CN114806101A - 一种键帽用镭雕pbt材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种键帽用镭雕PBT材料及其制备方法，制备原料按照重量份数计，包括：70‑90份热塑性聚合物、5‑15份玻璃纤维、1‑5份相容剂、0.1‑1.5份增效助剂、0‑2份油化黑。得到的PBT材料具有良好的耐冲击能力和拉伸强度等力学性能，特别适合用于生产键盘的键帽，制品表面不易产生雾状流纹，且制备得到的键帽耐磨性好，摩擦后表面不发亮，本申请还加入了油化黑作为颜料，保证产品黑度的同时，还提高了产品激光镭雕后字迹的清晰度和白度，提高产品的使用寿命。

Description

一种键帽用镭雕PBT材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及C08L67/02技术领域，具体涉及一种键帽用镭雕PBT材料及其制备方法。
背景技术
键盘键帽的材料大多为PBT树脂、ABS树脂、PC树脂等，PBT树脂由于其优异的耐溶剂、耐酸耐碱能力，成为了制作键帽的热门材料。但是纯PBT材料的流动性较差，制备成的成品表面容易出现雾状流纹，即影响了成品的性质，还影响成品的销售。并且，传统的键帽上字体采用的是印刷的方式，不仅不环保还容易在键帽的使用过程中磨掉印刷上的字体，为了改变这一现象，出现了激光雕刻技术，但是普通的PBT产品在激光雕刻后，字迹不够清晰，雕刻效果不够理想。
中国专利CN112852119A中公开了用聚碳酸酯、PBT树脂、玻璃纤维、超支化聚酯制备得到的适用于机械键盘键帽的材料，具有良好的流动性和低翘曲效果。中国专利CN109880276A中公开了用PBT树脂、ABS树脂为主要材料制备得到的适用于双色键帽的复合材料，机械强度高、耐磨性好，还具有抗打油效果。本申请提出了一种键帽用镭雕PBT材料，镭雕字迹清晰，产品流动性好、表面平整耐磨，且摩擦后表面不发亮的材料。
发明内容
本发明第一个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，制备原料按照重量份数计，包括：70-90份热塑性聚合物、5-15份玻璃纤维、1-5份相容剂、0.1-1.5份增效助剂、0-2份油化黑。
在一种优选的实施方式中，制备原料按照重量份数计，包括：80-90份热塑性聚合物、5-10份玻璃纤维、1-3份相容剂、0.1-1份增效助剂、1.5-2份油化黑。
在一种优选的实施方式中，制备原料按照重量份数计，包括：84份热塑性聚合物、10份玻璃纤维、3份相容剂、1份增效助剂、2份油化黑。
在一种优选的实施方式中，所述热塑性聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述热塑性聚合物还包括苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS树脂、抗冲击聚苯乙烯中的至少一种物质。
在一种优选的实施方式中，所述热塑性聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯的复配。
在一种优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为(4-5)：(1-3)：(1-3)。优选的，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为4.9:2:1.5。
在一种优选的实施方式中，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯在250℃条件下熔融指数为40-60g/10min，更优选的，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯在250℃条件下熔融指数为42-55g/10min。
在一种优选的实施方式中，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，优选的，所述短切玻璃纤维的单丝直径为9-13μm，短切玻璃纤维的长度为3-4mm。
在一种优选的实施方式中，所述相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、马来酸酐衍生物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚二羟甲基丙酸衍生物中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
在一种优选的实施方式中，所述增效助剂选自偶联剂、润滑剂、抗氧剂、阻燃剂、耐刮剂、耐磨剂、抗菌剂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述增效助剂为偶联剂、润滑剂、抗氧剂。
在一种优选的实施方式中，所述偶联剂、润滑剂、抗氧剂的质量比为(3-5)：3：(1-3)，更优选的，所述偶联剂、润滑剂、抗氧剂的质量比为4:3:3。
在一种优选的实施方式中，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂中的至少一种。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂选自环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰基硅烷偶联剂、异氰酸酯基硅烷偶联剂、哌嗪基硅烷偶联剂中的至少一种。优选的，所述硅烷偶联剂为环氧基硅烷偶联剂。
在一种优选的实施方式中，所述环氧基硅烷偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷中的至少一种。更优选的，所述环氧基硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
在一种优选的实施方式中，所述润滑剂选自硬脂酸金属盐、硬脂酸甘油酯、聚烯烃蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、丙烯酸乙烯共聚蜡、多元醇蜡酯中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
在一种优选的实施方式中，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物质，优选的，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为2:1。
在一种优选的实施方式中，所述颜料选自炭黑、油化黑中至少一种，优选的，所述颜料为油化黑。所述油化黑的购买厂家不做具体限定，优选的，购买于日本住友Black H3B。
申请人发现加入苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯，可以提高材料流动性，并且增加制品的耐刮磨性，于此同时加入了特定的短切玻璃纤维，进一步改善了制品的力学性能，但是申请人发现本申请所用的主要材料之间的相容性较差，树脂之间、树脂和短切玻璃纤维之间容易出现物质溶出和分层现象，导致制品表面出现流纹。申请人偶然发现，加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、油化黑、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、特定的抗氧剂等原料，可以改善相容问题，还可以进一步提高制品的力学性能、表面硬度，申请人推测可能的原因是特定抗氧剂的复配提高了树脂在挤出机高温区的热稳定性，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷提高了玻璃纤维与树脂之间的结合，进一步提高了树脂的热稳定性，降低制品表面出现流纹的现象，还提高制品的拉伸强度、抗冲击强度等等力学性能。
本发明第二个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)热塑性聚合物鼓风干燥；
(2)将干燥后的热塑性聚合物、相容剂、增效助剂、颜料倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，加入玻璃纤维，进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(1)中鼓风干燥的温度为80-140℃，干燥时间为2-4小时。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(3)中双螺杆挤出机中各段温度设置如下：一段100℃、二段245℃、三段250℃、四段245℃、五段240℃、六段230℃、七段205℃、八段190℃、模头温度230℃。
在一种优选的实施方式中，所述双螺杆挤出机的产量为350kg/H。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明得到的PBT材料流动性好，制品表面不易产生雾状流纹，且制备得到的键帽耐磨性好，摩擦后表面不发亮，还具有良好的耐冲击能力和拉伸强度等力学性能，特别适合用于生产键盘的键帽。
2.本发明得到的PBT材料加入了油化黑作为颜料，保证产品黑度的同时，还提高了产品激光镭雕后字迹的清晰度和白度，提高产品的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
本实施例第一个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料，制备原料按重量份数计，包括：49份聚对苯二甲酸丁二醇酯、20份苯乙烯-丙烯腈共聚物、15份聚甲基丙烯酸甲酯、10份玻璃纤维、3份苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、0.4份偶联剂KH560、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份油化黑。
其中聚对苯二甲酸丁二醇酯购买于台湾长春，牌号1200-211M。
苯乙烯-丙烯腈共聚物的熔融指数为5g/10min(200℃/5kg)，购买于台湾奇美，型号为PN-117C。
聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为16g/10min(ASTM D-1238)，购买于台湾奇美，型号为CM211。
玻璃纤维的单丝直径为9-13μm，长度为3mm，购买于重庆国际复合材料股份有限公司，型号为303H。
油化黑购买于日本住友Black H3B。
本实施例第二个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸丁二醇酯在140℃下鼓风干燥3～4小时，将苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯分别在80℃下鼓风干燥2～4小时；
(2)将干燥好的聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、偶联剂KH560、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂1010、抗氧剂168和油化黑，倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，侧喂机中喂入玻璃纤维；进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机各段温度设置为一段100℃、二段245℃、三段250℃、四段245℃、五段240℃、六段230℃、七段205℃、八段190℃、模头温度230℃。
实施例2
本实施例第一个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料，制备原料按重量份数计，包括：44份聚对苯二甲酸丁二醇酯、10份苯乙烯-丙烯腈共聚物、30份聚甲基丙烯酸甲酯、10份玻璃纤维、3份苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、0.4份偶联剂KH560、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份油化黑。
其中聚对苯二甲酸丁二醇酯购买于台湾长春，牌号1200-211M。
苯乙烯-丙烯腈共聚物的熔融指数为5g/10min(200℃/5kg)，购买于台湾奇美，型号为PN-117C。
聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为16g/10min(ASTM D-1238)，购买于台湾奇美，型号为CM211。
玻璃纤维的单丝直径为9-13μm，长度为3mm，购买于重庆国际复合材料股份有限公司，型号为303H。
油化黑购买于日本住友Black H3B。
本实施例第二个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸丁二醇酯在140℃下鼓风干燥3～4小时，将苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯分别在80℃下鼓风干燥2～4小时；
(2)将干燥好的聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、偶联剂KH560、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂1010、抗氧剂168和油化黑，倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，侧喂机中喂入玻璃纤维；进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机各段温度设置为一段100℃、二段245℃、三段250℃、四段245℃、五段240℃、六段230℃、七段205℃、八段190℃、模头温度230℃。
实施例3
本实施例第一个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料，制备原料按重量份数计，包括：44份聚对苯二甲酸丁二醇酯、30份苯乙烯-丙烯腈共聚物、10份聚甲基丙烯酸甲酯、10份玻璃纤维、3份苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、0.4份偶联剂KH560、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份油化黑。
其中聚对苯二甲酸丁二醇酯购买于台湾长春，牌号1200-211M。
苯乙烯-丙烯腈共聚物的熔融指数为5g/10min(200℃/5kg)，购买于台湾奇美，型号为PN-117C。
聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为16g/10min(ASTM D-1238)，购买于台湾奇美，型号为CM211。
玻璃纤维的单丝直径为9-13μm，长度为3mm，购买于重庆国际复合材料股份有限公司，型号为303H。
油化黑购买于日本住友Black H3B。
本实施例第二个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸丁二醇酯在140℃下鼓风干燥3～4小时，将苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯分别在80℃下鼓风干燥2～4小时；
(2)将干燥好的聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、偶联剂KH560、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂1010、抗氧剂168和油化黑，倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，侧喂机中喂入玻璃纤维；进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机各段温度设置为一段100℃、二段245℃、三段250℃、四段245℃、五段240℃、六段230℃、七段205℃、八段190℃、模头温度230℃。
实施例4
本实施例第一个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料，制备原料按重量份数计，包括：49份聚对苯二甲酸丁二醇酯、20份苯乙烯-丙烯腈共聚物、15份聚甲基丙烯酸甲酯、10份玻璃纤维、3份苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、0.4份偶联剂KH560、0.3份季戊四醇硬脂酸酯、0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、2份炭黑。
其中聚对苯二甲酸丁二醇酯购买于台湾长春，牌号1200-211M。
苯乙烯-丙烯腈共聚物的熔融指数为5g/10min(200℃/5kg)，购买于台湾奇美，型号为PN-117C。
聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为16g/10min(ASTM D-1238)，购买于台湾奇美，型号为CM211。
玻璃纤维的单丝直径为9-13μm，长度为3mm，购买于重庆国际复合材料股份有限公司，型号为303H。
炭黑购买于日本三菱，型号为50#。
本实施例第二个方面提出了一种键帽用镭雕PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸丁二醇酯在140℃下鼓风干燥3～4小时，将苯乙烯-丙烯腈共聚物和聚甲基丙烯酸甲酯分别在80℃下鼓风干燥2～4小时；
(2)将干燥好的聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、偶联剂KH560、季戊四醇硬脂酸酯、抗氧剂1010、抗氧剂168和炭黑，倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，侧喂机中喂入玻璃纤维；进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机各段温度设置为一段100℃、二段245℃、三段250℃、四段245℃、五段240℃、六段230℃、七段205℃、八段190℃、模头温度230℃。
性能测试
将实施例制备得到的产品进行力学性能和镭雕性能测试，测试结果记录在表1中。
表1
Figure BDA0003426642680000081

Claims (10)

1.一种键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，制备原料按照重量份数计，包括：70-90份热塑性聚合物、5-15份玻璃纤维、1-5份相容剂、0.1-1.5份增效助剂、0-2份油化黑。
2.根据权利要求1所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述热塑性聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述热塑性聚合物还包括苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS树脂、抗冲击聚苯乙烯中的至少一种物质。
3.根据权利要求2所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述热塑性聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯三种物质的复配。
4.根据权利要求3所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯的质量比为(4-5)：(1-3)：(1-3)。
5.根据权利要求1所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述增效助剂选自偶联剂、润滑剂、抗氧剂、阻燃剂、耐刮剂、耐磨剂、抗菌剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述油化黑为蓝相油化黑。
7.根据权利要求6任一项所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述偶联剂、润滑剂、抗氧剂的质量比为(3-5)：3：(1-3)。
8.根据权利要求5-6任一项所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，所述偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种；优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
9.根据权利要求5-6任一项所述的键帽用镭雕PBT材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物质。
10.一种根据权利要求6-9任一项所述的键帽用镭雕PBT材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)热塑性聚合物鼓风干燥；
(2)将干燥后的热塑性聚合物、相容剂、增效助剂、颜料倒入到高速混合机中进行预混；
(3)将预混好的物料加入到双螺杆挤出机料斗中，加入玻璃纤维，进行熔融混炼、挤出、冷却、干燥、切粒、打包。
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