高机械性能无卤阻燃PBT复合材料的制备

 

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶线型饱和聚酯,具有良好的综合性能,被广泛用于汽车、机械设备、电子电气制造业中,已成为五大工程塑料中重要的一员。然而,纯PBT也存在着阻燃性能差、缺口冲击强度低等缺点,限制了其在某些领域的应用。目前,市面上玻璃纤维增强PBT产品占整个PBT产品的70%以上,玻纤的加入可以有效地改善PBT的机械性能、耐热性等。

经过对一些市面上销售的无卤阻燃剂的测试,本文选用无卤阻燃剂CJ1002(主含物苯基亚磷酸铝,分子式C18H18O6P3Al)对PBT进行阻燃改性,其具有环保、添加量小、阻燃效率高、与PBT相容性好、分散性能佳等优点。

近年来的大量研究表明,性能优良的阻燃剂在阻燃效率高的同时,应与材料相容性好,易于分散,不易析出,对材料力学性能影响小。CJ1002的阻燃效果及力学性能。可以看出,阻燃剂加入后,使复合材料满足阻燃要求的同时,并没有对材料的力学性能造成较大的影响,原因是该阻燃剂与PBT树脂基体具有较好的相容性。

玻璃纤维作为复合材料体系中的重要组分之一,与PBT基体的结合效果将在很大程度上影响复合材料的力学性能。经测试,硅烷偶联剂KH560对玻纤与PBT基体的偶联效果较好,加入适量的KH560后,在未影响增强阻燃PBT复合材料阻燃性能的同时,可使复合材料的拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度进一步提高,分别达到11273MPa、16729MPa及625kJ/m2。

可以看出,随着POEgMAH含量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈下降趋势,且缺口冲击强度也随POEgMAH含量增加而降低,材料韧性未能提高。原因是由于所有原料及助剂的一次性加入导致体系的相容性发生了变化。马来酸酐即顺丁烯二酸酐,其一侧为烯键,一侧为酸酐的羰基或羧基,为常用的相容剂原料。POE接枝马来酸酐后,马来酸酐上的羰基或羧基可与PBT的端基上的羟基(PBT分解也会产生一定量的羟基)发生反应,产生化学键的连接,所以可以有效降低PBT与弹性体之间的界面张力。由于玻纤表面也含有羟基,可与马来酸酐的羰基或羧基发生反应,导致可与PBT发生反应的马来酸酐的活性官能团变少,影响了POE与PBT的相容性;同时玻纤表面羟基的量变少,也可能会影响偶联剂KH560对玻纤与PBT基体的偶联作用,随着POEgMAH含量的增多,这种负面影响越明显,所以复合材料的韧性并未得到提高,且拉伸、弯曲强度大幅度下降。

无卤阻燃剂CJ1002与PBT基体相容性较好,在满足材料阻燃要求的同时并未对复合材料的机械性能产生较大的负面影响。

 

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