專利名稱：一種聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種聚酯/層狀硅酸鹽的納米復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
聚酯在非纖維領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，例如包裝，電子，汽車，建筑，電器等方面， 主要是因?yàn)樗哂谐杀镜?，耐化學(xué)性優(yōu)良的特點(diǎn)。作為傳統(tǒng)的工程塑料，聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇(PET)樹脂熔體強(qiáng)度差，結(jié)晶速度慢，尺寸穩(wěn)定性差，難以滿足工業(yè)上快速成型的需要。 為提高了 PET的結(jié)晶速率，業(yè)內(nèi)企業(yè)開發(fā)出了各種快速結(jié)晶成核劑，例如中科院化學(xué)所發(fā) 明的PET聚合插層復(fù)合技術(shù)，將有機(jī)蒙脫土和PET單體一起加到聚合釜中制備PET納米復(fù) 合塑料，可以制作各種電器部件。聚對(duì)苯二甲酸丁二醇(PBT)是一種傳統(tǒng)的半結(jié)晶工程塑料，它擁有很高的結(jié)晶度 和結(jié)晶速率，很好的耐化學(xué)性，熱穩(wěn)定性和流動(dòng)性。聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在汽車領(lǐng) 域，電子電氣等有廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)樗哂泻玫睦鞆?qiáng)度，很高的彎曲模量和尺寸穩(wěn)定 性。但是聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的熱變形溫度較低，一般為60 70度，這在一定范 圍內(nèi)限制了它的應(yīng)用，將層狀硅酸鹽以納米尺度引進(jìn)到聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基體 中，可以提高它的力學(xué)性能和熱性能。聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)具有良好的加工性能，電氣性能，機(jī)械性能和尺寸 穩(wěn)定性，此外，它還具有優(yōu)良的柔軟性，抗口光性，耐污性，低靜電性，低吸水率等。但是對(duì)苯 二甲酸丙二醇酯(PTT)類樹脂結(jié)晶化速度緩慢，對(duì)其成型加工不利。同樣制備對(duì)苯二甲酸 丙二醇酯(PTT)納米復(fù)合材料有助于提高結(jié)晶速率，這樣對(duì)其制品開發(fā)很有利。上述三種聚酯都能通過添加有機(jī)化蒙脫土在使用原位插層聚合法，溶液插層聚合 法或熔融共混法的情形下制造聚酯/蒙脫土納米復(fù)合材料，從而擴(kuò)大其使用范圍，中科院 化學(xué)研究所漆宗能等申請(qǐng)的《一種聚對(duì)苯二甲酸丁二酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料及其制 備方法》(專利號(hào)為97104194. 6)中即采用原位插層聚合法制備了對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT) 納米復(fù)合材料，所制造的材料主要應(yīng)用于如汽車車燈等部件中，一方面蒙脫土的加入提高 了聚酯材料的性能如結(jié)晶性，熱變形溫度及其它力學(xué)性能，突破了聚酯材料使用范圍的瓶 頸，但是沒有解決實(shí)際使用過程中的小分子析出情況。常規(guī)的季銨鹽插層劑能夠使得蒙脫 土的層間距擴(kuò)大明顯，從而有利于納米蒙脫土材料在聚酯基體中的分散，在改善力學(xué)性能 的同時(shí)，也能充分的提高材料的氣體阻隔性，但是由于季銨鹽的分解溫度一般相對(duì)較低，因 此，在后續(xù)使用中發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的小分子析出現(xiàn)象嚴(yán)重，使得如車燈部件使用收到了極大 的限制。因此通過一定的加工工藝制備出低析出性的聚酯/蒙脫土納米復(fù)合材料顯得尤為 重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種低析出性的聚酯/蒙脫土納米復(fù)合材料，該材料在 具有良好的力學(xué)性能及氣體阻隔性的同時(shí)，能夠極大地避免小分子物的析出。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，主要由下列重量組份組成聚酯80 99. 5 份；有機(jī)化層狀硅酸鹽0. 5 20份；且經(jīng)過了下列條件下的處理壓力彡lOOOpa ；溫度120 170°C ；處理時(shí)間16 32h。所述的聚酯是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚對(duì) 苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，其中又以PBT為最佳。所述的有機(jī)化層狀硅酸鹽為是有機(jī)化的蒙脫土、云母或麥加石，其中特別優(yōu)選為 有機(jī)化的蒙脫土。所述的有機(jī)化層狀硅酸鹽是經(jīng)插層劑插層處理的層狀硅酸鹽。所述插層劑為十八烷基三甲基銨鹽、十八烷基雙羥乙基甲基銨鹽、十六烷基雙羥 乙基甲基銨鹽、十八烷基芐基二甲基銨鹽、十六烷基三甲基銨鹽、十六烷基芐基二甲基銨 鹽、十二烷基三甲基銨鹽、十二烷基芐基二甲基銨鹽、二烷基硫酸銨或雙十八烷基二甲基銨 鹽中的一種或幾種。所述層狀硅酸鹽的陽離子交換總?cè)萘繛?0-500meq./100g，其中特別優(yōu)選為 50-200meq. /100g.所述的低析出性的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料在常壓，160°C下的Haze值 彡20，優(yōu)選Haze值彡10。本發(fā)明的低析出聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，經(jīng)過由雙螺桿擠出機(jī)混煉而 成，雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為30-45，優(yōu)選35-40，擠出溫度為180 250°C ；然后經(jīng)過后續(xù)處 理，其條件為壓力彡1000pa ；溫度120 170°C ；處理時(shí)間16 32h，優(yōu)選壓力彡200pa ； 溫度150 170°C ；處理時(shí)間20 30h。本發(fā)明使用熔融插層法，即將聚合物及層狀硅酸鹽材料共同在擠出機(jī)等能同時(shí)提 供剪切力及將聚合物加熱到熔點(diǎn)以上的設(shè)備中，在剪切力的作用下，使聚合物分子插入到 層狀硅酸鹽片層間。采用熔融插層法制備聚酯/無機(jī)硅酸鹽納米復(fù)合材料，其更具有工業(yè) 應(yīng)用價(jià)值，適合工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)的要求，在擠出造粒后使用一定時(shí)間的真空，加熱處理，極大 地降低了復(fù)合材料中的小分子析出物，使得低析出/聚酯蒙脫土納米復(fù)合材料的制造成為 現(xiàn)實(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過特定的處理工藝，能夠得到小分子析出量很低的聚酯納米 復(fù)合材料，很好地拓展了聚酯納米復(fù)合材料的后續(xù)應(yīng)用。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明以上的優(yōu)點(diǎn)，下面將從列舉的實(shí)施例和比較實(shí)施例進(jìn)行詳 細(xì)的說明。然而，本發(fā)明并不只限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例中所用PBT樹脂為日本東麗公 司生產(chǎn)，有機(jī)化蒙脫土為浙江豐虹有限公司生產(chǎn)，牌號(hào)DK-2。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 0. 5kg，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 19. 5kg，一起加 入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) /層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，稱取其中30g切片放置于200ml試管 中，在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴 中加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為5. 3。實(shí)施例2 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 1kg，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 19kg，一起加入到 雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì)苯二 甲酸丁二醇酯(PBT)/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。稱取其中30g切片放置于200ml試管中， 在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴中 加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為6. 2。實(shí)施例3 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 1. 5kg，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 18. 5kg，一起加 入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì) 苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。稱取其中30g切片放置于200ml試 管中，在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油 浴中加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為8. 2。實(shí)施例4 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 2kg，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 18kg，一起加入到 雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì)苯二 甲酸丁二醇酯(PBT)/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。稱取其中30g切片放置于200ml試管中， 在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴中 加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為8. 5。實(shí)施例5 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 2kg，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET) 18kg，一起加入到 雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì)苯二 甲酸乙二醇酯(PET)/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。稱取其中30g切片放置于200ml試管中， 在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴中 加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為8. 5。實(shí)施例6 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 2kg，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT) 18kg，一起加入到 雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，在200Pa真空，160°C加熱處理24小時(shí)，得到聚對(duì)苯二 甲酸丙二醇酯(PTT)/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料。稱取其中30g切片放置于200ml試管中， 在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴中 加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為8. 5。對(duì)比例1 將用季銨鹽處理過的蒙脫土 1kg，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 19kg，一起加入到 雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出，切粒，得到聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/層狀硅酸鹽納米 復(fù)合材料，稱取其中30g切片放置于200ml試管中，在試管口密封以一塊5mm厚50mmX 50mm 的玻璃片，將裝有切片的試管置于160°C的油浴中加熱12小時(shí)。冷卻，取下玻璃片至于Haze 測(cè)試儀測(cè)試霧度，Haze值為37。
上述實(shí)施例、對(duì)比例涉及的擠出及測(cè)試方法為1.擠出共混條件低析出聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料經(jīng)過由雙螺桿擠出機(jī)混 煉而成，雙螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比為30-45，優(yōu)選35-40，擠出溫度為180 250°C ；2. Haze測(cè)試實(shí)施例中50mm (長(zhǎng))X 50mm (寬)X 5mm (厚)置于HZ-1型濁度儀上， 直接讀出數(shù)據(jù)。具體測(cè)試過程參照ASTMD1003;3.拉伸強(qiáng)度測(cè)試參照IS0527。
權(quán)利要求
一種聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于主要由下列重量組份組成聚酯80～99.5份；有機(jī)化層狀硅酸鹽0.5～20份；且經(jīng)過了下列條件下的處理壓力≤1000pa；溫度120～170℃；處理時(shí)間16～32h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于所述聚酯為 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于所述有機(jī)化 層狀硅酸鹽是經(jīng)插層劑插層處理的層狀硅酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于所述插層劑 為十八烷基三甲基銨鹽、十八烷基雙羥乙基甲基銨鹽、十六烷基雙羥乙基甲基銨鹽、十八烷 基芐基二甲基銨鹽、十六烷基三甲基銨鹽、十六烷基芐基二甲基銨鹽、十二烷基三甲基銨 鹽、十二烷基芐基二甲基銨鹽、二烷基硫酸銨或雙十八烷基二甲基銨鹽中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于有機(jī)化層狀 硅酸鹽是有機(jī)化的蒙脫土、云母或麥加石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，其特征在于 該材料在常壓、160°C下析出物的Haze值小于10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低析出聚酯/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，將聚酯與有機(jī)化層狀硅酸鹽經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)混煉，通過一定時(shí)間的特定壓力，溫度處理后，所得的低析出性的聚酯/硅酸鹽納米復(fù)合材料，在較好保持其力學(xué)性能的情況下其Haze值不大于10。
文檔編號(hào)C08K9/04GK101921462SQ20091014759
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者吳健, 李旭, 青山雅俊 申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司