無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料及其製備方法與流程
2024-02-29 20:56:15
本發明涉及材料科學領域，尤其是一種無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料及其製備方法。
背景技術：
熱塑性聚酯彈性體(TPEE)是含有聚酯硬段和聚醚軟段的嵌段共聚物。其中聚醚軟段和未結晶的聚酯形成無定形相聚酯硬段部分結晶形成結晶微區，起物理交聯點的作用。TPEE具有橡膠的彈性和工程塑料的強度；軟段賦予它彈性，使它象橡膠；硬段賦予它加工性能，使它象塑料；與橡膠相比，它具有更好的加工性能和更長的使用壽命；與工程料相比，同樣具有強度高的特點，柔韌性和動態力學性能更好。主要應用於汽車工業,電子電氣行業,工業部件和體育用品等領域。由於人們對產品質量的要求越來越高，普通的短玻纖增強TPEE材料的性能不能滿足要求，長玻纖增強TPEE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，使用無滷阻燃劑製備阻燃材料是非常重要的課題。由於無滷阻燃劑易分解，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，傳統的無滷阻燃長玻纖增強複合材料方法有兩種，一種是兩步法(即：首先分別製備阻燃母粒和長纖維增強母粒，然後混合均勻進行注塑)，另一種是一步包覆法(即：首先製備長玻纖增強熱塑性樹脂料條，然後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，從而獲得無滷阻燃長玻纖增強熱塑性複合材料)。
技術實現要素：
本發明的目的是：提供一種無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料及其製備方法，它製備方法工藝簡單，阻燃劑流動性好，無需添加分散劑，阻燃劑分散均勻，阻燃效果優異，製備能耗少，而且環保性好，綜合性能優異，以克服現有技術的不足。
本發明是這樣實現的：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括30～60份熱塑性聚酯彈性體，20～40份玻璃纖維，9.5～13.6份DIDOPO、0.5份抗氧劑、3～5份相容劑、3～5份三嗪成炭劑以及1～5份協效劑為製備原料。
所述的阻燃劑DIDOPO為苯乙基橋鏈9』10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物；DIDOPO的熔融溫度為180℃，分解溫度為360℃，熔融流動性優異；DIDOPO結構式為：
所述的抗氧劑為高效抗氧劑245。
所述的相容劑為SAG-008。
所述的協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
按上述重量份數，分別取熱塑性聚酯彈性體、DIDOPO、三嗪成炭劑以及協效劑乾燥備用；取上述乾燥後的各組分與抗氧劑及相容劑混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為：185-205℃，通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度為240-250℃，再經過冷卻、牽引、切粒，製成粒徑為8～12mm的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料。
與現有技術相比，本發明採用TPEE作為基體樹脂，添加季磷鹽插層改性蒙脫土作為協效劑，季磷鹽插層改性蒙脫土不但可以對無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的阻燃性產生正協效，而且還對無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的力學性能產生正協效；以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無規共聚物作為相容劑，該相容劑增強基體樹脂與纖維之間的結合力；阻燃劑DIDOPO熔融溫度低(180℃)，並且分解溫度高(360℃)，可進行加工溫度區域選擇範圍廣，而且DIDOPO的熔融流動性極好；能實現直接將阻燃劑與基體樹脂等進行混合均勻擠出混合熔體，連續玻璃纖維浸漬於混合熔體，經冷卻、牽引、切粒後即可獲得成品，該方法工藝簡單，阻燃劑分散均勻，阻燃效果優異，製備能耗減少，而且製得的產品力學性能優異。
具體實施方式
本發明的實施例1：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括45份熱塑性聚酯彈性體，30份玻璃纖維，10份DIDOPO、0.5份抗氧劑、4份相容劑、4份三嗪成炭劑以及1份協效劑為製備原料；所述的抗氧劑為高效抗氧劑245；所述的相容劑為SAG-008；所述的協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的製備方法，具體製備方案是分別取熱塑性聚酯彈性體、DIDOPO、三嗪成炭劑以及協效劑乾燥備用；取乾燥後的熱塑性聚酯彈性體、DIDOPO、三嗪成炭劑及協效劑與抗氧劑及相容劑混合均勻，進行共混擠出，加工溫度為：185-205℃，通過浸漬流道對玻璃纖維進行浸漬，浸漬溫度為245℃，冷卻後、牽引、切粒成8～12mm的顆粒，獲得無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料。
實施例2：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括30份熱塑性聚酯彈性體，40份玻璃纖維，11.5份DIDOPO、0.5份抗氧劑、3份相容劑、5份三嗪成炭劑以及1份協效劑為製備原料；所述的抗氧劑為抗氧劑1010；所述的相容劑為SAG-008；所述的協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
製備方法同實施1。
實施例3：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括60份熱塑性聚酯彈性體，20份玻璃纖維，9份DIDOPO、0.5份抗氧劑、5份相容劑、3份三嗪成炭劑以及1份協效劑為製備原料；所述的抗氧劑為高效抗氧劑245；所述的相容劑為SAG-008；所述的協效劑為季磷鹽插層改性蒙脫土。
製備方法同實施1。
對比例1：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括60份熱塑性聚酯彈性體，20份玻璃纖維，9份DIDOPO、0.5份抗氧劑、5份相容劑、3份三嗪成炭劑為製備原料；所述的抗氧劑為高效抗氧劑245；所述的相容劑為SAG-008。
無滷阻燃長纖維增強TPEE複合材料的製備方法(浸漬包覆法)：分別取30份TPEE及5份相容劑乾燥備用，將上述乾燥後的TPEE、相容劑與0.5份抗氧劑混合均勻，然後進行共混擠出，加工溫度為185-215℃，浸漬溫度245℃，將擠出的熔體通過浸漬流道對20份纖維進行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取30份TPEE、9份無滷阻燃劑、3份三嗪成炭劑、將上述乾燥後的物料與0.5份抗氧劑進行混合，將物料混合均勻後加入擠出機中，在擠出時將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，冷卻後切粒成8～12mm的顆粒，獲得獲得無滷阻燃長纖維增強TPEE複合材料。
對比例2：無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料，按重量份數計算，包括45份TPEE，30份玻璃纖維，10份DIDOPO、0.5份抗氧劑、4份相容劑、4份三嗪成炭劑為製備原料；所述的抗氧劑為高效抗氧劑245；所述的相容劑為SAG-008。
製備方法同實施1。
主要性能測試：生產出的產品按照標準製成標準測試樣條，進行各項測試，其性能測試結果如表1所示。
表1
根據表1可以得知，採用本發明的技術方案所製備得到的樣品，其綜合力學性能都較高，而且阻燃性能都為V0級。所製備得到材料阻燃性能可以達到V0級別。本發明實施例三採用一步浸漬法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料與對比例1採用的浸漬包覆法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料相比，實施例三的一步浸漬法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的拉伸強度、懸臂梁缺口衝擊強度、彎曲強度等都比對比例1中的性能高，且實施例三的一步浸漬法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的阻燃性能為V0級，對比例1的浸漬包覆法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的阻燃性能為V1級，這是由於本發明直接採用一步浸漬法製備無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的阻燃劑在基體熔體中分散均勻，使複合材料的阻燃性能優異。本發明實施例一採用一步浸漬法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料與對比例2同為採用一步浸漬法製備的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料相比，對比例2中沒有加入協效劑，對比例2的無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料拉伸強度、彎曲、衝擊性能和阻燃性性能都沒有實施例一的好，這表明，實施例一中加入協效劑不但對無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的力學性能產生正協效，而且對無滷阻燃長玻纖增強TPEE複合材料的阻燃性能產生正協效。