: yijun-jia@163.com 手机:13681196662

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