CN101759983A - 一种增强聚酯合金复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种增强聚酯合金复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强聚酯合金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％，PET树脂5～80％，PBT树脂5～80％，玻璃纤维5～50％，PA6低聚物0.5-10％和其他助剂0.5～10％。该方法具体步骤如下：按比例称取除玻璃纤维和PA6低聚物外的各种材料，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℃，220～250℃，240～260℃，240～270℃，250～280℃，主机转速是20～60赫兹，然后用塑料注塑机制样。该复合材料硬度高，刚性强，易加工，平整度好，光泽度高。

Description

一种增强聚酯合金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，具体涉及到一种增强聚酯合金复合材料及其制备方法。
背景技术
PC，PBT，PET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；PET树脂回收容易，刚性和强度都很高，价格便宜，但比较脆，改性难度大。于是出现了很多将PC、PBT、PET两两或三者共混的合金，像这类的合金能有效的发挥PC、PBT、PET树脂的长处，抑制缺点，甚至还出现了单一树脂所不具备的性能，如
良好的耐低温冲击性能，较高的热变形温度。但是，聚酯合金的机械性能普遍不高，限制了它的应用范围。
玻璃纤维增强聚酯合金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聚酯合金的性能，国内外的研究者对简单的两种树脂合金作了相当多的研究，如Gallucci在USP.5326793中用含有异氰酸或氰酸官能团的环氧树脂修饰玻璃纤维，25％玻璃纤维增强PC/PBT合金材料的拉伸强度和弯曲强度分别是137MPa和159MPa；等等。而对于这三者的玻璃纤维增强聚酯合金，则研究的很少，只有Wambach在USP.4113692中提到，简单的用PC、PBT、PET三种树脂混合，加入30％玻璃纤维材料的缺口冲击为106J/m，弯曲模量为8270MPa，热变形温度为171℃。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种增强聚酯合金复合材料，以提高PC、PBT、PET三种树脂和玻璃纤维之间的结合力来提高增强聚酯合金复合材料的整体性能。
本发明的另一个目的是为了提供上述复合材料的制备方法。
本发明通过添加PA6低聚物促使三种树脂的融合，提高树脂和玻璃纤维之间界面结合力，同步提高复合材料的强度和韧性。
其发明目的可以通过以下技术方案得以实现。
一种增强聚酯合金复合材料，包括以下组分(重量百分比比)：
PC树脂                        5～80％
PET树脂                       5～80％
PBT树脂                       5～80％
玻璃纤维                      5～50％
PA6低聚物                     0.5～10％
其他助剂                      0.5～10％
本发明所述的增强聚酯合金复合材料中PC树脂是双酚A型聚碳酸酯，其分子量为10,000～40,000。
本发明所述的增强聚酯合金复合材料中PET树脂是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，其特性粘度为0.4～1.5dl/g。
本发明所述的增强聚酯合金复合材料中PBT树脂是对苯二甲酸与丁二醇的缩聚物，其特性粘度为0.5～1.5dl/g。
本发明所述的增强聚酯合金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。
本发明所述的增强聚酯合金复合材料中PA6低聚物是己内酰胺开环后的缩聚物，其相对粘度为0.5～1.5。
本发明所述的增强聚酯合金复合材料中其他助剂是硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂或颜色助剂。
制备增强聚酯合金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和PA6低聚物外的各种材料，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，其中玻璃纤维和PA6低聚物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℃，220～250℃，240～260℃，240～270℃，260～280℃，主机转速是20～60赫兹，用塑料注塑机制取。
本发明所述的增强聚酯合金复合材料，机械强度高，耐热性能好，易加工。
具体实施方式
本发明首先涉及PA6低聚物的制备，其具体制备工艺为：己内酰胺(BASF公司)100份，己二酸(上海化学试剂)0.02份和水10份加入高压釜中，通入氮气，在215℃，压力0.6MPa反应2小时，然后调整压力到0.1Mpa，升温到260℃，3小时后挤出，冷却，切粒。测试其相对粘度为0.8.
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
PC树脂，PC110，德国BASF公司；
PET树脂，CB-608S，上海远纺公司
PBT树脂，4500，江苏三房巷公司；
玻璃纤维，ECS 303A，重庆国际复合材料有限公司；
硅烷偶联剂，KH-550，南京曙光化工有限公司；
抗氧剂，618和2450，瑞士汽巴精化公司；
润滑剂，TR044，上海壮景化工。
按重量百分比称起各种原材料(玻璃纤维和PA6低聚物除外)，在高速混合器中干混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100℃的鼓风烘箱中干燥3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；测试弯曲强度和模量的样条是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 180进行，V型缺口，摆锤为4J。
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℃，250℃，260℃，270℃。主机转速是40赫兹。
表1实施例1-4配方及材料性能表
  1   2   3   4
  PC110(％)   78.5   5   5   20
  CB-608S(％)   5   78.5   5   20
  4500(％)   5   5   78.5   48.5
  ECS 303A(％)   10   10   10   10
  PA6低聚物(％)   0.5   0.5   0.5   0.5
  KH-550(％)   0.2   0.2   0.2   0.2
  2450(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  618(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  TR044(％)   0.2   0.2   0.2   0.2
  拉伸强度(MPa)   78   102   94   87
  弯曲强度(MPa)   119   153   144   122
  弯曲模量(MPa)   3600   5150   4260   4220
  缺口冲击强度(kJ/m^2)   14   9.5   8.6   10.6
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℃，250℃，260℃，270℃。主机转速是40赫兹。
表2实施例5-7配方及材料性能表
  5   6   7
  PC110(％)   15   10   34.5
  5   6   7
  CB-608S(％)   25   36.5   20
  4500(％)   36.5   30   20
  ECS 303A(％)   20   20   20
  PA6低聚物(％)   2   2   4
  KH-550(％)   0.4   0.4   0.4
  2450(％)   0.3   0.3   0.3
  618(％)   0.3   0.3   0.3
  TR044(％)   0.5   0.5   0.5
  拉伸强度(MPa)   126   135   117
  弯曲强度(MPa)   174   172   165
  弯曲模量(MPa)   6120   6330   5360
  缺口冲击强度(kJ/m^2)   11   10.8   12.5
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℃，250℃，260℃，270℃。主机转速是40赫兹。
表3实施例8-11配方及材料性能表
  8   9   10   11
  PC110(％)   15   25   20   5
  CB-608S(％)   15   17.3   20.3   5
  4500(％)   33.3   20   20   53.3
  ECS 303A(％)   30   30   30   30
  8   9   10   11
  PA6低聚物(％)   5   6   8   5
  KH-550(％)   0.6   0.6   0.6   0.6
  2450(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  618(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  TR044(％)   0.5   0.5   0.5   0.5
  拉伸强度(MPa)   139   126   147   133
  弯曲强度(MPa)   208   187   223   194
  弯曲模量(MPa)   8640   7420   8870   7990
  缺口冲击强度(kJ/m^2)   11.6   13.7   10.9   11.8
实施例12～15
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℃，250℃，260℃，270℃。主机转速是40赫兹。
表4实施例12-15配方及材料性能表
  12   13   14   15
  PC110(％)   12.3   10.3   20   15
  CB-608S(％)   20   20   8.3   8
  4500(％)   20   20   20   15
  ECS 303A(％)   40   40   40   50
  PA6低聚物(％)   6   8   10   10
  KH-550(％)   0.6   0.6   0.6   0.6
  2450(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  12   13   14   15
  618(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  TR044(％)   0.5   0.5   0.5   0.8
  拉伸强度(MPa)   153   157   152   178
  弯曲强度(MPa)   236   233   212   234
  弯曲模量(MPa)   11200   11000   9860   12600
  缺口冲击强度(kJ/m^2)   10.8   11.2   12.1   11.8
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℃，250℃，260℃，270℃。主机转速是40赫兹。
表5对比例1-4配方及材料性能表
  1   2   3   4
  PC110(％)   20   17   15   13
  CB-608S(％)   24   22   19   16
  4500(％)   45   39.5   34.3   29.3
  ECS 303A(％)   10   20   30   40
  KH-550(％)   0.2   0.4   0.6   0.6
  2450(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  618(％)   0.3   0.3   0.3   0.3
  TR044(％)   0.2   0.5   0.5   0.5
  拉伸强度(MPa)   67   94   112   131
  弯曲强度(MPa)   109   153   191   206
  1   2   3   4
  弯曲模量(MPa)   3510   5230   8200   9200
  缺口冲击强度(kJ/m^2)   6.6   7.3   10.6   9.8
由上述实施例和对比例的测试数据可以看出，通过添加PA6低聚物促使了三种树脂的融合，提高了树脂和玻璃纤维之间界面结合力，同步提高了复合材料的强度和韧性。

Claims (8)

1.一种增强聚酯合金复合材料，按重量百分数该复合材料包括以下组分：
PC树脂                    5～80％
PET树脂                   5～80％
PBT树脂                   5～80％
玻璃纤维                  5～50％
PA6低聚物                 0.5～10％
其他助剂                  0.5～10％。
2.根据权利要求1所述的一种增强聚酯合金复合材料，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1所述的一种增强聚酯合金复合材料，其特征在于：所述的PET树脂是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，其特性粘度为0.4～1.5dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种增强聚酯合金复合材料，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，其特性粘度为0.5～1.5dl/g。
5.根据权利要求1所述的一种增强聚酯合金复合材料，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。
6.根据权利要求1所述的一种增强聚酯合金复合材料，其特征在于：所述PA6低聚物是己内酰胺开环后的缩聚物，其相对粘度为0.5～1.5。
7.根据权利要求1所述的一种增强聚酯合金复合材料，其特征在于：所述的其他助剂是硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂或颜色助剂。
8.一种制备权利要求1所述增强聚酯合金复合材料的方法，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和PA6低聚物外的各种材料，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，其中玻璃纤维和PA6低聚物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℃，220～250℃，240～260℃，240～270℃，260～280℃，主机转速是20～60赫兹，用塑料注塑机制取。
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