CN109825042A - 一种pok/pet/pbt三元合金材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种POK/PET/PBT三元合金材料，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯20％～30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯20％～30％、聚酮10％～20％、抗静电剂1％～5％、无卤阻燃剂5％～10％、相容剂0.1％～0.5％、润滑剂0.2％～0.8％、抗氧化剂1％～5％、增韧剂0.5％～1％和增强剂1％～3％。本发明制备方法简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，POK/PET/PBT三元合金材料具有较佳的韧性、耐腐蚀性、耐磨性、耐油性和抗冲击性等性能，环保阻燃，成型性能佳，通过添加抗静电剂、并采用共混方法制得的抗静电POK/PET/PBT三元合金材料，抗静电性能高效持久，能够根据不同的需要调节POK/PET/PBT三元合金材料的韧性和硬度。

Description

一种POK/PET/PBT三元合金材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种POK/PET/PBT三元合金材料及其制备工艺。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是20世纪70年代发展起来的热塑性聚酯，具有优异的机械、电气、耐高温、耐湿、耐化学腐蚀、电绝缘性能好、良好的弹性、结晶速度快，流动性好和易于成型加工等特点，而且在较宽的温度范围内能保持良好的力学性能，由于PBT产品独特的性能，PBT工程塑料以及各种合金广泛应用于电子电气、家用电气、汽车、机械、仪表、轻纺以及民用等各个领域，是一种不可缺少的新型材料，随着科学技术的进步和行业的发展，对材料的应用也提出了更高的要求，要求更高的强度、更高的精密度、阻燃性能、环保、低成本等，而PBT存在成型收缩率大、易翘曲、缺口冲击敏感等缺点，这就带动了改性PBT材料及PBT合金的发展；

聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)具有优良的电性能、力学性能、耐热性能以及较低的生产成本，广泛应用于电子电器、机械、汽车零部件等领域，但是PET树脂存在结晶速度慢、成型制品收缩率大、尺寸稳定性差以及本身质脆等缺点，严重限制了其作为工程塑料的应用，目前对PET的高性能化，是研究的热点，改善的方法集中于加入结晶成核剂或结晶促进剂和玻璃纤维复合，或加入一定的阻燃剂，制成玻纤增强PET或阻燃增强PET，另外PET的合金化也是研究的重点；

聚酮(POK)是目前耐磨性最突出的新型工程塑料，耐磨性是POM的14倍，磨耗量极低，长期使用尺寸稳定性高，且受温度变化影响非常小，低噪音效果突出，具有优异的耐水解性能，不论在冷水或热水中，其机械性能变化相较于尼龙、聚酯等要小很多，基本与PPO及PPS相当，可在水环境中长期使用；由于其紧密的结晶结构，对各种物质的阻隔效果都非常优异，不亲油，不亲水，耐各种化学溶剂，其阻隔性能基本与EVOH相当，且能通过挤出、注塑、吹塑等不同工艺成型各类阻隔产品。

现有的POK/PET/PBT三元合金材料抗静电性能和阻燃性能差，不能根据使用的需求合理的调节POK/PET/PBT三元合金材料的韧性和硬度，进而限制了POK/PET/PBT三元合金材料使用的范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种POK/PET/PBT三元合金材料及其制备工艺，具有能够使得POK/PET/PBT三元合金材料抗静电性能和阻燃性能优异，而且能够根据需求合理的调节POK/PET/PBT三元合金材料韧性和硬度的优点，解决了现有的POK/PET/PBT三元合金材料抗静电性能和阻燃性能差，不能根据使用的需求合理的调节POK/PET/PBT三元合金材料的韧性和硬度，进而限制了POK/PET/PBT三元合金材料使用的范围的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种POK/PET/PBT三元合金材料，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯20％～30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯20％～30％、聚酮10％～20％、抗静电剂1％～5％、无卤阻燃剂5％～10％、相容剂0.1％～0.5％、润滑剂0.2％～0.8％、抗氧化剂1％～5％、增韧剂0.5％～1％和增强剂1％～3％。

优选的，所述抗静电剂为烷基苯磺酸盐和硅氧烷复配后形成的抗静电剂，所述抗静电剂中烷基苯磺酸盐和硅氧烷的质量比为6-8：1-3。

优选的，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体和聚酰亚胺中的至少一种。

优选的，所述相容剂为环状酸酐型相容剂、羧酸型相容剂、环氧树脂型相容剂、恶唑啉型相容剂、酰亚胺型相容剂和异氰酸酯型相容剂中的至少一种。

优选的，所述无卤阻燃剂为有机硅阻燃剂与间苯二酚双磷酸酯、聚苯硫醚、二碱式亚磷酸铅、三碱式亚硫酸铅、硬脂酸镁、多磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种以上的复配。

优选的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、高密度氧化聚乙烯蜡、丙烯酸、长链脂肪酸酯、脂肪酸聚酯和油酸酰胺中的一种或多种的复配。

优选的，所述增强剂为纤维状硅灰石。

一种POK/PET/PBT三元合金材料的制备工艺，具体步骤如下：步骤一：干燥：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂放置在100-120℃的干燥机内进行干燥，干燥时长为4-6h。

步骤二：混料：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧化剂放置加入到搅拌机进行均匀搅拌，先搅拌20-30min，再加入增韧剂和增强剂，继续搅拌30-40min，搅拌时的温度控制在20-35℃，搅拌机的转速为300-400r/min。

步骤三：挤塑成型：将混合好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂的混合物通过上料装置添加到双螺杆挤出机中挤出成型，螺杆直径50-80mm，双螺杆挤出机具有一区至六区，各个区的温度设置分别为：一区200-220℃，二区230-240℃，三区250-260℃，四区260-270℃，五区240-250℃，六区250-255℃，螺杆转速控制在350-400rpm。

步骤四：造粒：通过双螺杆挤出机挤出后，经过水槽冷却后进入到切粒机中，切粒机将POK/PET/PBT三元合金材料切成大小均匀的颗粒后落入到干燥机中，干燥机将POK/PET/PBT三元合金材料烘干后收集储存。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明制备方法简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，适合大规模工业化生产，POK/PET/PBT三元合金材料具有较佳的韧性、耐腐蚀性、耐磨性、耐油性和抗冲击性等性能，环保阻燃，成型性能佳，加工性能好，成本低，使用价值高，通过添加抗静电剂、并采用共混方法制得的抗静电POK/PET/PBT三元合金材料，抗静电性能高效持久，能够根据不同的需要调节POK/PET/PBT三元合金材料的韧性和硬度，大大增加了POK/PET/PBT三元合金材料的实用性。

2、本发明通过本发明通过严格控制原料的混合转速、混合时间以及挤出温度，能使制得的POK/PET/PBT三元合金材料具有较高的强度和较低的收缩率，而且尺寸稳定性好，并具有较佳的韧性、耐腐蚀性、耐磨性、耐油性和抗冲击性等性能。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明提供一种技术方案：一种POK/PET/PBT三元合金材料，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯25％、聚对苯二甲酸丁二醇酯30％、聚酮20％、抗静电剂5％、无卤阻燃剂10％、相容剂0.5％、润滑剂0.5％、抗氧化剂5％、增韧剂1％和增强剂3％。

本发明中：抗静电剂为烷基苯磺酸盐和硅氧烷复配后形成的抗静电剂，抗静电剂中烷基苯磺酸盐和硅氧烷的质量比为7：2。

本发明中：增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物。

本发明中：相容剂为环状酸酐型相容剂和异氰酸酯型相容剂的混合物。

本发明中：无卤阻燃剂为有机硅阻燃剂与间苯二酚双磷酸酯、聚苯硫醚、二碱式亚磷酸铅、氢氧化铝、氢氧化镁中的复配。

本发明中：润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、脂肪酸聚酯和油酸酰胺的复配。

本发明中：增强剂为纤维状硅灰石。

一种POK/PET/PBT三元合金材料的制备工艺，具体步骤如下：步骤一：干燥：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂放置在120℃的干燥机内进行干燥，干燥时长为4h。

步骤二：混料：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧化剂放置加入到搅拌机进行均匀搅拌，先搅拌25min，再加入增韧剂和增强剂，继续搅拌30min，搅拌时的温度控制在25℃，搅拌机的转速为300r/min。

步骤三：挤塑成型：将混合好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂的混合物通过上料装置添加到双螺杆挤出机中挤出成型，螺杆直径50mm，双螺杆挤出机具有一区至六区，各个区的温度设置分别为：一区220℃，二区240℃，三区260℃，四区270℃，五区250℃，六区255℃，螺杆转速控制在400rpm。

步骤四：造粒：通过双螺杆挤出机挤出后，经过水槽冷却后进入到切粒机中，切粒机将POK/PET/PBT三元合金材料切成大小均匀的颗粒后落入到干燥机中，干燥机将POK/PET/PBT三元合金材料烘干后收集储存。

实施例二：本实施与实施例一不同之处在于：

本发明提供一种技术方案：一种POK/PET/PBT三元合金材料，其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯30％、聚酮20％、抗静电剂4％、无卤阻燃剂9％、相容剂0.2％、润滑剂0.8％、抗氧化剂3％、增韧剂1％和增强剂2％。

本发明中：抗静电剂为烷基苯磺酸盐和硅氧烷复配后形成的抗静电剂，抗静电剂中烷基苯磺酸盐和硅氧烷的质量比为8：3。

本发明中：增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体和聚酰亚胺中的混合物。

本发明中：相容剂为环氧树脂型相容剂、恶唑啉型相容剂和异氰酸酯型相容剂中的混合物。

本发明中：无卤阻燃剂为有机硅阻燃剂与间苯二酚双磷酸酯、三碱式亚硫酸铅、硬脂酸镁、多磷酸铵、氢氧化铝和氢氧化镁中的复配。

本发明中：润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、脂肪酸聚酯和油酸酰胺中的复配。

本发明中：增强剂为纤维状硅灰石。

一种POK/PET/PBT三元合金材料的制备工艺，具体步骤如下：步骤一：干燥：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂放置在110℃的干燥机内进行干燥，干燥时长为5h。

步骤二：混料：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧化剂放置加入到搅拌机进行均匀搅拌，先搅拌30min，再加入增韧剂和增强剂，继续搅拌40min，搅拌时的温度控制在20℃，搅拌机的转速为400r/min。

步骤三：挤塑成型：将混合好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂的混合物通过上料装置添加到双螺杆挤出机中挤出成型，螺杆直径80mm，双螺杆挤出机具有一区至六区，各个区的温度设置分别为：一区200℃，二区230℃，三区250℃，四区260℃，五区240℃，六区250℃，螺杆转速控制在380rpm。

步骤四：造粒：通过双螺杆挤出机挤出后，经过水槽冷却后进入到切粒机中，切粒机将POK/PET/PBT三元合金材料切成大小均匀的颗粒后落入到干燥机中，干燥机将POK/PET/PBT三元合金材料烘干后收集储存。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比为：聚对苯二甲酸乙二醇酯20％～30％、聚对苯二甲酸丁二醇酯20％～30％、聚酮10％～20％、抗静电剂1％～5％、无卤阻燃剂5％～10％、相容剂0.1％～0.5％、润滑剂0.2％～0.8％、抗氧化剂1％～5％、增韧剂0.5％～1％和增强剂1％～3％。

2.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述抗静电剂为烷基苯磺酸盐和硅氧烷复配后形成的抗静电剂，所述抗静电剂中烷基苯磺酸盐和硅氧烷的质量比为6-8：1-3。

3.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体和聚酰亚胺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述相容剂为环状酸酐型相容剂、羧酸型相容剂、环氧树脂型相容剂、恶唑啉型相容剂、酰亚胺型相容剂和异氰酸酯型相容剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为有机硅阻燃剂与间苯二酚双磷酸酯、聚苯硫醚、二碱式亚磷酸铅、三碱式亚硫酸铅、硬脂酸镁、多磷酸铵、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或两种以上的复配。

6.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、高密度氧化聚乙烯蜡、丙烯酸、长链脂肪酸酯、脂肪酸聚酯和油酸酰胺中的一种或多种的复配。

7.根据权利要求1所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料，其特征在于：所述增强剂为纤维状硅灰石。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种POK/PET/PBT三元合金材料的制备工艺，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：干燥：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂放置在100-120℃的干燥机内进行干燥，干燥时长为4-6h；

步骤二：混料：将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂和抗氧化剂放置加入到搅拌机进行均匀搅拌，先搅拌20-30min，再加入增韧剂和增强剂，继续搅拌30-40min，搅拌时的温度控制在20-35℃，搅拌机的转速为300-400r/min；

步骤三：挤塑成型：将混合好的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、抗静电剂、无卤阻燃剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂、增韧剂和增强剂的混合物通过上料装置添加到双螺杆挤出机中挤出成型，螺杆直径50-80mm，双螺杆挤出机具有一区至六区，各个区的温度设置分别为：一区200-220℃，二区230-240℃，三区250-260℃，四区260-270℃，五区240-250℃，六区250-255℃，螺杆转速控制在350-400rpm；

步骤四：造粒：通过双螺杆挤出机挤出后，经过水槽冷却后进入到切粒机中，切粒机将POK/PET/PBT三元合金材料切成大小均匀的颗粒后落入到干燥机中，干燥机将POK/PET/PBT三元合金材料烘干后收集储存。