阻燃玻纖增強(qiáng)pb的研究與應(yīng)用

阻燃玻纖增強(qiáng)pb的研究與應(yīng)用

1基于小農(nóng)村濕環(huán)境的熱變形溫度可選用纖維素增強(qiáng)或無(wú)機(jī)填充改性苯二甲酸二醇酯是英文名稱的兩聚苯二醇酯（簡(jiǎn)稱pdt）。其生產(chǎn)技術(shù)路線可分為直接酯化法和直接酯交換法。產(chǎn)品為乳白色半透明到不透明、結(jié)晶型熱塑性的飽和聚酯。具有高耐熱性、韌性、耐疲勞性,自潤(rùn)滑、低摩擦系數(shù),耐候性、吸水率低,僅為0.1%,在潮濕環(huán)境中仍保持各種物性(包括電性能),電絕緣性,耐熱水、堿類、酸類、油類。但易受鹵化烴侵蝕,耐水解性差,低溫下可迅速結(jié)晶,成型性良好。缺點(diǎn)是缺口沖擊強(qiáng)度低,成型收縮率大。故大部分采用玻璃纖維增強(qiáng)或無(wú)機(jī)填充改性,其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度可提高一倍以上,熱變形溫度也大幅度提高?？梢栽?40℃下長(zhǎng)期工作。江陰某公司對(duì)PBT改性研究已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)十多年,公司面對(duì)市場(chǎng)需求,技術(shù)人員和工藝人員做了大量的研究工作,配方設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟,主要的產(chǎn)品有阻燃型、玻纖增強(qiáng)型、阻燃玻纖增強(qiáng)型、共混合金品級(jí)等,阻燃玻纖增強(qiáng)型占80%以上,市場(chǎng)對(duì)阻燃玻纖增強(qiáng)PBT的需求占改性PBT的70%以上,它的應(yīng)用范圍最廣,因此對(duì)阻燃玻纖增強(qiáng)PBT也成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。2ptl燃燒增強(qiáng)法的改進(jìn)方法2.1pbt的改性聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯是通用的工程塑料。PBT的聚合工藝成熟、成本較低,成型加工容易。未改性PBT性能不佳,實(shí)際應(yīng)用要對(duì)PBT進(jìn)行改性,其中,玻璃纖維增強(qiáng)阻燃改性牌號(hào)占PBT的70%以上。某種型號(hào)阻燃增強(qiáng)PBT的配方如表1。2.2保證使用的安全性眾所周知,大部分高分子材料都是易燃材料,而PBT主要用在電器、汽車、車輛等行業(yè)中,因此,有必要進(jìn)行阻燃化改性,使之成為難燃材料,保證使用的安全性。從阻燃劑成分不同可分為含鹵、含氮、含磷、無(wú)機(jī)阻燃劑,該企業(yè)采用鹵-銻系阻燃劑(十溴二苯醚-三氧化二銻)。鹵-銻系體系是以含鹵有機(jī)化合物為主要成分,Sb2O3為協(xié)同效劑的復(fù)合阻燃體系。這類阻燃劑的阻燃作用主要是氣相阻燃(即抑制在燃燒反應(yīng)中起鏈增長(zhǎng)作用的自由基,而發(fā)揮阻燃作用),也兼具一定的凝聚相阻燃(即在固相中阻止聚合物的熱分解和阻止聚合物釋放出可燃?xì)怏w的作用)作用。2.3x-n-si3化學(xué)結(jié)構(gòu)在PBT-RG25KB5050WT中該公司采用硅烷作為偶聯(lián)劑,有機(jī)官能硅烷是最知名的偶聯(lián)劑,它們的功效是基于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)X-(CH2)n-Si(OR)3,X代表有機(jī)官能團(tuán)(如氨基乙烯基環(huán)氧基甲基丙烯?；?,是能與聚合物基材結(jié)合的官能團(tuán)。在進(jìn)行玻璃纖維表面處理時(shí),硅烷偶聯(lián)劑分子中X部分首先在水中水解形成反應(yīng)性活潑的多羥基硅醇,然后與填料表面的羥基縮合而牢固結(jié)合;而偶聯(lián)劑的另一端,即有機(jī)疏水基R-,或與樹脂高分子長(zhǎng)鏈纏結(jié),或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.4采用化學(xué)和物理方法PBT的改性主要從兩個(gè)方面著手:一是采用化學(xué)改性,即通過共聚、接枝、嵌段、交聯(lián)或降解等化學(xué)方法,使其具有更好的性能和新的功能;二是采用物理改性方法,即通過采用無(wú)機(jī)材料填充和增強(qiáng)、與其他樹脂共混及加入各種助劑等方法來提高和改進(jìn)PBT的綜合性能,物理改性對(duì)開發(fā)不同性能的品種是極為有效的。該公司在阻燃增強(qiáng)PBT中采用共混和填充改性兩種方法進(jìn)行改性。2.4.1復(fù)合材料的性能填充劑有很多,綜合各種因素,該公司采用碳酸鈣和玻璃纖維。碳酸鈣為惰性填料,價(jià)格低廉,所以能降低所填充聚合物的價(jià)格,且對(duì)材料的各種性能影響較小。因其具有良好的分散性,可以大量使用,因而能賦予熱塑性材料許多優(yōu)點(diǎn),例如,可略微增強(qiáng)彈性模量和沖擊強(qiáng)度,降低收縮性,具有良好的色澤和優(yōu)異的表面粗造度等。玻璃纖維能改善材料的剛性拉伸強(qiáng)度HDT、抗蠕變性、沖擊強(qiáng)度等,特別是賦予材料極好的尺寸穩(wěn)定性和低的CLTE(這些正是改性PBT所需解決的)。2.4.2pbt共混改性研究PBT是結(jié)晶型熱塑性工程塑料,具有多方面的優(yōu)異性能,其耐老化性優(yōu)于其他通用工程塑料,熔融流動(dòng)性好,耐候性能優(yōu)良。但PBT缺口敏感性大而限制了它的用途,因而一般與其他樹脂共混使用,為此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛開展對(duì)PBT共混改性的研究,目前研究較多的是:PBT/PC、PBT/PET、PBT/PA和PBT/彈性體等共混。該公司采用PBT/PET等共混,對(duì)PBT共混改性不僅可保持PBT樹脂固有優(yōu)點(diǎn),改善其性能,并降低材料的成本。3提高ptl生產(chǎn)工藝3.1通過抗炭疽酸酯的生產(chǎn)流程生產(chǎn)流程如圖1。3.1.1材料的混合3.1.1.混合設(shè)備預(yù)混本公司采用的高速混合機(jī)是使用極為廣泛的塑料混合設(shè)備,可用于混色、制取母料、配料及共混材料的預(yù)混。普通高速混合機(jī)由混合室(又稱混合鍋)、葉輪、折流板、回轉(zhuǎn)蓋、排料裝置等組成。3.1.1.pbt的干燥PBT對(duì)水非常敏感,在高溫容易分解,因而影響PBT的各種性能,為此,在混合之前必須對(duì)PBT進(jìn)行干燥。本公司選用的是除濕干燥器,屬于直接式干燥,也叫絕熱干燥或?qū)α鞲稍?它是通過熱氣流與產(chǎn)品直接接觸而傳遞熱量,氣體提供顯熱用于蒸發(fā)物料中的濕分。3.1.1.清理下料口混料工藝流程如圖2:結(jié)塊是混料階段最容易出現(xiàn)的問題結(jié)塊的后果,堵住下料口,在擠出階段容產(chǎn)生返料,為此混料的時(shí)候一定要按照混料工藝嚴(yán)格執(zhí)行,不定時(shí)的清理下料口。3.1.2設(shè)備的工作過程擠出生產(chǎn)線根據(jù)擠出機(jī)的種類分單螺桿擠出生產(chǎn)線和雙螺桿擠出生產(chǎn)線。該公司的擠出機(jī)是同向雙螺桿的,雙螺桿擠出生產(chǎn)線由主機(jī)、機(jī)頭和輔機(jī)三大部分組成。主機(jī)就是通常說的雙螺桿擠出機(jī),物料由它實(shí)現(xiàn)混合,熔融和輸送的過程;機(jī)頭使混煉過的物料擠出成型;輔機(jī)主要實(shí)現(xiàn)冷卻定型和造粒的過程。擠出工藝參數(shù)如表2,計(jì)量稱工藝參數(shù)如表3。當(dāng)調(diào)速器出現(xiàn)故障,顯示屏上有故障信息,不能隨意復(fù)位,應(yīng)找保全查明原因。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候特別要注意油壓和冷卻水回路的開通。但油壓低于0.1MPa時(shí),要立即通知保全檢查處理;開機(jī)后要確定冷卻水出水管有水流出。否則傳動(dòng)會(huì)過熱毀壞。操作注意事項(xiàng):(1)控制對(duì)象是機(jī)筒,因此熱電偶的位置必須在該控制溫區(qū)的筒體里且有良好穩(wěn)定的接觸點(diǎn)。(2)一個(gè)溫區(qū)只有一個(gè)熱電偶,控制的范圍根據(jù)工藝而定,可以一個(gè)筒體,也可以兩個(gè)筒體,但控制準(zhǔn)確度會(huì)隨筒體增多而降低。(3)機(jī)頭沒有冷卻回路,當(dāng)溫度偏高,除了考慮固態(tài)續(xù)電器擊穿外,還要考慮其他溫區(qū)的溫度包括工藝設(shè)定的合理性。(4)裝卸機(jī)頭時(shí),應(yīng)把機(jī)頭溫度設(shè)定在常溫下,并關(guān)閉機(jī)頭電源開關(guān)。(5)在停機(jī)前,先停止玻纖的喂料,然后立即用PS洗機(jī),直到洗到?jīng)]有PBT為止,便于清機(jī)。停機(jī)的順序和開機(jī)相反。3.2側(cè)喂料口玻纖檢測(cè)檢測(cè)玻纖的含量,是根據(jù)玻纖不燃的特性進(jìn)行的,取一定的樣品進(jìn)行燃燒,稱量沒燃燒的物質(zhì),算出沒燃物質(zhì)的百分比,即為玻纖含量,根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)再調(diào)節(jié)加入側(cè)喂料口玻纖的根數(shù)。3.3ptl性能的抗阻劑在生產(chǎn)過程中,每?jī)蓚€(gè)小時(shí)檢測(cè)一次熔融指數(shù),每四個(gè)小時(shí)檢測(cè)一次熱力學(xué)性能。阻燃增強(qiáng)PBT熱力學(xué)性能參數(shù)如表4。4在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)ptl的問題和解決方法4.1玻纖剪切過碎原因玻纖不熔的可能情況:(1)玻纖口前段溫度過高,使物料在玻纖口基本都熔,導(dǎo)致熔體黏度變低,摩擦力不夠。解決的辦法是降低玻纖口前的溫度。(2)由于螺筒磨損過大,玻纖口后面剪切力不夠,解決的方法都是一樣的,降低玻纖口后面的溫度,但不可降低過大以免玻纖剪切過碎,性能降低。玻纖過碎與之相反。影響玻纖剪切的條件:(1)物料在玻纖口必須熔化了以上否則將因玻纖與物料之間嚴(yán)重的摩擦使玻纖被剪切的過碎;(2)玻纖處溫度不能過低,必須在所生產(chǎn)的物料的熔點(diǎn)以上,否則將因料過冷,摩擦過大使玻纖剪切過碎。一般工藝上已經(jīng)考慮到這問題,生產(chǎn)時(shí)需要注意是保證溫度波動(dòng)不大即可。4.2玻璃纖維口提取物玻纖口前段輸送能力小,原因可能是溫度過低或混料不均。玻纖口后面剪切過強(qiáng)。解決的方法是降低喂料。4.3熱壓開關(guān)不能控制(1)可能由于混料不均,應(yīng)加強(qiáng)混料的質(zhì)量。(2)可能由于機(jī)頭溫度過高,解決方法,關(guān)閉機(jī)頭加熱開關(guān)。(3)可能由于切粒機(jī)的轉(zhuǎn)速過低過快或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,解決的方法調(diào)節(jié)切粒機(jī)的轉(zhuǎn)速。4.4早期制作的碳化玻纖引起這個(gè)問題的因素主要有如下五個(gè):(1)轉(zhuǎn)產(chǎn)次序。一般生產(chǎn)完阻燃產(chǎn)品或深色產(chǎn)品后生產(chǎn)淺色單增強(qiáng)PBT時(shí)容易黑點(diǎn)超標(biāo)。方法是一:盡量避免出現(xiàn)這種情況。二:在此情況出現(xiàn)時(shí)加強(qiáng)清機(jī)。(2)清機(jī)效果。生產(chǎn)完阻燃產(chǎn)品(特別是含溴類阻燃劑的產(chǎn)品)轉(zhuǎn)單增強(qiáng)淺色PBT時(shí)一般必須A級(jí)清機(jī)換螺桿。若清機(jī)不干凈,螺筒內(nèi)殘留阻燃劑過多,容易黑點(diǎn)超標(biāo),且其影響時(shí)間長(zhǎng)。(3)原材料水分含量。與尼龍相似,PBT也是對(duì)水敏感的產(chǎn)品,遇容易水解炭化產(chǎn)生黑點(diǎn)。所以烘干料以及玻纖必須注意防水,混料以及分料時(shí)也要注意不可混料分料過多,在雨天陰天,PBT、PET烘干料露空放置1小時(shí)以上是很危險(xiǎn)的。(4)工藝控制。主要是溫度的控制,特別是剪切處溫度,若過高則很容易分解炭化產(chǎn)生黑點(diǎn)。(5)其他。注意不能堵摸頭邊上的摸孔。黑點(diǎn)超標(biāo)及黃線條的現(xiàn)象,與螺桿組合關(guān)系很大,目前部分螺桿生產(chǎn)時(shí)為了保證玻纖不會(huì)過碎,保證成品性能,把玻纖口的剪切降低得很弱,常常出現(xiàn)玻纖剪切不斷即玻纖不熔的現(xiàn)象長(zhǎng)玻纖在濾板集結(jié),時(shí)間長(zhǎng)后此處降解炭化。在螺桿組合得到改進(jìn)之前,為避免或緩減這種情況,目前采取的辦法是降低濾板前后的溫度,機(jī)頭溫度一般降低到200或210度,而濾板處溫度降低到170或190度。為避免PBT生產(chǎn)中性能不穩(wěn)定的情況,首先應(yīng)保證玻纖口前溫度處于260-270度,以使熔體得到充分熔融,玻纖口前區(qū)域一般為第一及第二區(qū),實(shí)際證明在PBT白料生產(chǎn)中第一第二區(qū)溫度對(duì)產(chǎn)品黑點(diǎn)及黃線條影響很小,而對(duì)成品生產(chǎn)影響很大。4.5溫度對(duì)增強(qiáng)pbt熱分解的影響在制備增強(qiáng)PBT的過程中,由于所用國(guó)產(chǎn)玻纖的分散性等性能不如進(jìn)口的玻纖,導(dǎo)致玻纖與其他材料的混合質(zhì)量下降,料條表面有浮纖,且鑄帶頭處有玻纖析出,致使制品性能下降。為解決該現(xiàn)象,在不改變其他工藝參數(shù)的前提下,將螺桿轉(zhuǎn)速提高,雖然此時(shí)增強(qiáng)PBT的表觀與內(nèi)在性能基本達(dá)到要求,但剪切力提高,溫度將急劇升高,增強(qiáng)PBT及某些助劑熱分解的可能性加大;而PBT的熔點(diǎn)為220～225℃,加工溫度范圍為250～265℃。因此制品出現(xiàn)泛