CN103709634A - 一种抗静电高性能增韧pbt复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT40%～80%、弹性体5%～20%、纳米碳酸钙粒子5%～15%、复配型阻燃剂6%～20%、抗静电剂3%～5%、表面处理剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.2%～1.5%、其他添加剂0～0.5%。本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明所制得的PBT复合材料可以大幅度提高材料的缺口冲击韧性、刚性和耐热性，同时还保持较好的拉伸强度、加工性能，而且阻燃能效高，抗静电性强，因此，具有优良综合性能。

Description

一种抗静电高性能增韧PBT复合材料

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体地说是一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一种结晶型线形饱和聚酯树脂，已被广泛应用在电子电器、家电、汽车工业等行业，但由于其存在缺口冲击强度低、脆性大、易燃烧、抗静电性不足等缺陷，限制它作为一种高分子结构材料在某些领域中的应用。现有技术采用弹性体增韧可以大幅度提高PBT的抗冲击性能，但同时也造成其强度、刚度、耐热性及加工性能的严重下降，同时成本也高；当采用刚性粒子增韧在一定条件下表现出同时增韧增强，但韧性的提高幅度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性体与纳米碳酸钙粒子并用增韧增强和具有优良综合性能的抗静电高性能增韧PBT复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%～80%、弹性体5%～20%、纳米碳酸钙粒子5%～15%、复配型阻燃剂6%～20%、抗静电剂3%～5%、表面处理剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.2%～1.5%、其他添加剂0～0.5%。

所述的弹性体为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）。

所述的纳米碳酸钙粒子的平均粒径在20nm～100nm之间。

所述的复配型阻燃剂为聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%三者混合的复配物。

所述的抗静电剂为市售的HBS-510抗静电剂或HDC-102抗静电剂。

所述的表面处理剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、钛酸酯、铝酸酯、硅烷和磷酸酯中的一种。

所述的抗氧剂为主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物。

所述的润滑剂为聚硅氧烷或乙撑双硬酯酰胺。

所述的其他添加剂为光稳定剂及色料。

上述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量配比称取聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%，使混合均匀，制得复配型阻燃剂，然后在80℃～85℃下干燥30～45分钟，待用；

（2）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（3）将纳米碳酸钙粒子与表面处理剂按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～110℃温度下搅拌10～60分钟，使表面处理剂均匀包覆纳米碳酸钙粒子，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙粒子；

（4）按重量配比称取弹性体，并与上述表面处理的纳米碳酸钙粒子混合均匀，加入双辊筒开炼机或密炼机中，于120℃～140℃混炼5～10分钟，再经拉片、切料后制成弹性体/纳米碳酸钙粒子的核-壳母粒；

（5）按重量配比称取干燥处理后的PBT、复配型阻燃剂、抗静电剂、抗氧剂、润滑剂和其他添加剂，加入高速混合机，同时加入步骤（4）制得的核-壳母粒，使充分混合5～10分钟；

（6）再将步骤（5）的混合物加入同向双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200～500转/分钟，机筒温度在190℃～260℃，通过双螺杆挤出机共混、挤出造粒，即得一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明所制得的PBT复合材料可以大幅度提高材料的缺口冲击韧性、刚性和耐热性，同时还保持较好的拉伸强度、加工性能，而且阻燃能效高，抗静电性强，其材料的表面电阻可达10⁸～10¹¹Ω·m，因此，具有优良综合性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 60%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）12%、纳米碳酸钙粒子10%、复配型阻燃剂12%、HBS-510抗静电剂4%、硬脂酸0.3%、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物0.6%、聚硅氧烷0.8%、其他添加剂0.3%，其中，纳米碳酸钙粒子的平均粒径在20nm～100nm之间，复配型阻燃剂为聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%三者混合的复配物，其他添加剂为光稳定剂及色料。

制备方法：（1）按重量配比称取聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%，使混合均匀，制得复配型阻燃剂，然后在80℃～85℃下干燥30～45分钟，待用；（2）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）将纳米碳酸钙粒子与硬脂酸按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～110℃温度下搅拌10～60分钟，使硬脂酸均匀包覆纳米碳酸钙粒子，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙粒子；（4）按重量配比称取乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA），并与上述表面处理的纳米碳酸钙粒子混合均匀，加入双辊筒开炼机或密炼机中，于120℃～140℃混炼5～10分钟，再经拉片、切料后制成E-MA-GMA /纳米碳酸钙粒子的核-壳母粒；（5）按重量配比称取干燥处理后的PBT、复配型阻燃剂、HBS-510抗静电剂、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物、聚硅氧烷和其他添加剂，加入高速混合机，同时加入步骤（4）制得的核-壳母粒，使充分混合5～10分钟；（6）再将步骤（5）的混合物加入同向双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200～500转/分钟，机筒温度在190℃～260℃，通过双螺杆挤出机共混、挤出造粒，即得一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。

实施例2：

一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）20%、纳米碳酸钙粒子15%、复配型阻燃剂18%、HBS-510抗静电剂5%、硬脂酸钙0.5%、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物0.5%、聚硅氧烷0.8%、其他添加剂0.2%，其中，纳米碳酸钙粒子的平均粒径在20nm～100nm之间，复配型阻燃剂为聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%三者混合的复配物，其他添加剂为光稳定剂及色料。

制备方法：（1）按重量配比称取聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%，使混合均匀，制得复配型阻燃剂，然后在80℃～85℃下干燥30～45分钟，待用；（2）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）将纳米碳酸钙粒子与硬脂酸钙按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～110℃温度下搅拌10～60分钟，使硬脂酸钙均匀包覆纳米碳酸钙粒子，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙粒子；（4）按重量配比称取乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA），并与上述表面处理的纳米碳酸钙粒子混合均匀，加入双辊筒开炼机或密炼机中，于120℃～140℃混炼5～10分钟，再经拉片、切料后制成E-MA-GMA /纳米碳酸钙粒子的核-壳母粒；（5）按重量配比称取干燥处理后的PBT、复配型阻燃剂、HBS-510抗静电剂、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物、聚硅氧烷和其他添加剂，加入高速混合机，同时加入步骤（4）制得的核-壳母粒，使充分混合5～10分钟；（6）再将步骤（5）的混合物加入同向双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200～500转/分钟，机筒温度在190℃～260℃，通过双螺杆挤出机共混、挤出造粒，即得一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。

实施例3：

一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其组分按质量百分数配比为：PBT 76%、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）5%、纳米碳酸钙粒子5%、复配型阻燃剂10%、HDC-102抗静电剂3%、硅烷0.1%、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物0.3%、乙撑双硬酯酰胺0.6%，其中，纳米碳酸钙粒子的平均粒径在20nm～100nm之间，复配型阻燃剂为聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%三者混合的复配物。

制备方法：（1）按重量配比称取聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%，使混合均匀，制得复配型阻燃剂，然后在80℃～85℃下干燥30～45分钟，待用；（2）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，含水率控制在0.03%以下，待用；（3）将纳米碳酸钙粒子与硅烷按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～110℃温度下搅拌10～60分钟，使硅烷均匀包覆纳米碳酸钙粒子，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙粒子；（4）按重量配比称取乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA），并与上述表面处理的纳米碳酸钙粒子混合均匀，加入双辊筒开炼机或密炼机中，于120℃～140℃混炼5～10分钟，再经拉片、切料后制成E-MA-GMA /纳米碳酸钙粒子的核-壳母粒；（5）按重量配比称取干燥处理后的PBT、复配型阻燃剂、HDC-102抗静电剂、主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物和乙撑双硬酯酰胺，加入高速混合机，同时加入步骤（4）制得的核-壳母粒，使充分混合5～10分钟；（6）再将步骤（5）的混合物加入同向双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200～500转/分钟，机筒温度在190℃～260℃，通过双螺杆挤出机共混、挤出造粒，即得一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。

Claims (9)

1.一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：PBT 40%～80%、弹性体5%～20%、纳米碳酸钙粒子5%～15%、复配型阻燃剂6%～20%、抗静电剂3%～5%、表面处理剂0.1%～0.5%、抗氧剂0.1%～1%、润滑剂0.2%～1.5%、其他添加剂0～0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的弹性体为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物（E-MA-GMA）。

3.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的纳米碳酸钙粒子的平均粒径在20nm～100nm之间。

4.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的复配型阻燃剂为聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%三者混合的复配物。

5.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的抗静电剂为市售的HBS-510抗静电剂或HDC-102抗静电剂。

6.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的表面处理剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、钛酸酯、铝酸酯、硅烷和磷酸酯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为主抗氧剂1076和辅助抗氧剂168的复配物。

8.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为聚硅氧烷或乙撑双硬酯酰胺。

9.根据权利要求1所述的一种抗静电高性能增韧PBT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按重量配比称取聚2，6-二溴亚苯基醚50wt%、次膦酸铝25wt%和氢氧化镁25wt%，使混合均匀，制得复配型阻燃剂，然后在80℃～85℃下干燥30～45分钟，待用；

（2）将PBT在130℃～140℃下干燥3～5小时，含水率控制在0.03%以下，待用；

（3）将纳米碳酸钙粒子与表面处理剂按重量配比称取后，加入超声振荡发生器或不低于3000转/分钟的高速混合机中，于80℃～110℃温度下搅拌10～60分钟，使表面处理剂均匀包覆纳米碳酸钙粒子，然后冷却至低于40℃制得表面处理的纳米碳酸钙粒子；

（4）按重量配比称取弹性体，并与上述表面处理的纳米碳酸钙粒子混合均匀，加入双辊筒开炼机或密炼机中，于120℃～140℃混炼5～10分钟，再经拉片、切料后制成弹性体/纳米碳酸钙粒子的核-壳母粒；

（5）按重量配比称取干燥处理后的PBT、复配型阻燃剂、抗静电剂、抗氧剂、润滑剂和其他添加剂，加入高速混合机，同时加入步骤（4）制得的核-壳母粒，使充分混合5～10分钟；

（6）再将步骤（5）的混合物加入同向双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为200～500转/分钟，机筒温度在190℃～260℃，通过双螺杆挤出机共混、挤出造粒，即得一种抗静电高性能增韧PBT复合材料。