环保阻燃增强PBT的研制

王少君　李淑杰　郭运华　米永存　曹建芳
（山东道恩集团公司，山东省塑料树脂工程技术研究中心，龙口265703）

前言
实验部分
产品应用
结论
参考文献

前言

聚对苯二甲酸丁二醇酯是一种结晶、线型饱和聚酯。它具有优异的力学、电学、耐化学腐蚀、易成型及吸湿率低等特点，是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，被广泛用于汽车、电子电器制造业中，用于制造机械强度要求较高的零件和耐热、耐冲击、耐磨擦的零件等，已经成为五大工程塑料中重要的一员。然而，纯PBT也存在着阻然性不好（只能达到UL-94H

B级），缺口冲击强度低，热变形温度不高等缺点，从而限制其在某些领域的应用。而玻纤增强PBT能大幅度提高材料的冲击强度和热变形温度。PBT的阻燃并非是新的课题，其阻燃方法有多种，传统且成熟的方法有十溴二苯醚和三氧化二锑复配，阻燃效果非常好，也是目前大部分阻燃PBT所采用的方法，但由于人们对环境污染和安全因素的日益重视，此类产品目前正面临挑战；虽然欧盟2005年10月已经停止了对十溴二苯醚的限制，允许其继续使用，不过每四年还需对其进行评估，据预测待现在正进行的全部阻燃剂的危害性评估完成后，还有可能被限用或禁用，另外一些发达国家出于技术壁垒和某种偏好，对十溴二苯醚阻燃剂存在一定偏见，因此，虽然欧盟ROHS指令已排除了十溴二苯醚，但世界范围内对环保阻燃体系的研究一直十分火热。本文主要选择了三种环保型阻燃体系来做环保阻燃增强PBT，并对其性能进行比较。本文还围绕着该体系的增韧进行了一系列的实验。使材料的性能满足那些做出口制件的客户的要求。

1.实验部分

1.1实验原料

PBT 　南通星辰合成材料有限公司
环氧树脂阻燃剂

十溴二苯乙烷　寿光卫东化工有限公司
Sb2O3 常德辰州锑品有限责任公司
溴化环氧树脂BEO-30 无锡迪爱生环氧有限公司
PBT620 Albemarle corporation
接枝PE 市售
AX8900 市售
玻璃纤维2000# 　市售

1.2主要实验仪器与设备

10立升高速搅拌机张家港亿利机械有限公司
双螺杆挤出机30 　南京橡塑机械厂
注塑机：SZ-160 　宁波东方塑料机械有限公司
电子拉伸试验机　美国INSTRON
信号器智能数显冲击试验机NA18JD 承德德胜试验机厂
熔体流动速率仪μPNA18RZ-400C 吉林大学科教仪器厂
维卡热变形温度测试仪 NA18RW-300MA 　承德宝华电器有限公司

１.３性能检测及表征

简支梁缺口冲击强度：按GB/T1043－93要求测试；
拉伸强度：按GB/T1040－92要求测试；
断裂伸长率：按GB/T1040－92要求测试；
弯曲强度：按GB/T 9341－88要求测试；
弯曲模量：按GB/T 9341－88要求测试；
燃烧性能：按美国UL-94 要求测试

2.结果与讨论

2.1 三种环保阻燃剂的选择

下表是三种阻燃剂作阻燃增强PBT时，1.6mm的阻燃样条达到UL-94 v-0时的用量及其性能：

表1：三种阻燃剂作环保阻燃增强PBT红豆杉提取物的配方及性能

配方组成		十溴二苯乙烷 DBDPO	溴化环氧树脂BEO-30	溴化聚苯乙烯母粒PBT620	十溴二苯醚体系 DBDPE
PBT		54	52	49
玻纤		30	30	30
十溴二苯乙烷		10	----	----
BEO-30		----	12	----
雅宝PBT620		----	----	14
Sb2O3		4	4	4
性能指标
灰份		30.1	29.4	30.9	28.6
熔体流动速率g/10min		26.5	38.1		21.4
拉伸强度Mpa		110.5	100.7	115	110.4
断裂伸长率%		2	2	4	2
弯曲强度Mpa		174.5	133	178	171.4
弯曲模量Gpa		wep.qq8.24	7.6	9.1	7.92
简支梁缺口冲击强度KJ/m2		8.3	7.9	13.5	9.0
热变形温度℃1.82Mpa		220.4	210.2	220.3	222.2
阻然性	1.6mm UL-94	v-0	v-0	v-0	v-0

从上面图表可以看出，要达到UL-94 V-0级，以上三种阻燃剂的的用量分别是14份，16份，19份，从性能来看采用雅宝溴化聚苯乙烯母粒所制材料的综合性能最高，尤其是电气性能很高，这是因为雅宝溴化聚苯乙烯分子量高，所含游离溴素、杂质低，产品热稳定性好，分解温度高，同时与基体树脂的相容性好，分散均匀,达到V0级所需实际阻燃剂份数最低；而如果阻燃剂中杂质含量高，分解温度低，处理不好，与基料相容性差，加工过程造成的分解氧化，必然要影响到最终产品的力学、电气性能，采用十溴二苯乙烷所做的材料除了缺口冲击强度差一些，其它性能居中，采用溴化环氧树脂所做的材料流动性最高，适合复杂、要求流动性高的制品需求。从阻燃剂的市场售价来看PBT620每公斤的价格在42元左右；溴化环氧树脂的价格在35元左右；十溴二苯乙烷是最便宜的，每公斤价格在30元左右，其性能居中。基于性价比的考虑，我们最终选择十溴二苯乙烷为环保阻燃增强PBT的主阻燃剂。

2.2 阻燃剂配比、用量的选择及其对性能的影响

2.2.1阻燃剂最佳配比的选择

固定阻燃剂的总添加量为13，变动十溴二苯乙烷和三氧化二锑之间的质量百分比，考察十溴二苯乙烷和三氧化二锑之间的配比对材料阻燃性能的影响。表2给出了环保阻燃增强PBT的配方及阻燃性能。

表2?? 不同配比十溴二苯乙烷和三氧化二锑对材料阻燃性能的影响

配方编号		1#	2#	3#	4#	5#
PBT		56	56	56	56	56
玻纤		30	30	30	30	30
十溴二苯乙烷		13	10	9	8sip服务器	7
Sb2O3		---	3	4	5	6
性能指标
阻然性	1.6mm UL-94	v-1	4根v-0 1根v-1	v-0	3根v-0 2根v-1	1根v-0 4根v-1

从表2还可以看出并不是任何比例的十溴二苯乙烷和三氧化二锑都会起到相同的阻燃效果，而是两者之间有一个最佳配比，上表中3#的阻燃效果最好，此时十溴二苯乙烷和三氧化二锑的比例大体是2.25：1，这和一些资料上报道的比例2.5：1基本接近。

2.2.2　阻燃剂最佳用量的选择

考虑到材料的成本，我们又做了阻燃剂的最佳量的实验，固定十溴二苯乙烷和三氧化二锑的比例为2.25：1 ，阻燃剂的总量分别为11份，12份，13份，14份，16份，其实验配方和性能见表3：

阻燃剂用量		11份	12份	13份	14份	16份
PBT		57	56	55	54	53
玻纤		30	30	30	30	30
消谐柜十溴二苯乙烷		7.6	8.3	9	9.7	11.1
Sb2O3		3.4	3.7	4	4.3	4.9
其它助剂		2	2	2	2	2
阻然性	1.6mm UL-94	2根v-0 3根 v-1	4根v-0 1根v-1	v-0	v-0	v-0