CN102101937A - 一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下组分和重量份含量：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)50-99，纳米丁腈橡胶粒子(NNBR)1-50，采用双螺杆挤出机对纳米级丁腈橡胶粒子和聚对苯二甲酸丁二醇酯进行反应共混，使得纳米级丁腈橡胶粒子在聚对苯二甲酸丁二醇酯基体中的得以充分分散，利用其表面的羧基官能团与基体之间的反应，大大地提高了二者之间的相容性，因此显著地增强了聚对苯二甲酸丁二醇酯的韧性，同时对聚对苯二甲酸丁二醇酯的其他力学性能并没有产生明显的影响。与现有技术相比，本发明方法简单，效果明显，因此将有着非常广阔的工业应用前景。

Description

一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法，尤其涉及一种原位法制备超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯是一种热塑性工程塑料，具有优异的尺寸稳定性、耐热性、耐化学腐蚀和优异的力学性能等，广泛用于电子、电气和汽车等领域。但由于聚对苯二甲酸丁二醇酯是一种结晶性聚合物，受其结晶性能的影响，导致材料对缺口敏感性大，缺口冲击强度较低等，因此限制了其在工程塑料制件方面的应用。
提高聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的缺口冲击强度，目前在这方面的研究比较多，但是对PBT缺口冲击强度的提高都是很有限。目前通常采用一些热塑性弹性体来增韧聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，但同时会导致材料的拉伸强度，弯曲强度和弯曲模量大幅度下降，另外，这些增韧剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体的相容性不是很好，当添加到一定量时，就会使材料分层起皮。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单方便，产品性能好，质量好的超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分和重量份含量：
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 50-99，
纳米丁腈橡胶粒子(NNBR)    1-50。
所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是指由对苯二甲酸和丁二醇缩聚的产物或者由环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)开环聚合所得的产物。
所述的纳米丁腈橡胶粒子(NNBR)为带有羧基的丁腈橡胶粒子。
一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(a)将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)倒入高速粉碎机，制备成粉末；
(b)将纳米丁腈橡胶粒子和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)粉末在50-150℃情况下真空干燥5-20h；
(c)取纳米丁腈橡胶粒子1-50重量份与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)粉末50-99重量份放入高速搅拌机，搅拌2-20min，使聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与纳米丁腈橡胶粒子进行预混合；
(d)然后将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与纳米丁腈橡胶粒子的预混物加入双螺杆挤出机，在180-250℃的条件下进行熔融共混即得产品。
与现有技术相比，本发明采用纳米级丁腈橡胶粒子，通过双螺杆挤出机反应共混的方式，使得纳米丁腈橡胶粒子在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体中得到充分分散，所以橡胶粒子表面的羧基与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体之间能够发生充分的反应，从而很好的提高了二者之间的相容性，大大的增强了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的韧性。同时，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的其他力学性能也没有受到明显影响。本发明方法简单，效果明显，因此将有着非常广阔的工业应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
取聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)98份，纳米丁腈橡胶粒子2份。先将PBT粒料放入粉碎机中制备成粉末，然后和纳米丁腈橡胶粒子一起于100℃条件下真空干燥12小时。将二者放入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其充分混匀。最后加入双螺杆挤出机中在180-250℃的条件下进行反应共混，制备出PBT/丁腈橡胶纳米复合材料。所得样品的力学性能见表1，测试标准采用ASTM。
实施例2
取聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)95份，纳米丁腈橡胶粒子5份。先将PBT粒料放入粉碎机中制备成粉末，然后和纳米丁腈橡胶粒子一起于100℃条件下真空干燥12小时。将二者放入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其充分混匀。最后加入双螺杆挤出机中在180-250℃的条件下进行反应共混，制备出PBT/丁腈橡胶纳米复合材料。所得样品的力学性能见表1，测试标准采用ASTM。
实施例3
取聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)90份，纳米丁腈橡胶粒子10份。先将PBT粒料放入粉碎机中制备成粉末，然后和纳米丁腈橡胶粒子一起于100℃条件下真空干燥12小时。将二者放入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其充分混匀。最后加入双螺杆挤出机中在180-250℃的条件下进行反应共混，制备出PBT/丁腈橡胶纳米复合材料。所得样品的力学性能见表1，测试标准采用ASTM。
实施例4
取聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)80份，纳米丁腈橡胶粒子20份。先将PBT粒料放入粉碎机中制备成粉末，然后和纳米丁腈橡胶粒子一起于100℃条件下真空干燥12小时。将二者放入高速搅拌机中搅拌5分钟，使其充分混匀。最后加入双螺杆挤出机中在180-250℃的条件下进行反应共混，制备出PBT/丁腈橡胶纳米复合材料。所得样品的力学性能见表1，测试标准采用ASTM。
表1各实施案例中所得样品的力学性能
  实施案例   缺口冲击强度(KJ/m2)   拉伸强度(MPa)   弯曲强度(MPa)   弯曲模量(MPa)
  纯PBT   7.1   56   2110   78.5
  1   7.92   55   2120   78.3
  2   8.61   54   2020   76.3
  3   12.14   52   1925   72.2
  4   18.56   48   1870   69.1
实施例5
一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(a)将由对苯二甲酸和丁二醇缩聚采用常规方法制得的产物聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)倒入高速粉碎机，制备成粉末；
(b)将纳米丁腈橡胶粒子NNBR和聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT粉末在50℃情况下真空干燥5h；
(c)取NNBR 1重量份与PBT粉末99重量份放入高速搅拌机，搅拌2min，使PBT与纳米丁腈橡胶粒子进行预混合；
(d)然后将PBT与NNBR的预混物加入双螺杆挤出机，在180-250℃的条件下进行熔融共混即得产品。
实施例6
一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(a)将由环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)采用常规方法开环聚合制得的产物聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)倒入高速粉碎机，制备成粉末；
(b)将纳米丁腈橡胶粒子NNBR和聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT粉末在150℃情况下真空干燥20h；
(c)取NNBR 50重量份与PBT粉末50重量份放入高速搅拌机，搅拌20min，使PBT与纳米丁腈橡胶粒子进行预混合；
(d)然后将PBT与NNBR的预混物加入双螺杆挤出机，在180-250℃的条件下进行熔融共混即得产品。

Claims (4)

1.一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下组分和重量份含量：
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)  50-99，
纳米丁腈橡胶粒子(NNBR)     1-50。
2.根据权利要求1所述的一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料，其特征在于，所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是指由对苯二甲酸和丁二醇缩聚的产物或者由环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)开环聚合所得的产物。
3.根据权利要求1所述的一种超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料，其特征在于，所述的纳米丁腈橡胶粒子(NNBR)为带有羧基的丁腈橡胶粒子。
4.一种如权利要求1所述的超韧聚对苯二甲酸丁二醇酯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(a)将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)倒入高速粉碎机，制备成粉末；
(b)将纳米丁腈橡胶粒子和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)粉末在50-150℃情况下真空干燥5-20h；
(c)取纳米丁腈橡胶粒子1-50重量份与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)粉末50-99重量份放入高速搅拌机，搅拌2-20min，使聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与纳米丁腈橡胶粒子进行预混合；
(d)然后将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与纳米丁腈橡胶粒子的预混物加入双螺杆挤出机，在180-250℃的条件下进行熔融共混即得产品。
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