CN102153840B - 一种快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料及其制备方法 - Google Patents

一种快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子工程塑料及其成型加工领域，具体涉及一种快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料及其制备方法。本发明由PET树脂、复合结晶成核剂、结晶促进剂、复合阻燃剂、填充增强剂以及其他加工助剂制备而成。各组份质量份数如下：PET树脂40~80份、0.2~3份复合结晶成核剂、0.5~5份结晶促进剂、10~25份复合阻燃剂、10~50份填充增强剂、0.5~5份其他加工助剂。本发明采用快速结晶技术，用该配方制备的快速成型玻纤增强PET阻燃材料，解决了PET作为工程塑料使用时成型加工过程中结晶速率慢、注塑模温高、模塑周期长的缺点，可广泛用于制造电子电气、电动工具、节能灯灯具、家电、汽车等零部件。

Description

一种快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子工程塑料及其成型加工领域。具体涉及一种快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料及其制备方法。
背景技术
众所周知，PET工程塑料具有优异的力学性能、耐热性、电绝缘性、耐化学试剂性，并且比其它工程塑料价格低廉，应用市场广泛，发展前景良好。但是长期以来，由于PET自身分子链结构刚性较大，玻璃化温度高，致使在实际的生产过程中结晶速率太慢，结晶度很低，模具温度高达90℃~130℃，注塑周期长，大大限制了其在工程领域的应用及发展。
结晶速率和结晶度的提高是改善PET成型加工性能的关键。国内关于这方面的研究尚处于实验室摸索阶段或者集中在PET纯树脂结晶速率的提高，较少涉及引入阻燃剂、填充增强剂等其他助剂的PET阻燃材料结晶性能的研究。作为工程塑料应用材料，PET与阻燃剂、填充增强剂等其他助剂配合使用是必不可少的。有机羧酸盐是通过与PET的端羧基反应，形成成核中心的晶核，诱导结晶，提高PET的结晶速度，而其种类、粒径大小、在PET中的分散直接影响结晶成核效率。高分子结晶促进剂具有较好的柔顺性，有利于PET链段的活动，与成核剂具有协同作用，可进一步加速结晶过程，同时还可以起到增韧、增塑和改善脱模性的作用。
如专利TW583265B研制了一种由均匀分散的硅酸盐粘土制得的高光泽PET纳米聚酯，但该层状硅酸盐需先用质子酸和插层剂的醇溶液进行有机化处理，制备工艺复杂，成本偏高；US4551485中使用硬脂酸钠做成核剂，使PET结晶速率大大提高，但成核剂高温下和PET分子链起化学反应而起化学成核作用，易引起PET分子链降解，特别是在加工过程中使得PET分子量下降，影响力学强度。现有技术中，CN10151948A公开了一种纤维增强PET复合材料及其制备方法，该方法在PET树脂中添加纤维，采用强化辐射加工工艺，提高了PET的强度和耐高温性能。该专利中的纤维增强PET复合材料的相界面为PET-纤维界面的脱粘作用吸收能量。虽然该方法制得的纤维增强PET复合材料具备很好的强度和耐高温性能，但是具有韧性不足的缺点。CN101280095A中以马来酸酐/甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃/聚苯醚/弹性体等增韧技术，使玻纤增强PET材料的韧性大大提高，但是这类增韧剂会严重影响PET的结晶速率，使得注塑成型加工周期延长。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种快速结晶、高强度、高韧性的PET阻燃材料及其制备方法，通过使用复合结晶成核剂大大改善了PET的结晶情况，快速诱发形成细小球晶结构，缩短了注塑周期，降低了注塑模温；同时细小的球晶结构可使机械应力分布均匀，从而使产品机械性能得到较大的提高。
本发明通过如下技术方案实现：快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料，由聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、结晶促进剂、复合阻燃剂、填充增强剂、其他加工助剂组成，以重量份数计，各组份用量如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯：    40~80份
复合结晶成核剂：                 0.2~3份
结晶促进剂：                       0.5~5份
复合阻燃剂：                       10~25份
填充增强剂：                       10~50份
其他加工助剂：                    0.5~5份。
快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料，由聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、结晶促进剂、复合阻燃剂、填充增强剂、其他加工助剂组成，以重量份数计，各组份用量如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯：            50~70份
复合结晶成核剂：                       0.5~2份
结晶促进剂：                              1~3份
复合阻燃剂：                              15~20份
填充增强剂：                              20~40份
其他加工助剂：                           1.0~4份。
其中所述的复合结晶成核剂由10~30份长链羧酸盐、60~80份无机盐和10~30份润滑剂组成；所述长链羧酸盐为含25~35个碳原子的线性饱和羧酸钠盐或钙盐和/或它们的混合物；所述无机盐是粒径≤10微米的硫酸钡、有机化蒙脱土、碳酸钙、滑石粉、碳酸钠和/或它们的混合物；所述润滑剂为脂肪酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸镁、多元醇、乙撑双脂肪酰胺和/或它们的混合物。
其中所述的结晶促进剂由聚酯、聚乙二醇、聚丙二醇、有机硅氧烷、聚环氧乙烷和/或它们的混合物按任意比例混合而成。
其中所述的复合阻燃剂是含溴阻燃剂和锑酸钠复配而成，含溴阻燃剂与锑酸钠的质量比例为1:0.2~0.6；所述的含溴阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧乙烷和/或它们的混合物。
其中所述填充增强剂为玻璃纤维、玻璃微珠、有机化蒙脱土、滑石粉、硫酸钡和/或它们的混合物，其他加工助剂为本技术领域常用的加工助剂。
本发明快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
步骤一：先制备复合结晶成核剂：按上述配方量，将长链羧酸钠盐、滑石粉和润滑剂经高速混合机搅拌混合均匀、称量备用；
步骤二：按上述配方量，将聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、复合阻燃剂和其他助剂，经高速混合机搅拌混合均匀、备用；
步骤三：对玻璃纤维进行预处理，按上述配方量将玻璃纤维，偶联剂加入到高速混合机中混合均匀、备用；
步骤四：将步骤二混合好的物料放入双螺杆机中，同时侧喂料加入步骤三预备好的玻璃纤维，进行挤出造粒；
步骤五：把造好的粒料干燥后，进行注塑成型并控制模具的成型温度，制得快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料。
本发明制备方法中的各段螺杆温度应控制在220~295℃，最好控制在235~265℃。注塑温度为235~265℃，模温为60~100℃。
本发明的有益效果在于;提供了一种快速结晶、高强度、高韧性的PET阻燃材料及其制备方法，通过使用复合结晶成核剂大大改善了PET的结晶情况，快速诱发形成细小球晶结构，缩短了注塑周期，降低了注塑模温；同时细小的球晶结构可使机械应力分布均匀，从而使产品机械性能得到较大的提高。
具体实施方式
本发明快速成型玻纤增强PET阻燃材料及其制备方法可以通过下列非限制性实施例，得到更清晰的描述。
实施例1
本发明快速成型玻纤增强PET阻燃材料及其制备方法如下：先将PET在110℃下干燥3小时以上，然后与复合阻燃剂、复合结晶成核剂和其他助剂经高速混拌混合，再由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机，随后将玻纤增强剂从精密计量喂料器侧向加入挤出机，塑化、熔融、再经挤出、拉条、冷却、烘干、切粒和包装成品。实施例1中使用的快速成型玻纤增强PET阻燃材料配方见表1。
Figure 36923DEST_PATH_IMAGE001
实施例1中快速成型玻纤增强PET阻燃材料物性检测见表2：
Figure 891746DEST_PATH_IMAGE002
实施例2
本发明快速成型玻纤增强PET阻燃材料及其制备方法如下：先将PET在110℃下干燥3小时以上，然后与复合阻燃剂、复合结晶成核剂和其他助剂经高速混拌混合，再由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机，随后将玻纤增强剂从精密计量喂料器加入挤出机，塑化、熔融，再经挤出、拉条、冷却、烘干、切粒和包装成品。实施例2中快速成型玻纤增强PET阻燃材料配方见表3。
Figure 609166DEST_PATH_IMAGE003
实施例2中快速成型玻纤增强PET阻燃材料物性检测见表4：
Figure 443524DEST_PATH_IMAGE004
实施例3
本发明快速成型玻纤增强PET阻燃材料及其制备方法如下：先将PET在110℃下干燥3小时以上，然后与复合阻燃剂、复合结晶成核剂和其他助剂经高速混拌混合，再由精密计量的喂料器送入双螺杆挤出机，随后将玻纤增强剂从精密计量喂料器加入挤出机，塑化、熔融，再经挤出、拉条、冷却、烘干、切粒和包装成品。实施例3快速成型玻纤增强PET阻燃材料配方见表5。
Figure 195579DEST_PATH_IMAGE005
实施例3中快速成型玻纤增强PET阻燃材料物性检测见表6：
Figure 955725DEST_PATH_IMAGE006

Claims (2)

1.快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料，其特征在于：该复合材料由聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、结晶促进剂、复合阻燃剂、填充增强剂、其他加工助剂组成，以重量份数计，各组份用量如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯：        40-80份
复合结晶成核剂：          0.2-3份
结晶促进剂：            0.5-5份
复合阻燃剂：            10-25份
填充增强剂：            10-50份
其他加工助剂：           0.5-5份，
其中，所述的复合结晶成核剂由10-30份长链羧酸盐、60-80份无机盐和10-30份润滑剂组成；所述长链羧酸盐为含25-35个碳原子的线性饱和羧酸钠盐；所述无机盐是粒径≤10微米的滑石粉；所述润滑剂为脂肪酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸镁、多元醇和/或它们的混合物；
其中，所述填充增强剂为玻璃纤维；
其中，所述的结晶促进剂由聚酯、聚乙二醇、聚丙二醇、有机硅氧烷、聚环氧乙烷和/或它们的混合物按任意比例混合而成；
其中，所述的复合阻燃剂是含溴阻燃剂和锑酸钠复配而成，含溴阻燃剂与锑酸钠的质量比例为1∶0.2-0.6；所述的含溴阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧乙烷和/或它们的混合物；
上述快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：
步骤一：先制备复合结晶成核剂：按上述配方量，将长链羧酸钠盐、滑石粉和润滑剂经高速混合机搅拌混合均匀、称量备用；
步骤二：按上述配方量，将聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、复合阻燃剂和其他助剂，经高速混合机搅拌混合均匀、备用；
步骤三：对填充增强剂玻璃纤维进行预处理，将玻璃纤维，偶联剂加入到高速混合机中混合均匀、备用；
步骤四：将步骤二混合好的物料放入双螺杆机中，同时侧喂料加入步骤三预备好的填充增强剂，进行挤出造粒；
步骤五：把造好的粒料干燥后，进行注塑成型并控制模具的成型温度，制得快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料；
其中，步骤四中各段螺杆温度应控制在235-265℃；注塑温度为235-265℃，模温为60-100℃。
2.根据权利要求1所述的快速成型玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯阻燃材料，其特征在于：该复合材料由聚对苯二甲酸乙二醇酯、复合结晶成核剂、结晶促进剂、复合阻燃剂、填充增强剂、其他加工助剂组成，以重量份数计，各组份用量如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯：        50-70份
复合结晶成核剂：          0.5-2份
结晶促进剂：            1-3份
复合阻燃剂：            15-20份
填充增强剂：            20-40份
其他加工助剂：           1.0-4份。
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