CN101012331B - 一种高流动性改性pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高流动性改性PBT复合材料及其制备方法。该复合材料的配方包含下列质量百分比的各组分：PBT树脂90-96％；纳米磷酸盐类材料0.2-4％；热塑性弹性体0-5％；抗氧剂和/或润滑剂0-3％。该复合材料绿色环保，表面无小分子析出，既提高PBT产品的流动性，又能维持原力学性能；该复合材料的制备方法简单易行。

Description

一种高流动性改性PBT复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种改性聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下简称PBT)复合材料，特别是一种采用磷酸盐类纳米材料改性的高流动性的PBT复合材料，本发明还涉及该PBT复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，工程塑料在大型薄壁制件的成型加工方面显露出越来越强的竞争力。因此，一些制造商开始纷纷选择工程塑料用以替代金属或避免使用成本昂贵的注塑成型加工法。

热成型工艺已经成为能够挑战传统注塑成型工艺的新方法。在要求苛刻的加工场合(如生产具有高耐热性和耐化学品性能的制件)中具有更大的优势。为更好地满足热成型技术的应用要求，加工商不断寻找综合性能优异的热塑性材料，用以打开了广阔的市场空间。

与大多数工程塑料比，PBT工程塑料具有优良的耐热性，分别表现为高熔点、高热变形温度、高连续使用温度及优良的热稳定性；机械强度高，在工程塑料中名列前茅；吸湿性低，饱和吸湿后对机械、电气及尺寸稳定性的影响极小；低摩擦、耐磨耗；具有优良的耐化学药品性。由于易加工，成型周期短，制品表面光滑和有光泽，可制成薄壁和形状复杂的制品。

公开号为CN1563187A的专利《一种高流动性能的玻璃纤维增强PBT复合材料》中，公开了利用高度支链化的不饱和烯烃蜡，在1～5％的填加量下提高玻璃纤维增强PBT流动性的技术，由于该技术使用的高度支链化的不饱和烯烃蜡通常为小分子物质，在高添加量下会引起制件起霜、析出等缺陷，另外，该技术覆盖的部分物质，如氯化聚乙烯蜡等，因含有卤素，在很多国家早已经被禁止使用在塑料中。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用磷酸盐类纳米材料改性的具有高流动性的PBT复合材料。

本发明的另一个目的是提供上述复合材料的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术措施实现的：

一种改性PBT复合材料，其配方包含下列质量百分比的各组分：

(A)PBT树脂90-96％；

(B)纳米磷酸盐类材料0.2-4％；

(C)热塑性弹性体0-5％；

(D)抗氧剂和/或润滑剂0-3％。

所用PBT树脂为PBT树脂是密度为1.31～1.35，熔点为220～230℃，相对粘度为0.90～1.10的聚对苯二甲酸丁二醇酯。可采用符合该条件的市售工业级聚对苯二甲酸丁二醇酯产品。

所述纳米磷酸盐类材料为三维晶体状结构，粒径D₅₀在10～100nm之间。

所述纳米磷酸盐类材料是纳米焦硼磷酸钙或纳米磷酸锌。

所述热塑性弹性体，为一种含有环氧官能团的乙烯共聚物，包括乙丙橡胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝共聚物、聚烯烃弹性体等至少一种；

所述的改性PBT复合材料，其中抗氧剂是四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或三(2，4一二叔丁基酚)亚磷酸酯，润滑剂是脂肪酸和/或烷基酸盐。

所述的PBT复合材料的制备方法，其步骤为：

步骤一：按配方将纳米磷酸盐类材料与抗氧剂和/或润滑剂充分混合，使纳米材料分散均匀，得混合物I，工艺参数为：加热温度：100～120℃，混合时间：10-30分钟；

步骤二：将PBT树脂与热塑性弹性体加入混合物I中，充分混合，得混合物II，工艺参数为：加热温度：100～120℃，混合时间：10-15分钟；

步骤三：用双螺杆挤出机将混合物II熔融共混，挤出造粒；机筒温度230～250℃，真空度≤-0.04Mpa，螺杆转速70～150转/分钟。

本发明的有益效果：

本发明提供了采用无机纳米材料(三维晶体状的磷酸盐类纳米材料)改性的PBT复合材料，该复合材料绿色环保，表面无小分子析出，只需添加少量的纳米材料，既能提高PBT产品的流动性，又能维持原力学性能。此无机纳米材料改性的PBT复合材料的熔体流动速率(57.8g/10min)达到了所用PBT树脂熔体流动速率(25g/10min)的一倍以上。通过提高流动性，即使形状复杂的模具也可以填充各个角落，可方便零部件厂商以低注射压力来制造精密及精巧形状的薄型及大型部件。不添加热塑性弹性体时，复合材料的除熔体流动速率之外的指标与添加热塑性弹性体的复合材料相比会有下降，一般情况下，材料都会加热塑性弹性体来增进材料性能，如果产品应用时要求不高，也可以不加热塑性弹性体来降低成本。抗氧剂、润滑剂也可根据产品性能要求选择添加。本发明的制备方法简单易行，便于工业化应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一般性说明：

以下实施例中采用的PBT树脂是密度为1.31～1.35，熔点为220～230℃，相对粘度为0.90～1.10的聚对苯二甲酸丁二醇酯；纳米磷酸盐类材料为三维晶体状结构，粒径D₅₀在10～100nm之间。

配方中各原料的质量百分比指各原料占配方中全部原料的质量百分比。

实施例1

配方：

A.质量百分比95.8％的PBT树脂；

B.质量百分比0.2％的纳米焦硼磷酸钙；

C.质量百分比3％的乙丙橡胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝共聚物；

D.质量百分比0.6％的抗氧剂(亚磷酸酯)和0.4％润滑剂(硬脂酸钙)。

上述组分通过以下工艺方法制得PBT复合材料。

步骤一：将B、D在高速混合机中充分混合，使纳米材料分散均匀，得混合物I，工艺参数为：加热温度为100℃，混合时间为10分钟；

步骤二：将A、C加入上述混合物I中，再在高速混合机中充分混合，得混合物II；工艺参数为：加热温度为100℃，混合时间为15分钟；

步骤三：用双螺杆挤出机将混合物II熔融共混，挤出造粒。机筒温度235℃，真空度-0.04Mpa，螺杆转速120转/分钟。

实施例2

配方：

A.质量百分比95％的PBT树脂；

B.质量百分比1％的纳米焦硼磷酸钙；

C.质量百分比3％的乙丙橡胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝共聚物；

D.质量百分比0.6％的抗氧剂(亚磷酸酯)和0.4％润滑剂(硬脂酸钙)。

制备方法：

步骤一：将B与D加入高速混合机中使纳米材料分散均匀，使纳米材料分散均匀，得混合物I，工艺参数为：加热温度为100℃，混合时间为15分钟；

步骤二：将A、C加入上述混合物I中再在高速混合机中充分混合，得混合物II；工艺参数为：加热温度为100℃，混合时间为15分钟；

步骤三：用双螺杆挤出机将混合物II熔融共混，挤出造粒。机筒温度235℃，真空度-0.04Mpa，螺杆转速120转/分钟。

实施例3

配方中除组分A的含量为94％及组分B的含量为2％外，其他与实施例2的配方相同。

制备方法除步骤一工艺参数的混合时间为20分钟外，其它与实施例2的制备方法相同。

实施例4

配方中除组分A的含量为92％及组分B的含量为4％外，其他与实施例2的配方相同。

制备方法除步骤一工艺参数的混合时间为30分钟外，其它与实施例2的制备方法相同。

实施例5

除组分B是纳米磷酸锌外，其他与实施例3相同。

附表：实施例对应的复合材料与PBT树脂的主要性能比较

注：所有样品经注塑成ISO标准样条进行测试，其中熔体流动速率按照ISO1133进行测试，测试条件250℃，2.16Kg；拉伸强度、断裂伸长率按照ISO527进行测试，测试速率为50mm/min，弯曲强度、弯曲模量按照ISO178进行测试，测试速率20mm/min；悬臂梁冲击强度按照ISO179进行测试，A型；简支梁无缺口冲击强度按照ISO180进行测试。

由附表的结果表明，本发明提供的复合材料具有较好的流动性，拉伸强度等综合力学性能也较好。

Claims (8)

1.一种改性PBT复合材料，其特征在于该复合材料的配方包含下列质量百分比的各组分：

(A)PBT树脂90-96％；

(B)纳米磷酸盐类材料0.2-4％；

(C)热塑性弹性体0-5％；

(D)抗氧剂和/或润滑剂0-3％；

所述纳米磷酸盐类材料具有三维晶体状结构。

2.根据权利要求1所述的改性PBT复合材料，其特征在于PBT树脂是密度为1.31～1.35，熔点为220～230℃，相对粘度为0.90～1.10的聚对苯二甲酸丁二醇酯。

3.根据权利要求1所述的改性PBT复合材料，其特征在于纳米磷酸盐类材料粒径D₅₀在10～100nm之间。

4.根据权利要求3所述的改性PBT复合材料，其特征在于纳米磷酸盐类材料是纳米焦硼磷酸钙或纳米磷酸锌。

5.根据权利要求1所述的改性PBT复合材料，其特征在于热塑性弹性体为含有环氧官能团的乙烯共聚物。

6.根据权利要求5所述的改性PBT复合材料，其特征在于热塑性弹性体为乙丙橡胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝共聚物、聚烯烃弹性体中至少一种。

7.根据权利要求1所述的改性PBT复合材料，其特征在于抗氧剂是四[β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，或三(2，4-二叔丁基酚)亚磷酸酯；润滑剂是脂肪酸和/或烷基酸盐。

8.如权利要求1所述的PBT复合材料的制备方法，其步骤为：

步骤一：按配方将纳米磷酸盐类材料与抗氧剂和/或润滑剂充分混合，使纳米材料分散均匀，得混合物I，工艺参数为：加热温度为100～120℃，混合时间为10-30分钟；

步骤二：将PBT树脂与热塑性弹性体加入混合物I中，充分混合，得混合物II；工艺参数：加热温度为100～120℃，混合时间为10-15分钟；

步骤三：用双螺杆挤出机将混合物II熔融共混，挤出造粒；机筒温度230～250℃，真空度≤-0.04Mpa，螺杆转速70～150转/分钟。