增强阻燃PBT/PET合金的制备与性能研究

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聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在电子电器、汽车零件、节能灯等行业中有较为广泛的应用。其中,增强阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)合金具有较高的力学性能和阻燃性能,能够满足以上行业的需求。因此自主研发出达到实际应用要求的增强阻燃PBT/PET合金材料是一个热点。论文的主要研究内容与结论如下:1.研究了PET含量和玻纤含量对玻纤增强PBT/PET复合材料性能的影响。研究发现,在PBT/PET复合材料中,PET的加入会提高体系的力学性能和耐热温度,使体系粘度增大,并且使结晶性能先提高后减小,当PET含量为20%时,PBT/PET合金体系的拉伸性能和弯曲性能分别提高了9.5%和32.2%,结晶峰温度从纯PBT时的181.0℃变为184.6℃,结晶半峰宽从8.3℃变为7.1℃;玻纤的加入能明显地提高PBTPET复合材料的力学性能和耐热性能,当玻纤含量达到30%时,体系的拉伸强度和弯曲强度分别提高了147.9%和180.3%,悬臂梁和简支梁缺口冲击强度提高了226.2%和50%。2.研究了玻纤含量、阻燃剂种类、溴化环氧树酯(BEO)含量及协效剂三氧化二锑(Sb2O3)含量对增强阻燃PBT/PET合金体系性能的影响。研究发现,增强阻燃PBT/PET合金体系的力学性能及阻燃性能会随着玻纤含量的增加而增大,当玻纤含量达到30%时,体系拉伸强度和弯曲强度分别提高了160%和166.7%,特别是简支梁和悬臂梁缺口冲击强度分别提高了101.7%和197.4%,氧指数为27.7,达到UL94V-0级阻燃要求;当添加10%的十溴二苯乙醚(DBDPO)、十溴二苯乙烷(DBDPE)、溴化环氧树脂(BEO)及溴化聚苯乙烯(BPS),并控制协效剂Sb203用量为4%时,各体系的力学性能差距不大,垂直燃烧都能达到1.6mm的V-0级阻燃,考虑到对环境和材料白度的影响,最终选择BEO作为其阻燃剂;通过实验发现,体系力学性能随着BEO和Sb203加入量的增加而略微下降,添加9%的BEO和3%的Sb203时,体系的垂直燃烧能达到1.6mm的V-0级,得出BEO和Sb2O3的添加最小比例为3:1。3.研究了挤出机螺杆转速对单位时间物料添加量的影响,挤出机螺杆组合对玻纤长度的影响。要得到合格的玻纤增强阻燃PBT/PET合金材料,必须对其生产参数进行精确控制,优化生产工艺。通过实验研究得出,玻纤含量可以通过挤出机主机转速和喂料机转速精确控制,并得到控制玻纤含量的关系式:K=bk2n/(bk2n+k1N);通过三种螺杆组合的对比试验,得到混合分散效果好,玻纤长度及其分布合理,力学性能优异的挤出机螺杆的优化组合。4.研究了钛白粉和硫化锌两种白色颜料对30%玻纤增强PBT力学性能的影响,结果表明:加入1.5%钛白粉的材料的拉伸强度、弯曲强度和无缺口冲击强度分别下降了12.4%、14.9%和23%,而添加1.5%硫化锌材料的拉伸强度、弯曲强度和无缺口冲击强度分别提高了13.7%、4.8%和13.5%。造成这种性能的差异的主要原因可能在与加入钛白粉会使体系中以玻纤为核生成的串晶的结晶速度减慢、结晶度减小,从而使玻纤与基材的粘结力减弱,力学性能下降;加入硫化锌后效果反之。钛白粉和硫化锌这两种白色颜料在30%玻纤增强PBT/PET合金中也存在相似的影响。
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