[發(fā)明專利]一種阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610458446.8
• 申請日: 2016-06-22
• 公開（公告）號: CN106009539B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳寶書;趙天寶;左龍;陳冠宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08K3/016;C08K5/00;B32B27/18;B32B27/36
• 代理公司: 四川君士達律師事務(wù)所51216
• 代理人: 芶忠義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料及其制備方法。

背景技術(shù)

高分子材料具有質(zhì)量輕，強度高，穩(wěn)定性好、電絕緣性能好、耐老化性能好等優(yōu)點，很大程度上代替了金屬材料的使用，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、機械設(shè)備、建筑等行業(yè)，但由于其阻燃性能差，給人們的生命財產(chǎn)帶來巨大的威脅，從而限制了其發(fā)展。因此，提高高分子材料的阻燃性能是十分必要的。從阻燃劑的種類來看，主要分為含鹵與無鹵阻燃劑兩類。因含鹵阻燃劑添加少量就能達到極好的阻燃效果。因此，通常采用在高分子材料中填充含鹵阻燃劑，來提升高分子材料的阻燃性能。含鹵阻燃劑主要代表是含溴阻燃劑，如四氯苯醌，六溴苯，六溴二苯醚等等，雖然有較好的阻燃性能，但鹵素元素在生物圈中不斷循環(huán)，給生態(tài)環(huán)境和人的身體健康造成了極大的危害，除此之外，“電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令(RoHS)”和“廢棄電子設(shè)備指令(WEEE)”也限制了部分含鹵阻燃劑的使用。因此，現(xiàn)在通常用的是無鹵阻燃劑，比如無機填料Mg(OH)₂，有機填料磷系、含磷氮協(xié)同膨脹型阻燃劑等等。無鹵阻燃劑主要代表是膨脹型阻燃劑(IFR)。其阻燃機理是：在熱分解過程中，IFR中的酸源，碳源及氣源相互協(xié)同作用，形成致密的炭化層，阻礙可燃物與氧氣接觸和限制燃燒空間，阻止高分子材料燃燒，從而提升高分子材料的阻燃性能。IFR的價格較貴，并且添加阻燃劑后，阻燃高分子材料力學(xué)性能降低，因此減少阻燃劑的使用并且提高阻燃高分子材料的力學(xué)性能成為當今研究阻燃劑的熱點。

現(xiàn)有阻燃高分子材料的阻燃劑含量較高，力學(xué)性能較差，工業(yè)生產(chǎn)阻燃高分子材料的生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有阻燃高分子材料的阻燃劑含量較高，力學(xué)性能較差，工業(yè)生產(chǎn)阻燃高分子材料的生產(chǎn)成本較高的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料的制備方法，所述阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料的制備方法分別將白色粉末的膨脹型阻燃劑與顆粒狀的聚對苯二甲酸丁二醇酯放在烘箱里干燥，按照質(zhì)量比把PBT與IFR通過物理共混的方法混合均勻；用雙螺桿擠出機和切粒機，制出不同膨脹型阻燃劑含量的大小均勻的聚對苯二甲酸丁二醇酯/膨脹型阻燃劑顆粒；然后通過平板硫化機平板硫化，得到不同濃度的阻燃劑板材；疊加板材，平板硫化得到阻燃劑濃度梯度分布高分子材料。先將膨脹型阻燃劑與聚對苯二甲酸丁二醇酯分別在烘箱中干燥3個小時，按照質(zhì)量比膨脹型阻燃劑0％～40％，聚對苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨脹型阻燃劑和聚對苯二甲酸丁二醇酯的質(zhì)量比和為100％。

進一步，所述雙螺桿擠出機的溫度為150-245℃。

進一步，所述烘箱中干燥3個小時。

進一步，所述通過平板硫化機平板硫化，按照層厚比分層，將每層疊加平板硫化；在每次平板硫化的過程中，保溫時間為10-20min，排氣次數(shù)3-5次，保壓時間為2-4min，溫度設(shè)定為245℃，壓力設(shè)定為10Mpa。

進一步，按原料重量份數(shù)聚對苯二甲酸丁二醇酯60份至90份中加入玻璃纖維5份至10份、成核劑0.2份至0.3份、礦物填料20份至25份、增韌劑6份至8份。

進一步，加入玻璃纖維、成核劑、礦物填料和增韌劑的方法包括：

第一步，將所需量的成核劑加入水中配成質(zhì)量百分比濃度為1％至5％的成核劑溶液；

第二步，把所需量的玻璃纖維放入成核劑溶液中進行浸泡，浸泡時間為6h，浸泡后將浸泡液和玻璃纖維放置在溫度為80℃下蒸發(fā)、干燥至玻璃纖維中的含水量低于0.01％，得到成核劑包覆后的玻璃纖維；

第三步，將所需量的聚對苯二甲酸丁二醇酯在溫度為150℃下干燥7h；

第四步，將干燥后的聚對苯二甲酸丁二醇酯、所需量的增韌劑和礦物填料在高混機中混合后加入雙螺桿擠出機中，聚對苯二甲酸丁二醇酯、增韌劑和礦物填料在雙螺桿擠出機中熔融后在雙螺桿擠出機中加入成核劑包覆后的玻璃纖維，共混擠出，冷卻，切粒得到玻璃纖維增強聚對苯二甲酸丁二醇酯的復(fù)合材料。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料的制備方法制備的阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料，所述阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料按照質(zhì)量比包括：膨脹型阻燃劑0％～40％，聚對苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨脹型阻燃劑和聚對苯二甲酸丁二醇酯的質(zhì)量比和為100％。

本發(fā)明提供的阻燃劑濃度梯度分布的高分子材料及其制備方法具備以下優(yōu)點：