CN102558781A - 一种玻纤增强pet工程塑料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可快速结晶的玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)工程塑料及其制备方法。该工程塑料由以下组分按重量比在双螺杆挤出机制得的：PET树脂50-85份，玻璃纤维5-45份，有机改性的层状硅酸盐成核剂0.5-8份，润滑剂0.3-1份，抗氧剂0.2-0.5份。本发明使用有机改性的纳米层状硅酸盐成核剂，不仅有效提高了PET结晶速率，同时结合了层状纳米材料的增强作用，明显提高了工程塑料的抗冲击性能，热变形温度，避免了后热处理工艺，缩短了成型周期。

Description

一种玻纤增强PET工程塑料及其制造方法

技术领域

本发明属于高分子工程塑料改性及成型加工领域，涉及一种玻纤增强PET工程塑料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种热塑性聚酯类的结晶性高分子聚合物，由于其力学性能突出，生产成本低，在饮料瓶、薄膜等消费品领域具有广泛应用。作为工程塑料使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯及玻纤复合材料存在以下缺点：在常用的加工模温(70～110℃)下结晶速度过慢，成型周期长；抗冲击性能差；加工性能差。

提高结晶速率是改善PET加工性能的关键，相应的各种成核剂体系成为人们研究的对象。无机成核剂如金属氧化物、金属盐类化合物及某些矿物粉在粒径较小时(低于3μm)，需加入部分结晶促进剂配合使用，且在较高模温和较长保压时间才会取得良好效果，有机成核剂褐煤蜡酸钠盐虽然有良好成核效果，但得到的复合材料热变形温度仍不高，说明在PET复合材料中结晶并不理想。一些聚合物类成核剂如乙烯与不饱和羧酸盐的共聚物、苯乙烯的衍生物与共轭二烯烃的共聚物等由于生产成本高、难以工业化等原因鲜为人应用。

发明内容

本发明的目的是针对PET工程塑料一次加工成型出现的结晶速率慢，热变形温度低，需要后退火处理，成型周期长等缺点，提供一种可快速结晶且具有高热变形温度的玻纤增强PET工程塑料及其制备方法。本发明首次采用一种有机改性的层状硅酸盐作为PET的成核剂来提高PET工程塑料的结晶速度，不仅大大提高了结晶速度和热变形温度，而且同时利用了层状纳米粒子的增强作用，也使PET工程塑料的强度和模量得到进一步的提高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料，该材料由以下组分按重量份数组成：

(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)    50-85份

(2)玻璃纤维(GF)                 5-45份

(3)成核剂                       0.5-8份

(4)润滑剂        0.3-1份

(5)抗氧剂        0.2-0.5份

所述的成核剂为有机改性的层状硅酸盐粉末，其制备方法是在层状硅酸盐的片层中插入并接枝一些小分子聚合物，如聚乙烯、聚己内酰胺或环氧基化合物等。优先的，选用环氧基化合物插层并接枝的层状硅酸盐。接枝的小分子聚合物含量为成核剂总量的5～60％，优先的，用量为10～30％。

所述的成核剂的用量优选1～3份。

所述的润滑剂为脂肪酸之类化合物、脂肪酸皂类化合物、聚硅氧烷类化合物或由以上润滑剂组成的混合物。

所述的抗氧剂为受阻酚类、含磷抗氧剂或由以上抗氧剂组成的复合抗氧剂。

一种上述聚玻纤增强对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料的制备方法，包括以下工艺步骤：

(1)将充分干燥的聚对苯二甲酸乙二醇酯与成核剂、润滑剂、抗氧剂按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤由计量喂料器送入双螺杆挤出机；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯玻纤复合材料粒料。

所述的挤出机的温度设定为220～280℃，转速设定为30-100r/min。

所述的步骤(1)中充分干燥是：在烘箱中设定温度为120℃，烘3小时或以上。

由以上技术方案可以看出，本发明有以下优势：

(1)本发明添加了有机改性层状硅酸盐粉末成核剂，可有效提高PET结晶速率，减少了后续工艺对模温，保压时间的要求，有利于节能减排，缩短了成型周期。使用传统成核剂，一般注射打样条时，模具温度在70℃，保压时间10s以上，复合材料可有效结晶，热变形温度达到120℃，而采用本发明，在模具温度20-40℃，保压时间5s就可达到这种效果。

(2)本发明添加了有机改性层状硅酸盐粉末，有效提高了复合材料的热变形温度。

(3)这种有机改性层状硅酸盐粉末可以与PET发生接枝反应，有效提高了复合材料的抗冲击性，减少了增韧剂的使用，降低了生产成本。

(4)这种有机改性层状硅酸盐粉末与褐煤蜡酸钠盐等有机成核剂相比，生产成本低廉，使用方便。

具体实施方式

以下将会结合实施例对本发明内容作出说明，而不是对发明内容加以限制。

实施例1

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯85公斤，接枝20％聚乙烯的层状硅酸盐成核剂8公斤，润滑剂硬脂酸钙0.8公斤，抗氧剂1010 0.5公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，15公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为100r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例2

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯60公斤，接枝35％聚己内酰胺的层状硅酸盐成核剂0.6公斤，润滑剂硬脂酸锌0.8公斤，抗氧剂10760.5公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，40公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为100r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例3

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯55公斤，接枝20％环氧基化合物的层状硅酸盐成核剂2公斤，润滑剂褐煤酸乙二醇酯1公斤，抗氧剂1010 0.8公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，45公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为50r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例4

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯75公斤，接枝30％环氧基化合物的层状硅酸盐成核剂2.5公斤，润滑剂褐煤蜡酸0.3公斤，抗氧剂1076 0.2公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，25公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为50r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例5

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯50公斤，接枝35％聚己内酰胺的层状硅酸盐成核剂0.6公斤，润滑剂硬脂酸锌0.8公斤，抗氧剂1076 0.5公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，50公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为60r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例6

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯95公斤，接枝20％聚乙烯的层状硅酸盐成核剂4公斤，润滑剂硬脂酸钙0.8公斤，抗氧剂10100.5公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，5公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为75r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

对比例1

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯60公斤，润滑剂硬脂酸1公斤，抗氧剂1010 0.8公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，40公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为50r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

对比例2

(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯60公斤，褐煤蜡酸钠盐成核剂0.5公斤，润滑剂聚二甲基硅氧烷1公斤，抗氧剂1076 0.8公斤倒入高速搅拌机中混合；

(2)经计量喂料器送入双螺杆挤出机，玻纤直径17μm，40公斤由计量喂料器送入双螺杆挤出机，挤出机一至六区温度为：220，240，255，275，275，255℃，转速设定为50r/min；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到玻纤增强聚对苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。

实施例和对比例性能测试结果

将上述各实施例和对比例得到的粒料在110-140℃鼓风烘箱中彻底烘干3-5小时，再将干燥粒子在80T注塑机上制样，模温维持室温左右(20-40℃)，保压时间设定为5秒。力学测试及热力学测试样条及测试方法按ASTM标准制定。表1列出上述所有实施例和对比例的试样测试结果。

表1

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：各组分及重量份数为：

聚对苯二甲酸乙二醇酯    50-85份；

玻璃纤维                5-45份；

成核剂                  0.5-8份；

润滑剂                  0.3-1份；

抗氧剂                  0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述的成核剂为有机插层改性的纳米层状硅酸盐。

3.根据权利要求2所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述的有机插层改性的纳米层状硅酸盐的制备方法是在层状硅酸盐的片层中插入并接枝一些小分子聚合物。

4.根据权利要求3所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述的层状硅酸盐来自蒙脱土、累脱石、绿脱石、富铬绿脱石、贝得石、皂石、锂皂石、锌皂石、斯皂石、斑脱土、伊利石、高岭土、或其组合；所述的蒙脱土选自钠基蒙脱土、锂基蒙脱土、锌基蒙脱土、镁基蒙脱土、钙基蒙脱土或其组合。

5.根据权利要求1所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述的润滑剂为脂肪酸类化合物、脂肪酸皂类化合物、聚硅氧烷类化合物或由以上润滑剂组成的混合物。

6.根据权利要求1所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类、含磷抗氧剂或由以上抗氧剂组成的复合抗氧剂。

7.根据权利要求1所述的玻纤增强PET工程塑料，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为10-17μm。

8.一种制备权利要求1所述的玻纤增强PET工程塑料的方法，其特征在于：包括步骤：

(1)将充分干燥的聚对苯二甲酸乙二醇酯与成核剂、润滑剂、抗氧剂按重量配比在高速搅拌机中混合均匀；

(2)经计量喂料器将上述混合物送入双螺杆挤出机，再经由计量喂料器将玻璃纤维送入双螺杆挤出机；

(3)双螺杆挤出样条经水冷、风干、切粒，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯玻纤复合材料粒料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中充分干燥是：在烘箱中设定温度为120℃，烘3小时或以上。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的挤出机的温度设定为220～280℃，挤出机转速为30-100r/min。