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CN111073234B - 耐热阻燃pet复合材料及其制备方法和在制备插线板中的应用 - Google Patents

耐热阻燃pet复合材料及其制备方法和在制备插线板中的应用 Download PDF

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CN111073234B
CN111073234B CN201911405483.2A CN201911405483A CN111073234B CN 111073234 B CN111073234 B CN 111073234B CN 201911405483 A CN201911405483 A CN 201911405483A CN 111073234 B CN111073234 B CN 111073234B
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Abstract

本发明公开了一种耐热阻燃PET复合材料及其制备方法和在制备插线板中的应用，该材料由以下重量份的原料制成：PET 40～70份；PET衍生物10‑35份；相容剂2～15份；增韧剂2‑15份；阻燃剂2～10份；助剂0.1～5份；羟基加成型扩链剂0～8份。本发明中，该PET衍生物韧性好，与PET有良好的相容性，保证了该复合材料的优异的冲击性能，特别是，当扩链剂加入后，扩链剂能够反应性增容PET和PET衍生物，并提高各组分之间的结合力，使得材料具有更加优异耐高温性能，适合插线板用。本发明方法制备简单，易于实施，可操作性强，有利于工业化大规模生产，具备广阔的应用前景。

Description

耐热阻燃PET复合材料及其制备方法和在制备插线板中的 应用
技术领域
本发明涉及插线板材料技术领域，具体涉及一种耐热阻燃PET复合材料及其制备方法和在制备插线板中的应用。
背景技术
目前，插线板主要材质是PC材料，该材料链刚性较大，造成其熔体黏度高、流动性差，容易造成产品开裂。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)作为五大工程塑料之一，具有良好的耐热性、电绝缘性、耐化学性、润滑性以及优异的力学性能，现己广泛应用于汽车配件和电子电器领域。
插线板用材料必有要有耐热性能，通过125℃球压测试。这极大限制了PET的使用，因此必须对其进行改性。
公开号为CN103772934A(申请号为201210403095.2)中国发明专利公开了一种高抗冲、耐热PC/PET合金材料及其制备工艺，其主要通过高抗冲击的PC来提高合金材料的韧性。但PC与PET相容性差，需要大量的增韧相容剂，并且相容剂会影响阻燃并降低耐热性。
公开号为CN105255149A(申请号为201510746083.3)中国发明专利申请公开了一种低温增韧增强PC/PET合金材料及其制备方法。该技术方案如下：1、按照重量百分比配方为：PET66-85，PC 100，相容剂9-18，低温增韧剂22-36，抗氧剂5-9，增强剂37-53。该技术方案采用PC作为PET的合金材料，添加耐低温增韧剂，达到耐低温要求。该方法PC含量较高，成本较大。
发明内容
本发明提供了一种耐热阻燃PET复合材料及其制备方法和在制备插线板中的应用，该PET衍生物与PET复合，通过扩链剂，能够大幅度提高PET的耐热性。
一种耐热阻燃PET复合材料，由以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002348506000000011
Figure BDA0002348506000000021
进一步优选，所述的耐热阻燃PET复合材料，由以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002348506000000022
更进一步优选，所述的耐热阻燃PET复合材料，由以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002348506000000023
本发明中，该PET衍生物韧性好，与PET有良好的相容性，保证了该复合材料的优异的冲击性能，在特定含量的相容剂、增韧剂和阻燃剂，能够进一步提高相容性、韧性，对材料性能进行进一步增强，使得复合材料具有更加优异的性能。
所述的PET，可采用市售通用的型号。
所述的PET衍生物，为式I结构的化合物；
Figure BDA0002348506000000031
其中，R1为多羟基结构，N为20～300。进一步优选，R1为三羟甲基乙烷基团、季戊四醇基团、木糖醇基团、甘油基团、山梨醇基团中一种。
最优选的，R1为山梨醇基团，N为55。
所述的相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS-g-MAH)；
所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中一种或两种。
所述的阻燃剂为溴代三嗪、三氧化二锑中的一种或两种。
所述的助剂为紫外吸收剂、润滑剂、抗氧剂等中的一种或两种以上(包括两种)。
所述的羟基加成型扩链剂可采用双酰亚胺酯、异氰酸酯、双环羧酸酐其中的一种。进一步优选，所述的羟基加成型扩链剂为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
本发明中，该PET衍生物含有多羟基结构，在羟基加成型扩链剂的作用下，可以与基料PET形成微交联结构，提高各组分之间的结合力，从而提高材料的耐热性。PET、PET衍生物、羟基加成型扩链剂通过双螺杆挤出机反应加成，使得复合材料具有更加优异的机械性能以及更加优异的耐温性能。
最优选的，所述的耐热阻燃PET复合材料，由以下重量份的原料制成：
Figure BDA0002348506000000032
所述的PET衍生物，为式I结构的化合物；
Figure BDA0002348506000000041
其中，R1为山梨醇基团，N为55；
所述的相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；
所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
所述的阻燃剂为溴代三嗪和三氧化二锑，其中，溴代三嗪为9份，三氧化二锑为1份；
所述的羟基加成型扩链剂为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
本发明还提供了一种PET衍生物的制备方法，采用酯化-缩聚两阶段，工艺路线，制备简单，易于实施，可操作性强。
一种PET衍生物的制备方法，包括以下步骤：
将二醇、二酸、催化剂、抗氧剂和热稳定剂加入到酯化反应器中，在压力为5-80Kpa、温度为90～200℃条件下进行酯化反应，反应1-5h。然后将酯化反应器升温至180～280℃并进行减压缩聚反应1-3h，出料可得到式PET衍生物。
一种耐热阻燃PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)、将PET、PET衍生物、增韧剂、相容剂、阻燃剂、助剂以及可选择性加入的羟基加成型扩链剂混合均匀，得到混合后的物料；
2)、将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经牵引机切粒后，得到耐热阻燃PET复合材料。
步骤1)中，所述的混合均匀的条件为：各组分置于高速捏合机中，保持转速500-5000rpm/min，高速搅拌5-30min。
步骤2)中，所述的双螺杆挤出机从加料口到机头的各区温度为：一区温度195-215℃，二区温度210-230℃，三区温度230-240℃，四区温度240-250℃，五区温度245-250℃，六区温度235-250℃，七区温度240-250℃，机头温度240-250℃，转速为50-350rpm/min。
插线板用材料必有要有耐热性能，通过125℃球压测试，常规的PET不能满足要求。本发明通过直接酯化和减压缩聚法制备了PET衍生物，该衍生物含有多羟基集团，通过羟基加成型扩链剂，可以与PET形成微交联结构，提高了PET的耐热性。本发明耐热阻燃PET复合材料具有耐热阻燃，耐高温性能优异，特别适合用于制备插线板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
本发明中，该PET衍生物韧性好，与PET有良好的相容性，保证了该复合材料的优异的冲击性能，在特定含量的相容剂、增韧剂和阻燃剂，能够进一步提高相容性、韧性，对材料性能进行进一步增强，使得复合材料具有更加优异的性能。特别是，当扩链剂加入后，扩链剂能够反应性增容PET和PET衍生物，并提高各组分之间的结合力，从而使得复合材料具有更加优异耐高温性能。本发明耐热阻燃PET，适合插线板用。
本发明一种插线板用耐热阻燃PET复合材料的制备方法制备简单，易于实施，可操作性强，有利于工业化大规模生产，具备广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中多羟基PET衍生物的红外光谱图，其中，横坐标为波数纵坐标为强度。
具体实施方式
以下将通过实施例对本发明进行具体说明，所举的实施例是为了更好地说明本发明的内容，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。
制备例1
(1)在氮气保护下将对苯二甲酸1.0mol、山梨醇1.3mol及对甲苯磺酸0.002mol、磷酸三苯酯2.00g、对苯二酚2.50g，加入到反应器中，将反应体系升温至150℃，压力100KPa下进行酯化反应，反应过程中充分搅拌，脱除反应产生的水，反应时间为1h。
(2)酯化反应结束后，将反应体系升温至200℃，并逐步减压至50KPa，反应0.5h，然后继续抽真空至86Pa左右，继续反应3.5h结束，反应结束后出料，即得多羟基PET衍生物。
通过核磁共振氢谱可知，7.86为对苯二甲酸的化学位移，1.86为山梨醇的化学位移。表明得到的PET衍生物为式I结构；通过核磁氢谱积分面积计算，二元酸单元与二元醇单元的摩尔比为1：1.05，N为55。通过红外谱图(图1)可以发现产物中有1734cm-1强特征吸收峰，是为羰基吸收峰，说明对苯二甲酸和山梨醇发生了酯化反应，且较为彻底。
Figure BDA0002348506000000061
R1为山梨醇基团，即
Figure BDA0002348506000000062
实施例1
按照下表1称取组分：
表1
Figure BDA0002348506000000063
1.按照重量配方，称取干燥后的PET、EMA、PET衍生物、ABS-g-MAH、EBS、硅酮、1010、168、溴代三嗪、三氧化二锑；
2.将称取后的各组分置于高速捏合机中，转速为2500rpm/min，搅拌时间为20min；
3.将混合均匀的PET、EMA、PET衍生物、ABS-g-MAH、EBS、硅酮、1010、168、阻燃剂加入到双螺杆挤出机加料漏斗中，双螺杆挤出机参数为：一区温度195℃，二区温度210℃，三区温度230℃，四区温度240℃，五区温度245℃，六区温度245℃，七区温度250℃，机头温度250℃，转速为300rpm/min，经牵引机牵引切粒后，得到PET/PET衍生物合金粒子，即一种插线板用耐热阻燃PET复合材料。
实施例2
按照下表2称取组分：
表2
Figure BDA0002348506000000071
1.按照重量百分比配方，称取干燥后的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、硅酮、1098、168、阻燃剂；
2.将称取后的各组分置于高速捏合机中，转速为2500rpm/min，搅拌时间为30min；
3.将混合均匀的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、硅酮、1098、168加入到双螺杆挤出机加料漏斗中，双螺杆挤出机参数为：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度230℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度250℃，机头温度250℃，转速为350rpm/min，经牵引机牵引切粒后，得到PET/PET衍生物，即一种插线板用耐热阻燃PET复合材料。
实施例3
按照下表3称取组分：
表3
Figure BDA0002348506000000081
1.将PET样品研磨成粉末；
2.按照重量百分比配方，称取干燥后的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、硅酮、1076、168、阻燃剂；
3.将称取后的各组分置于高速捏合机中，转速为3500pm/min，搅拌时间为20min；
4.将混合均匀的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、硅酮、1076、168、阻燃剂加入到双螺杆挤出机加料漏斗中，双螺杆挤出机参数为：一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度230℃，四区温度245℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度250℃，机头温度250℃，转速为350rpm/min，经牵引机牵引切粒后，得到PET/PET衍生物合金粒子，即一种插线板用耐热阻燃PET复合材料。
实施例4
按照下表4称取组分：
表4
Figure BDA0002348506000000082
Figure BDA0002348506000000091
1.将PET样品研磨成粉末；
2.按照重量百分比配方，称取干燥后的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、白油、1010、168、阻燃剂；
3.将称取后的各组分置于高速捏合机中，转速为3000pm/min，搅拌时间为30min；
4.将混合均匀的PET、EBA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、白油、1010、168、阻燃剂加入到双螺杆挤出机加料漏斗中，双螺杆挤出机参数为：一区温度200℃，二区温度225℃，三区温度235℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度250℃，七区温度250℃，机头温度250℃，转速为350rpm/min，经牵引机牵引切粒后，得到PET合金粒子，即一种插线板用耐热阻燃PET复合材料。
实施例5
按照下表5称取组分：
表5
Figure BDA0002348506000000092
Figure BDA0002348506000000101
1.按照重量百分比配方，称取干燥后的PET、EMA、PET衍生物、ABS-g-MAH、TAF、硅酮、1010、168、溴代三嗪、扩链剂IPDI、三氧化二锑；
2.将称取后的各组分置于高速捏合机中，转速为2500rpm/min，搅拌时间为20min；
3.将混合均匀的PET、EMA、PET衍生物、ABS-g-MAH、EBS、硅酮、1010、168、阻燃剂、扩链剂IPDI加入到双螺杆挤出机加料漏斗中，双螺杆挤出机参数为：一区温度195℃，二区温度210℃，三区温度230℃，四区温度240℃，五区温度245℃，六区温度245℃，七区温度250℃，机头温度250℃，转速为300rpm/min，经牵引机牵引切粒后，得到PET/PET衍生物合金粒子，即一种插线板用耐热阻燃PET复合材料。
本发明实施例1～5制备的一种插线板用耐热阻燃PET复合材料的测试结果如表6所示。
表6
Figure BDA0002348506000000102
从表5数据和打印效果来看，本发明PET/PET衍生物合金韧性好耐温好，阻燃满足要求，适合接插板领域。实施例5相比实施例1-4，多增加了扩链剂，实施例5体现出更加优异的机械性能和耐温性能。可见，本发明中，当扩链剂加入后，扩链剂能够反应性增容PET和PET衍生物，并提高各组分之间的结合力，从而使得复合材料具有更加优异的机械性能以及更加优异的耐温性能。

Claims (9)

1.一种耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
PET 40~70份；
PET衍生物 10-35份；
相容剂 2~15份；
增韧剂 2-15份；
阻燃剂 2~10份；
助剂 0.1~5份；
羟基加成型扩链剂 0~8份；
所述的PET衍生物，为式 I结构的化合物；
Figure 262875DEST_PATH_IMAGE002
式I ；
其中， R1为三羟甲基乙烷基团、季戊四醇基团、木糖醇基团、甘油基团、山梨醇基团中一种，N为20~300。
2.根据权利要求1所述的耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
PET 55~65份；
PET衍生物 15-30份；
相容剂 2~15份；
增韧剂 2-15份；
阻燃剂 2~10份；
助剂 0.1~5份；
羟基加成型扩链剂 0~5份；
所述的PET衍生物，为式 I结构的化合物；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式I ；
其中， R1为三羟甲基乙烷基团、季戊四醇基团、木糖醇基团、甘油基团、山梨醇基团中一种，N为20~300。
3.根据权利要求1所述的耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
PET 55~65份；
PET衍生物 15-30份；
相容剂 2~15份；
增韧剂 2-15份；
阻燃剂 2~10份；
助剂 0.1~5份；
羟基加成型扩链剂 0.1~2份；
所述的PET衍生物，为式 I结构的化合物；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式I ；
其中， R1为三羟甲基乙烷基团、季戊四醇基团、木糖醇基团、甘油基团、山梨醇基团中一种，N为20~300。
4.根据权利要求1、2或3所述的耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；
所述的增韧剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中一种或两种；
所述的阻燃剂为溴代三嗪、三氧化二锑中的一种或两种；
所述的助剂为紫外吸收剂、润滑剂、抗氧剂等中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1、2或3所述的耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，所述的羟基加成型扩链剂采用异氰酸酯。
6.根据权利要求5所述的耐热阻燃PET复合材料，其特征在于，所述的羟基加成型扩链剂为异佛尔酮二异氰酸酯。
7.根据权利要求1~6任一项所述的耐热阻燃PET复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、将PET、PET衍生物、增韧剂、相容剂、阻燃剂、助剂以及可选择性加入的羟基加成型扩链剂混合均匀，得到混合后的物料；
2）、将混合后的物料加入到双螺杆挤出机中，经牵引机切粒后，得到 耐热阻燃PET复合材料。
8.根据权利要求7所述的耐热阻燃PET复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述的混合均匀的条件为：各组分置于高速捏合机中，保持转速500-5000 rpm/min，高速搅拌5-30min；
步骤2）中，所述的双螺杆挤出机从加料口到机头的各区温度为：一区温度195-215℃，二区温度210-230℃，三区温度230-240℃，四区温度240-250℃，五区温度245-250℃，六区温度235-250℃，七区温度240-250℃，机头温度240-250℃，转速为50-350rpm/min。
9.根据权利要求1~6任一项所述的耐热阻燃PET复合材料在制备插线板的应用。
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Denomination of invention: Heat resistant and flame retardant PET composite and its preparation method and application in preparing patch panel

Effective date of registration: 20220930

Granted publication date: 20220408

Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Rui'an sub branch

Pledgor: ZHEJIANG SHINY NEW MATERIAL CO.,LTD.

Registration number: Y2022330002415