一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法，其特征在于，其组分按重量计如下：聚酯树脂100；热处理氢氧化镁100～300；辅助导热剂0～50；辅助阻燃剂0～30；分散剂1～8；稳定剂1～3。本发明专利技术采用比普通氢氧化镁具有更优异的导热性能而又不失阻燃性能的热处理氢氧化镁，辅助导热剂以及阻燃剂，制备性能更加优异的导热阻燃聚酯复合材料，可满足各种应用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法
：一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法，涉及一种提高氢氧化镁导热性能的方法，由该种方法制备的氢氧化镁可使聚酯材料同时具有导热和阻燃性能。
技术介绍
：常见的聚酯塑料主要有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，由于其具有优良的力学性能、热稳定性、电绝缘性，广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域。然而，聚酯塑料本身存在易燃和导热性差的问题，难以满足高性能制品的应用要求，限制其在现代工业设计和制造中的应用范围，因此，研究和开发具有阻燃和导热等性能的聚酯复合材料具有重要意义。阻燃聚酯是通过聚酯基础塑料和阻燃剂共混塑化复合而制备的，主要的阻燃剂有溴系化合物和氧化锑组成的卤素阻燃体系、磷系化合物、金属氢氧化物。卤素阻燃剂对聚酯具有良好的阻燃效果，例如中国专利201010612307.9使用十溴二苯乙烷、溴代三嗪、磷氮阻燃剂、四溴双酚A中的两种或多种与阻燃协效剂为三氧化二锑和/或锑酸钠复合，制备耐灼热丝性能优异的PBT，阻燃性能可达UL94V‐0，由于燃烧过程中，溴锑类阻燃剂会产生对环境有害物质，正受到越来越多政策法规的限制。磷系阻燃剂符合环保要求，以磷酸酯类化合物为主，具有阻燃效率高的优点，例如中国专利201210158866.6使用磷酸三甲苯酯、三氧化二锑作为阻燃剂，以PBT为主、POM为辅，并以碳酸钙、二氧化硅为填充剂，制备了一种增强阻燃PBT复合材料，具有阻燃、耐高温、抗静电、韧性高等特点。然而磷酸酯存在迁移问题，这导致阻燃制品的阻燃性和力学性能随时间降低。导热聚酯复合材料是通过聚酯基础塑料和导热粉体共混塑化复合获得，绝缘性无机导热粉体主要包括金属氧化物(氧化铝、氧化镁)、氮化物(如氮化硼、氮化铝)。例如中国专利201510718473.X以氧化镁、氧化铝以及氮化硼的混合物为导热填料，制备了一种导热PET合金材料。金属氧化物氧化铝、氧化镁硬度高，挤出时对设备磨损大，且高填充挤出时易变色等问题，限制其作为主要导热填充粉体使用；氮化物虽然导热性能优异，但在聚合物中难以分散，其添加量难以达到导热阈值的要求，且价格昂贵。中国专利CN201610098700.8通过以氧化石墨烯、碳纳米管和氮化铝等导热填料、以硼酸盐与金属氢氧化物的复配为阻燃剂，制备了一种导热增韧阻燃增强PBT塑料。然而专利中选用的导热填料氮化铝与树脂相容性差，加工性能差，低填充下难以实现高导热；碳纳米管虽然导热性能优异，但是只能应用与黑色制品，从颜色上限制了其应用范围；氢氧化镁作为一种常见的无卤阻燃剂，具有环保、价格低廉的优点，但其阻燃效率差，同时导热效率低。针对以上各项专利制备的导热阻燃聚酯复合材存在的应用限制，本专利提供一种提升氢氧化镁导热性能的方法，通过本方法制得的氢氧化镁导热性能比普通氢氧化镁更高，同时兼具阻燃性能，其制备的导热阻燃聚酯复合材料性能优异，可满足各种应用要求。
技术实现思路
：本专利技术通过热处理氢氧化镁粉体，改善其导热性能，为聚酯树脂基体提供一种具备阻燃性以及导热性能的无机导热填料，从而制备一种导热阻燃聚酯复合材料。本专利技术提供一种导热阻燃聚酯复合材料的制备方法，其特征在于其包含以下组份(以质量份数计)：聚酯树脂100热处理氢氧化镁100～300辅助导热剂0～50辅助阻燃剂0～30分散剂1～8稳定剂1～3将上述各种原料加入高速搅拌器中混合5～30分钟，所获得的混合料送入双螺杆挤出机熔融造粒，挤出机各区的温度为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝200～210℃，T4＝205～215℃，T5＝210～220℃，T6＝215～225℃，T7＝220～230℃，T8＝225～235℃，T9＝230～240℃，T模＝220～230℃。本专利所述一种导热阻燃聚酯复合材料的制备方法，其特征是热处理氢氧化镁通过将氢氧化镁粉体放入马弗炉煅烧获得，其粉体中位径为1～50μm，优选5～30μm。若粉体中位径低于5μm，则粉体易团聚，难以分散；若粉体中位径高于30μm，则在复合材料体系中易形成应力集中点，力学性能下降。氢氧化镁粉体与聚酯塑料复合，能赋予聚酯一定的阻燃和导热功能，其阻燃机理是在燃烧过程中，氢氧化镁分解产生氧化镁，并放出结合水，吸收大量的潜热，来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚酯分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用，帮助提高聚酯复合材料的抗火性能，同时放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。通常当氢氧化镁粉体添加量约50％质量分数时，所制备的聚酯复合材料可以达到UL‐V0的阻燃级别；另一方方面，氢氧化镁导热是通过热声子在氧、镁和氢原子组成的导热通道中的传播实现的，由于氢原子的原子量较其中的氧和镁相差大，导致其热声子的平均自由程小，因而其热导率低。通过对氢氧化镁粉体预先进行热处理，进行部分脱水，虽然降低了其阻燃效果，但减少其导热通道的氢含量，可以增加热声子的平均自由程，从而提高其热导率。本专利技术通过控制热处理氢氧化镁的温度和时间，由此控制氢氧化镁的脱水率，从而实现热处理氢氧化镁的阻燃性能和导热性能的调节。本专利技术对高温炉不做限制，可以是常规的马弗炉，其温度控制在400～700℃，优选500～600℃；煅烧时间1～6h，优选2～4h。高温煅烧法是为了分解氢氧化镁中的部分结合水，氢氧化镁的分解温度为340℃，若温度在400℃以下，脱水进行很慢，达到设定的脱水率时间长；若温度高于700℃，氢氧化镁则脱水太快，不利于精确控制脱水率，同时不利于保持粉体的晶格完整性，增大热阻。本专利所述一种导热阻燃聚酯复合材料的制备方法，其特征是聚酯基料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，其熔融指数1～100g/10min(2.16kg,250℃)，优选20～60g/10min。若熔融指数低于1g/10min，则不利于热处理氢氧化镁粉体在基础塑料中的均匀分散，导致难以塑化挤出；若熔融指数高于100g/10min，则力学性能较差，难以满足应用对强度的要求。本专利技术在热处理氢氧化镁导热粉体基础上，加入绝缘性高导热粉体，如氮化硼、氮化铝或者两者的复合，作为辅助导热剂，以进一步提高所制备的聚酯复合材料的导热性能。辅助导热粉体的添加量不做特别的限制，视所制备材料对热导率的期望值而定。考虑到氮化硼和氮化铝在聚酯中较难分散，其添加量保持在50phr以内为宜。本专利所述一种导热阻燃聚酯复合材料的制备方法，其特征是辅助阻燃剂是含磷化合物，优选三聚氰胺多聚磷酸盐。考虑到热处理氢氧化镁由于预先脱去部分结合水，其阻燃效果会有所下降，其下降程度视脱水率而定，因此，当热处理氢氧化镁添加量不太高、或者脱水率较高时，所制备的聚酯复合材料的阻燃性能可能不能满足应用要求。为此，辅助协效阻燃剂的加入可以协效其提高体系阻燃性能。含磷阻燃剂对富氧有机化合物有较好的阻燃效果，其中三聚氰胺多聚磷酸盐是氮磷系阻燃剂中应用范围较广的一种，耐温性好，分解温度300℃以上，分解后生成气源(三聚氰胺)和酸源(磷酸)物质，与氢氧化镁具有较好的协效作用。燃烧过程中，三聚氰胺多聚磷酸盐受热分解产生的气体和氢氧化镁受热产生的水蒸气，可以稀释可燃气体及氧气的浓度；酸源可以催化聚酯脱水成碳，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法，其特征在于聚酯复合材料是由以下重量份的组分制成：聚酯树脂 100热处理氢氧化镁 100～300辅助导热剂 0～50辅助阻燃剂 0～30分散剂 1～8稳定剂 1～3将上述配方中的物料加入高速混合机中混合5～30min后，送入双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得导热阻燃聚酯复合材料。其中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝200～210℃，T4＝205～215℃，T5＝210～220℃，T6＝215～225℃，T7＝220～230℃，T8＝225～235℃，T9＝230～240℃，T模＝220～230℃。

【技术特征摘要】
1.一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法，其特征在于聚酯复合材料是由以下重量份的组分制成：聚酯树脂100热处理氢氧化镁100～300辅助导热剂0～50辅助阻燃剂0～30分散剂1～8稳定剂1～3将上述配方中的物料加入高速混合机中混合5～30min后，送入双螺杆挤出机中熔融挤出，所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒，即得导热阻燃聚酯复合材料。其中，双螺杆挤出机各区的温度为：T1＝190～200℃，T2＝195～205℃，T3＝200～210℃，T4＝205～215℃，T5＝210～220℃，T6＝215～225℃，T7＝220～230℃，T8＝225～235℃，T9＝230～240℃，T模＝220～230℃。2.根据权利要求1所述一种导热阻燃聚酯复合材料及其制备方法，其特征是热处理氢氧化镁通过将氢氧化镁放粉体入高温炉煅烧获得，其粉体中位径为1～50μm，优选5～30μm。3.根据权利要求1和2所述，其特征是高温炉温...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛妮娜，黄烙昌，黄嘉杰，姜宏伟，
申请(专利权)人：佛山市三水金戈新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44