CN101469114A - 一种增韧增强pc/pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧增强PC/PBT复合材料及其制备方法，按重量比包括以下组分：PC树脂5～80％，PBT树脂5～80％，玻璃纤维10～40％，增韧相容剂1－10％，其他助剂0.5～4％。该方法具体步骤如下：称取除玻璃纤维外的各种材料，在高速混料机混合3－5分钟，将混匀的物料加入双螺杆挤出机，其中玻璃纤维从第一个排气口加入，自喂料口至挤出模头温度分别是200～230℃，220～240℃，230～250℃，220～250℃，230～260℃，主机转速是20～50赫兹，然后用塑料注塑机制样。该复合材料硬度高，刚性强，耐冲击，易加工，平整度好。
Description
技术领域
本发明涉及一种PC/PBT复合材料，具体为一种增韧增强PC/PBT复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。
背景技术
PC，PBT都是重要的工程塑料。PC树脂耐冲击性能好，但对缺口敏感，耐热一般，价格较贵；PBT树脂流动性好，平整度高，刚性和硬度都高，价格也便宜，但冲击性能不是很好。于是出现了PC、PBT两两共混的合金，合金能有效的发挥PC和PBT树脂的长处，抑制缺点如良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度。但是，PC/PBT的力学性能普遍不高，限制了它的应用范围。玻璃纤维增强PC/PBT能有效的提高合金的力学性能，也能有效的提高其耐热程度，拓展了应用领域。
为了提高玻璃纤维增强PC/PBT的性能，国外的研究人员作了一些相关的研究，主要有：Gallucci等在USP.5326793介绍了用带有环氧基团物质修饰增强用无碱玻璃纤维，制得的25％玻璃纤维增强PC/PBT材料的多轴冲击为429J/m，弯曲强度为198.7MPa，拉伸强度为137.3MPa；Gallucci在USP.6060538中用核壳聚合物、接枝ABS、LLDPE作为增韧剂，玻璃纤维表面涂上一层聚烯烃，15％玻璃纤维增强PC/PBT复合材料的缺口冲击为277～352J/m，弯曲模量为3031～3291MPa，拉伸强度为40～41.4MPa。
上述这些专利所提供的技术都是主要是从玻璃纤维处理上去提升性能，这也就导致耐冲击性能和力学性能不能同步提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种增韧增强PC/PBT复合材料及其制备方法。
其发明目的可以通过以下技术方案得以实现。
一种增韧增强PC/PBT复合材料，包括以下组分(重量百分比)：
PC树脂 5～80％
PBT树脂 5～80％
玻璃纤维 10～40％
增韧相容剂 1～10％
其他助剂 0.5～4％
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料中PC树脂是双酚A型聚碳酸酯，其分子量为10,000～40,000，优选为20,000～30,000。
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料中PBT树脂是对苯二甲酸与丁二醇的缩聚物，其特征粘度为0.6～1.10，优选为0.8～1.0。
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料中玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为5～24μm，优选为10～19μm。
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料中增韧相容剂是乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料中其他助剂是硅烷偶联剂、阻燃剂、抗氧剂或颜色助剂。
制备增韧增强PC/PBT复合材料的具体步骤如下：按上述组份配比称取除玻璃纤维外的各种材料，在高速混料机混合3-5分钟，然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机，其中玻璃纤维从第一个排气口加入，自喂料口至挤出模头温度分别是200～230℃，220～240℃，230～250℃，220～250℃，230～260℃，主机转速是20～50赫兹，然后用塑料注塑机制得各种所需产品。
本发明所述的增韧增强PC/PBT复合材料，机械强度高，耐冲击性能好，易加工。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，在不违反本发明的宗旨下，本发明应不限于以下实验例具体明示的内容。
实施例和对比例所用原材料如下：
PC树脂，PC110，德国BASF公司；
PBT树脂，4500，江苏三房巷公司；
玻璃纤维，ER13-2000-988，浙江桐乡巨石集团；
乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，PTW，美国DUPOND公司
线性低密度聚乙烯，LLDPE-7042，齐鲁石化公司
马来酸酐接枝ABS，MAH-ABS，宁波能之光材料公司
核壳聚合物MBS，E-920，北京普利宏斌化工材料公司
硅烷偶联剂，KH-550，南京曙光化工有限公司；
抗氧剂，168和1010，瑞士汽巴精化公司。
按重量百分比称起各种原材料(玻璃纤维除外)，在高速混合器中干混3～5分钟之后；将混合好的原料置于双螺杆机中(玻璃纤维在排气口加入)，经熔融挤出，造粒。将得到的切片粒子在105℃的鼓风烘箱中干燥4小时后，用宁波海天HT1150B注射成型机制样。
材料的力学性能测试按照ISO标准测试：测试拉伸强度的样条是170*10*4mm，按ISO 527进行，速度为50mm/min；测试弯曲模量的样条是80*10*4mm，按ISO 178进行，速度为2mm/min；测试缺口冲击强度的样条是80*10*4mm，按ISO 179进行，V型缺口，摆锤为4J；测试热变形温度的样条是120*10*4mm，按ISO 75进行，负荷为1.82MPa，升温速度为120℃/h。
实施例1～4
复合材料中各种原材料的重量百分比如表1所示，双螺杆挤出机的温度分别是(自喂料口至挤出模头)：210℃，230℃，245℃，240℃，250℃。主机转速是35赫兹。
表1 实施例1-4配方及材料性能表
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| PC-110(％) | 42 | 37 | 32 | 27 |
| PBT-4500(％) | 42 | 37 | 32 | 27 |
| PTW(％) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 玻璃纤维(％) | 10 | 20 | 30 | 40 |
| KH-550(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 168 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 1010 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度(MPa) | 98 | 112 | 133 | 147 |
| 弯曲模量(MPa) | 5600 | 6370 | 8300 | 10500 |
| 缺口冲击强度(kJ/m＾2) | 14.5 | 13 | 12 | 9 |
| 热变形温度(℃) | 144 | 158 | 170 | 182 |
实施例5～7
复合材料中各种原材料的重量百分比如表2所示，双螺杆挤出机的温度分别是(自喂料口至挤出模头)：210℃，230℃，245℃，240℃，250℃。主机转速是35赫兹。
表2 实施例5-7配方及材料性能表
| 5 | 6 | 7 | |
| PC-110(％) | 33.5 | 30.5 | 29.5 |
| PBT-4500(％) | 33.5 | 30.5 | 29.5 |
| PTW(％) | 2 | 8 | 10 |
| 玻璃纤维(％) | 30 | 30 | 30 |
| KH-550(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 168(％) | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 1010(％) | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度(MPa) | 154 | 122 | 116 |
| 弯曲模量(MPa) | 9030 | 7400 | 6940 |
| 缺口冲击强度(kJ/m＾2) | 8.8 | 16 | 16.5 |
| 热变形温度(℃) | 182 | 166 | 153 |
实施例8～11
复合材料中各种原材料的重量百分比如表3所示，双螺杆挤出机的温度分别是(自喂料口至挤出模头)：210℃，230℃，245℃，240℃，250℃。主机转速是35赫兹。
表3 实施例8-11配方及材料性能表
| 8 | 9 | 10 | 11 | |
| PC-110(％) | 10 | 60 | 10 | 50 |
| PBT-4500(％) | 64 | 14 | 54 | 14 |
| PTW(％) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 玻璃纤维(％) | 20 | 20 | 30 | 30 |
| KH-550(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 168(％) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 1010(％) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度(MPa) | 128 | 109 | 144 | 125 |
| 弯曲模量(MPa) | 7490 | 6120 | 8640 | 7960 |
| 缺口冲击强度(kJ/m＾2) | 11.6 | 13.8 | 10.3 | 12.2 |
| 热变形温度(℃) | 165 | 141 | 178 | 168 |
对比例1～4
复合材料中各种原材料的重量百分比如表4所示，双螺杆挤出机的温度分别是(自喂料口至挤出模头)：210℃，230℃，245℃，240℃，250℃。主机转速是35赫兹。
表4 对比例1-4配方及材料性能表
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| PC-110(％) | 32 | 32 | 32 | 32 |
| PBT-4500(％) | 32 | 32 | 32 | 32 |
| LLDPE(％) | 5 | |||
| MAH-ABS(％) | 5 | |||
| E-920(％) | 5 | |||
| 玻璃纤维(％) | 30 | 30 | 30 | 30 |
| KH-550(％) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 168(％) | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 1010(％) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度(MPa) | 126 | 97 | 110 | 111 |
| 弯曲模量(MPa) | 8400 | 6560 | 6980 | 7500 |
| 缺口冲击强度(kJ/m＾2) | 6.5 | 12.3 | 11.4 | 10.2 |
| 热变形温度(℃) | 178 | 122 | 132 | 154 |
从以上表中数据可以看出：通过添加增韧相容剂的方法，同步提高了玻璃纤维增强PC/PBT复合材料的力学性能和冲击性能。
Claims (10)
1、一种增韧增强PC/PBT复合材料，按重量百分数该复合材料包括以下组分：
PC树脂 5～80％
PBT树脂 5～80％
玻璃纤维 10～40％
增韧相容剂 1～10％
其他助剂 0.5～4％。
2、根据权利要求1所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的PC树脂是双酚A型聚碳酸酯，其分子量为10,000～40,000。
3、根据权利要求2所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的PC树脂是双酚A型聚碳酸酯，其分子量为20,000～30,000。
4、根据权利要求1所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的PBT树脂是对苯二甲酸与丁二醇的缩聚物，其特征粘度为0.6～1.10。
5、根据权利要求4所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的PBT树脂是对苯二甲酸与丁二醇的缩聚物，其特征粘度为0.8～1.0。
6、根据权利要求1所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为5～24μm。
7、根据权利要求6所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为10～19μm。
8、根据权利要求1所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述增韧相容剂是乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物。
9、根据权利要求1所述的一种增韧增强PC/PBT复合材料，其特征在于：所述的其他助剂是硅烷偶联剂、阻燃剂、抗氧剂或颜色助剂。
10、一种制备权利要求1所述增韧增强PC/PBT复合材料的方法，具体步骤如下：
按权利要求1所述组份配比称取除玻璃纤维外的各种材料，在高速混料机混合3-5分钟，然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机，其中玻璃纤维从第一个排气口加入，自喂料口至挤出模头温度分别是200～230℃，220～240℃，230～250℃，220～250℃，230～260℃，主机转速是20～50赫兹，用塑料注塑机制取。
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