CN101580632B - 一种高光泽高性能玻纤增强pbt材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料及其制备方法，由以下以重量份计的组分构成：PBT树脂30～50份；PMMA树脂9～18份；特种相容改性剂5～10份；玻璃纤维10～50份；特种成核剂2～4份；特种耐热剂3～5份；复合偶联剂1～3份。本发明还提供了一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料的制备方法，具体步骤为：将特种相容改性剂、特种成核剂、特种脱模润滑剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混；将得到的混合物与SAN树脂、PET树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒。本发明综合力学性能优异、光泽度高。

Description

一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯，简称PBT，是由对苯二甲酸和丁二醇通过缩聚反应聚合而成的，其熔点为225～235℃，属结晶性材料。未增强的PBT其机械性能只是一般的水平，但经玻纤增强后各种强度及耐热温度均大大提高。经玻璃纤维增强后的PBT能广泛应用于汽车、连接器、线圈骨架、电器外壳及其它其他电子电气部件。
PMMA聚甲基丙烯酸甲酯化学和物理特性PMMA俗称“有机玻璃”，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是最优秀的有机合成透明材料，透光率达92％，雾度不大于2％。PMMA具有良好的综合力学性能，PMMA具有良好的介电和电绝缘性能、优异的抗电弧性。PMMA的耐热性和耐寒性并不高，但耐老化性能优良。PMMA作为性能优异的透明材料广泛应用于各种灯具、照明器材、光学玻璃、各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘、光导纤维、商品广告橱窗、广告牌、飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃、各种医用、军用、建筑用玻璃等领域。近年来，随着PMMA改性与复合材料技术进展，PMMA的应用领域不断扩展。
近年来，市场对应用于对产品外观光泽度有要求的家用电器、办公用品等领域的PBT产品为了产品的美观，提出了越来越高的光泽度要求。但因PBT产品一般是用于玻璃纤维增强的场合，由于玻璃纤维的加入，极大地影响了最终产品的外观。虽然国内外也有些改性塑料厂家在研制高光泽玻纤增强PBT上也做出了不少努力，但要么光泽度达不到要求，要么力学性能低下，效果都不甚理想。本发明正是在这种背景下，通过在PBT材料中添加PMMA组分，并通过其它特殊的改性手段，有效地解决了上述问题，且本发明的材料与普通增强PBT材料力学性能基本相当。
发明内容
本发明的目的是克服现有PBT材料存在的不足，提供一种高光泽高性能的玻纤增强PBT材料。
本发明的另一目的是提供上述高光泽高性能玻纤增强PBT材料的制备方法。
为实现以上目的，本发明的高光泽高性能玻纤增强PBT材料，由以下以重量份计的组分构成：PBT树脂30～50份；PMMA树脂9～18份；特种相容改性剂5～10份；玻璃纤维10～50份；特种成核剂2～4份；特种耐热剂3～5份；复合偶联剂1～3份。
本发明还提供了高光泽高性能玻纤增强PBT材料的制备方法，具体步骤为：
步骤1.将特种相容改性剂、特种耐热剂、特种成核剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混2～3分钟，转速700～900转/分；
步骤2.将步骤1得到的混合物与PBT树脂、PMMA树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒，其中，双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为220～240℃，二区温度为230～245℃，三区温度为235～245℃，四区温度为235～250℃，五区温度为220～240℃，六区温度为220～240℃，七区温度为210～230℃，八区温度为200～220℃，九区温度为200～220℃，十区温度为220～240℃，长径比至少为32∶1，螺杆转速为200～450转/分钟。
所述的PBT树脂特性粘度为1.1～1.3的树脂，这类树脂由于具有较高的粘度，从结晶动力学来看，更高粘度的树脂能在成型加工过程中，具有相对较慢的结晶速率。这样在复合体系中能形成更多的非晶区，从而提高整个体系的光泽度。
PMMA树脂优先选用熔体流动速率为12-18g/10min(230摄氏度，3.8KG)范围内的树脂，该范围属低粘度PMMA范畴，其在加工过程中所具有的更好的熔融流动性能能使得其与PBT树脂、以及树脂基体与玻璃纤维间更好的混炼和融合，体系中的短切玻璃纤维能在本树脂体系中得到相对良好的分散效果，不同物料间能获得良好的界面，从而使最终复合物具有优异的综合力学性能。为获得更好的力学性能，本发明的复合物中PBT树脂与PMMA树脂的重量比推荐为2.5∶1～3.5∶1。
本发明选用的特种相容改性剂选自乙烯-甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸缩水甘油酯共聚物。该物质作为一种弹性体物质具有非常好的提高材料韧性的作用，此外还能使材料本身的强度得到非常好的保持，不像许多常规增韧剂一样，在改善韧性的同时却大大牺牲了材料的强度和刚性等。此外由于此种物质具有多种活性反应性官能团，添加到本发明的复合体系中后，能在PMMA树脂与PBT树脂间，以及这两种树脂与玻璃纤维间起到很好的桥梁作用，大大增加了体系不同物料间的相容性，从而不仅使得本发明的复合物光泽度大大改善，还使得本发明的复合物具有了非常好的综合力学性能。
所述的特种成核剂选自二苯亚甲基山梨醇类或芳基磷酸酯盐类。该特种成核剂的加入，能有效增加结晶密度，减小球晶尺寸，从而能使本发明复合物的透明性得到改善。
所述的特种耐热剂是由苯乙烯、酰亚胺和丙烯腈三种单体组成的多元共聚物。因其分子链极强的刚性结构，具有很高的热稳定性，加工流动性好，是一种优异的高分子耐热改性剂。本发明中因为PMMA的加入，使得整个体系的热变形温度明显下降。但发明中通过以上特种耐热剂的加入，能有效抑制体系热变形温度的下降，甚至能与普通玻璃纤维增强PBT材料的耐热温度处于同一水平线上，从而大大增加了本复合物的实用价值。
所述的复合偶联剂由四异丙基二(亚磷酸二月桂酯基)钛酸酯、N，N-双-(β-羟乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基硅烷及甲基丙烯酸氯化铬络合物复合而成，其重量比例为50∶(20-25)∶(30-25)，这种复合偶联体系通过数种偶联剂的协同作用，能大大改善阻燃剂与树脂基体间、树脂与玻纤间的相容性，改善树脂、玻纤、助剂间的界面，从而使得最终产品具有优异的综合力学性能。
所述的玻璃纤维是指经过特种偶联剂乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的玻璃纤维，经该偶联剂处理后的玻璃纤维能够有效改善PBT与玻璃纤维间、PMMA与玻璃纤维间的界面状态，从而对本发明的材料起到良好的增强作用，并能有效提高本发明材料的综合力学性能。
本发明的产品，可采用国际标准进行检测。测试试样，由CJ80NC型注塑机在250℃下注塑成型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的高光泽高性能玻纤增强PBT材料综合力学性能优异，光泽度高。不仅在物性上全面优于普通的玻纤增强PBT，并且还具有非常好的光泽度，完全能够满足各种对材料有光泽度要求的应用场合。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1
一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料，由以下以重量份计的组分构成：特性粘度为1.1的PBT树脂50份；熔融指数为12g/10min(230摄氏度，3.8KG)的PMMA树脂18份；杜邦公司牌号为Elvaloy PTW的特种相容改性剂10份；巨石集团有限公司有限公司的牌号为ECS13-03-534的玻璃纤10份；美国Kenrich公司商品名为JP-3028(二苯亚甲基山梨醇类)的特种成核剂4份；ICI Ltd.公司商品名TD-305(硬脂酸单甘油酯类)的特种耐热剂5份；由四异丙基二(亚磷酸二月桂酯基)钛酸酯、N，N-双-(β-羟乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基硅烷及甲基丙烯酸氯化铬络合物复合而成，其重量比例为50∶20∶30的复合偶联剂3份。
其中，所述玻璃纤维是指经过特种偶联剂乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的玻璃纤维。
上述高光泽高性能玻纤增强PBT材料由以下方法制备：
步骤1.将特种相容改性剂、特种成核剂、特种耐热剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混2分钟，转速700转/分；
步骤2.将步骤1得到的混合物与PBT树脂、PMMA树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒，其中，双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为220℃，二区温度为230℃，三区温度为235℃，四区温度为235℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，七区温度为210℃，八区温度为200℃，九区温度为200℃，十区温度为220℃，长径比为32∶1，螺杆转速为200转/分钟。
实施例2
一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料，由以下以重量份计的组分构成：特性粘度为1.3的PBT树脂30份；熔融指数为18g/10min(230摄氏度，3.8KG)的PMMA树脂9份；杜邦公司牌号为Elvaloy PTW的特种相容改性剂5份；巨石集团有限公司有限公司的牌号为ECS13-03-534的玻璃纤维50份；Ferro Corp.公司商品名为HF-42J(芳基磷酸酯盐类)的特种成核剂2份；ICI Ltd.公司商品名TD-305的特种耐热剂3份；由四异丙基二(亚磷酸二月桂酯基)钛酸酯、N，N-双-(β-羟乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基硅烷及甲基丙烯酸氯化铬络合物复合而成，其重量比例为50∶25∶25的复合偶联剂1份。
其中，所述玻璃纤维是指经过特种偶联剂乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的玻璃纤维。上述一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料由以下方法制备：
步骤1.将特种相容改性剂、特种成核剂、特种耐热剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混3分钟，转速900转/分；
步骤2.将步骤1得到的混合物与PBT树脂、PMMA树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒，其中，双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为240℃，二区温度为245℃，三区温度为245℃，四区温度为250℃，五区温度为240℃，六区温度为240℃，七区温度为230℃，八区温度为220℃，九区温度为220℃，十区温度为240℃，长径比为36∶1，螺杆转速为450转/分钟。
实施例3
一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料，由以下以重量份计的组分构成：仪化公司特性粘度为1.2的PBT树脂PBT S3120 40份；上海泾奇熔融指数为15g/10min(230摄氏度，3.8KG)的牌号为MG515 PMMA树脂15份；杜邦公司牌号为Elvaloy PTW的特种相容改性剂8份；巨石集团有限公司有限公司的牌号为ECS13-03-534的玻璃纤维30份；美国Kenrich公司商品名为JP-3028(二苯亚甲基山梨醇类)的特种成核剂3份；ICI Ltd.公司商品名TD-305(硬脂酸单甘油酯类)的特种耐热剂4份；由四异丙基二(亚磷酸二月桂酯基)钛酸酯、N，N-双-(β-羟乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基硅烷及甲基丙烯酸氯化铬络合物复合而成，其重量比例为50∶23∶27的复合偶联剂2份。
其中，所述玻璃纤维是指经过特种偶联剂乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的玻璃纤维。
步骤1.将将特种相容改性剂、特种成核剂、特种耐热剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混2.5分钟，转速800转/分；
步骤2.将步骤1得到的混合物与PBT树脂、PMMA树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒，其中，双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为225℃，二区温度为240℃，三区温度为240℃，四区温度为245℃，五区温度为230℃，六区温度为230℃，七区温度为220℃，八区温度为210℃，九区温度为210℃，十区温度为230℃，长径比为40∶1，螺杆转速为350转/分钟。
实施例1-3中产品性能检测结果见下表(与普通材料进行对比)：

Claims (6)

1.一种高光泽高性能玻纤增强PBT材料，其特征在于，由以下以重量份计的组分组成：
PBT树脂30～50份；
PMMA树脂9～18份；
特种相容改性剂5～10份；
玻璃纤维10～50份；
特种成核剂2～4份；
特种耐热剂3～5份；
复合偶联剂1～3份；
所述特种相容改性剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯与丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
所述特种成核剂为二苯亚甲基山梨醇类或芳基磷酸酯盐类成核剂；
所述特种耐热剂为苯乙烯、酰亚胺和丙烯腈三种单体组成的多元共聚物；
所述复合偶联剂由四异丙基二(亚磷酸二月桂酯基)钛酸酯、N，N-双-(β-羟乙基)-γ-胺基丙基三乙氧基硅烷及甲基丙烯酸氯化铬络合物复合而成，其重量比例为50∶(20-25)∶(30-25)。
2.如权利要求1所述的高光泽高性能玻纤增强PBT材料，其特征在于，所述的PBT树脂特性粘度为1.1～1.3dl/g。
3.如权利要求1所述的高光泽高性能玻纤增强PBT材料，其特征在于，所述的PMMA树脂在230摄氏度，3.8KG砝码条件下熔体流动速率为12-18g/10min。
4.如权利要求1所述的高光泽高性能玻纤增强PBT材料，其特征在于，所述PBT树脂与PMMA树脂的重量比为2.5∶1～3.5∶1。
5.如权利要求1所述的高光泽高性能玻纤增强PBT材料，其特征在于，所述玻璃纤维是指经过特种偶联剂处理的玻璃纤维，所述特种偶联剂为乙烯基三过氧叔丁基硅烷。
6.权利要求1所述高光泽高性能玻纤增强PBT材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1.将特种相容改性剂、特种耐热剂、特种成核剂和复合偶联剂放入高速混合机中干混2～3分钟，转速700～900转/分；
步骤2.将步骤1得到的混合物与PBT树脂、PMMA树脂和玻璃纤维通过各自精密计量的喂料器加入双螺杆挤出机，进行混合、分散、熔融挤出、造粒，其中，双螺杆挤出机从喂料口到机头的一区温度为220～240℃，二区温度为230～245℃，三区温度为235～245℃，四区温度为235～250℃，五区温度为220～240℃，六区温度为220～240℃，七区温度为210～230℃，八区温度为200～220℃，九区温度为200～220℃，十区温度为220～240℃，长径比至少为32∶1，螺杆转速为200～450转/分钟。
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