專利名稱：一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)樹(shù)脂在五大通用工程塑料基體樹(shù)脂中最為低廉?？墒?，沒(méi)有經(jīng)過(guò)改性的PET由于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，決定了其固有的缺陷韌性差、受熱后極易翹曲、在低模溫下制件表面粗糙，這些缺陷嚴(yán)重影響了其工業(yè)使用價(jià)值。為充分利用PET的低成本性能，滿足工業(yè)使用需求，人們做了大量的改性研究工作，其中美國(guó)杜邦公司、日本東洋紡公司走在技術(shù)前沿。美國(guó)杜邦公司FR530、日本東洋紡公司的EMC170被廣泛用在家用電器、汽車配件領(lǐng)域。
解決PET結(jié)晶速度和成核程度是降低PET成型模溫的關(guān)鍵因素。而結(jié)晶速度和成核程度與選擇的成核劑息息相關(guān)。國(guó)外相關(guān)專利都詳細(xì)介紹了所使用的成核劑，如專利號(hào)USP3435093使用了乙烯/甲基丙烯酸共聚物的堿金屬鹽作為成核劑，此成核體系缺點(diǎn)是使PET的熔融指數(shù)大幅度降低，在成型大制件或厚壁制品時(shí)注塑工藝參數(shù)難以調(diào)節(jié)。USP4448913使用了苯甲酸鈉和聚烯烴的復(fù)合物作為成核劑，此成核體系的缺點(diǎn)在于聚烯烴加入雖然提高了PET的熔融指數(shù)，但其耐熱性能下降幅度較大，耐熱溫度只能達(dá)到190度，且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料及其制備方法，可以實(shí)現(xiàn)在低成本、低溫下模塑成型，且具有高耐熱性能。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其組成(重量％)為聚酯45-95％；成核劑-硬脂酸鈉0.3-5％；溴系阻燃劑5-30％；阻燃協(xié)效劑4-10％；增韌劑1-6％；抗氧劑0.1-1％；潤(rùn)滑劑0.1-5％；玻璃纖維5-50％。
其中，所述聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其黏度為0.65-1.05Dl/g、熔點(diǎn)為250-265℃。
其中，所述成核劑-硬脂酸鈉的純度為≥99％。
其中，所述擴(kuò)鏈劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物。
其中，所述阻燃協(xié)效劑為三氧化二銻或五氧化二銻。
其中，所述增韌劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物。
其中，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯。
其中，所述潤(rùn)滑劑為脂肪酸酰胺。
其中，所述玻璃纖維直徑為4-17微米。
一種如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料的制備方法，包括步驟(1)按照重量百分比稱取1中所述原料；(2)將聚酯、硬脂酸鈉、環(huán)氧擴(kuò)鏈劑、溴系阻燃劑、增韌劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑在中速混合器中混合3-7分鐘；(3)將(2)混好的原料投置于雙螺桿擠出機(jī)中和玻璃纖維摻混，經(jīng)過(guò)熔融擠出，造粒。生產(chǎn)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為180-260℃，二區(qū)溫度為180-260℃，三區(qū)溫度為180-260℃，四區(qū)溫度為180-260℃，混合料在螺桿中輸送時(shí)間為1-2分鐘。
以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果(1)由于本發(fā)明中使用了有機(jī)成核劑硬酯酸鈉、丙烯酸酯類核殼共聚物增韌劑、含有環(huán)氧基團(tuán)的物質(zhì)作擴(kuò)鏈劑，有效提高了PET的結(jié)晶速度，使得制成的復(fù)合材料可以在較低的溫度，即70-100℃模溫時(shí)成型，因而不用添加油溫機(jī)，降低了能源消耗，同時(shí)保證了該材料的高耐熱性、高強(qiáng)度和高沖擊性。
(2)由于使用的助劑均為市售，降低了生產(chǎn)成本；
(3)制備過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝容易控制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其組成(重量％)為聚酯45-95％、硬脂酸鈉0.3-5％、環(huán)氧擴(kuò)鏈劑1-5％、溴系阻燃劑5-30％、阻燃協(xié)效劑4-10％、增韌劑1-6％、抗氧劑0.1-1％、潤(rùn)滑劑0.1-5％、玻纖5-50％。
上述配方中的聚酯為PET，特性黏度為0.65-1.05Dl/g，熔點(diǎn)為250--265℃，成核劑選用硬脂酸鈉，純度為≥99％；擴(kuò)鏈劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物；增韌劑為丙烯酸酯類核殼共聚物；阻燃劑為溴系阻燃劑，并且使用協(xié)效劑三氧化二銻；抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯；潤(rùn)滑劑為脂肪酸酰胺；選擇的玻璃纖維直徑為4-17微米。
其中，本發(fā)明配方體系中的三氧化二銻促在瞬時(shí)加工溫度達(dá)到280以上時(shí)促進(jìn)了PET的降解，而使用聚合物擴(kuò)鏈劑則增大PET的熔融黏度，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)PET的降解，使PET的耐熱溫度不至于大幅度的降低。
其制造過(guò)程如下(1)按照重量百分比稱取原料；(2)將聚酯、硬脂酸鈉、環(huán)氧擴(kuò)鏈劑、溴系阻燃劑、增韌劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑在中速混合器中混合3-7分鐘；(3)將(2)混好的原料投置于雙螺桿擠出機(jī)中和玻璃纖維摻混，經(jīng)過(guò)熔融擠出，造粒。生產(chǎn)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為180-260℃，二區(qū)溫度為180-260℃，三區(qū)溫度為180-260℃，四區(qū)溫度為180-260℃，混合料在螺桿中輸送時(shí)間為1-2分鐘。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述實(shí)施例1將PET重量百分比為52％，硬脂酸鈉0.3％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑2％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例2將PET重量百分比為51.9％，硬脂酸鈉0.4％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑2％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例3將PET重量百分比為51.8％，硬脂酸鈉0.5％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑2％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例4將PET重量百分比為51％，硬脂酸鈉0.3％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑3％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例5將PET重量百分比為50.9％，硬脂酸鈉0.4％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑3％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例6將PET重量百分比為50.8硬脂酸鈉0.5％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑3％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例7將PET重量百分比為50％，硬脂酸鈉0.3％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑4％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例8將PET重量百分比為50.9％，硬脂酸鈉0.4％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑4％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
實(shí)施例9將PET重量百分比為49.9％，硬脂酸鈉0.5％，環(huán)氧擴(kuò)鏈劑4％，溴系阻燃劑和阻燃協(xié)效劑13％，增韌劑2％，潤(rùn)滑劑為0.5％，抗氧劑0.2％在中速攪拌機(jī)中混合5分鐘，再與30％的玻纖摻混，經(jīng)過(guò)熔融溫度為200--260℃雙螺桿擠出機(jī)擠出，造粒。其中各區(qū)段溫度為一區(qū)200℃，二區(qū)240℃，三區(qū)255℃，四區(qū)260℃，五區(qū)245℃，停留時(shí)間為90秒鐘。
性能測(cè)試將上述9個(gè)實(shí)施例完成造粒的粒子在130-150℃的鼓風(fēng)烘箱中干燥4-6小時(shí)，再將干燥的粒子在80T注塑機(jī)上注塑制樣，制樣過(guò)程中保持模溫在70-100℃之間。
拉伸強(qiáng)度按GB/T 1040標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm)170(長(zhǎng))×(20±0.2)(端部寬度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按GB 9341/T標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為試樣尺寸(mm)(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，彎曲速度為20mm/min；缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T 1043標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，試樣類型為I型，試樣尺寸(mm)(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3.2mm；熱變形溫度按GB/T 1634.2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，負(fù)載為1.80MPa，跨距為100mm。
實(shí)施例1～9配方及性能見(jiàn)表1表1


通過(guò)對(duì)上述表格中的數(shù)據(jù)分析后得知，當(dāng)擴(kuò)鏈劑為3％(重量百分比)和成核劑為0.4％(重量百分比)時(shí)耐熱溫度為最高，達(dá)到了220℃，其他綜合性能良好。當(dāng)成核劑硬脂酸鈉使用量增加(0.4到0.5)沖擊強(qiáng)度下降幅度較大，而耐熱溫度增加不明顯，可能原因是PET快速結(jié)晶，分子鏈排列規(guī)整度較差造成。
權(quán)利要求
1.一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，其組成(重量％)為聚酯45-95％；成核劑-硬脂酸鈉0.3-5％；溴系阻燃劑5-30％；阻燃協(xié)效劑4-10％；增韌劑1-6％；抗氧劑0.1-1％；潤(rùn)滑劑0.1-5％；玻璃纖維5-50％。
2.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(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，其黏度為0.65-1.05Dl/g、熔點(diǎn)為250-265℃。
3.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述成核劑-硬脂酸鈉的純度為≥99％。
4.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述擴(kuò)鏈劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物。
5.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述阻燃協(xié)效劑為三氧化二銻或五氧化二銻。
6.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述增韌劑為含有環(huán)氧基團(tuán)的聚合物。
7.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基-4-羥基苯基)丙酸]正十八碳醇酯。
8.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為脂肪酸酰胺。
9.如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料，其特征在于，所述玻璃纖維直徑為4-17微米。
10.一種如權(quán)利要求1所述的高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括步驟(1)按照重量百分比稱取1中所述原料；(2)將聚酯、硬脂酸鈉、環(huán)氧擴(kuò)鏈劑、溴系阻燃劑、增韌劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑在中速混合器中混合3-7分鐘；(3)將(2)混好的原料投置于雙螺桿擠出機(jī)中和玻璃纖維摻混，經(jīng)過(guò)熔融擠出，造粒。生產(chǎn)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為180-260℃，二區(qū)溫度為180-260℃，三區(qū)溫度為180-260℃，四區(qū)溫度為180-260℃，混合料在螺桿中輸送時(shí)間為1-2分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐熱玻纖增強(qiáng)聚酯復(fù)合材料及其制備方法，其組成(重量％)為聚酯45－95％；成核劑－硬脂酸鈉0.3－5％；溴系阻燃劑5－30％；阻燃協(xié)效劑4－10％；增韌劑1－6％；抗氧劑0.1－1％；潤(rùn)滑劑0.1－5％；玻璃纖維5－50％。本發(fā)明使用了有機(jī)成核劑硬酯酸鈉、丙烯酸酯類核殼共聚物增韌劑、含有環(huán)氧基團(tuán)的物質(zhì)作擴(kuò)鏈劑，有效提高了PET的結(jié)晶速度，使得制成的復(fù)合材料可以在較低的溫度，即70－100℃模溫時(shí)成型，因而不用添加油溫機(jī)，降低了能源消耗，同時(shí)保證了該材料的高耐熱性、高強(qiáng)度和高沖擊性；并且成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝容易控制。
文檔編號(hào)B29C47/92GK101070421SQ200610157850
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者李小波, 徐東, 賀永 申請(qǐng)人:深圳市科聚新材料有限公司