CN102617998B - 一种改性母料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于PBT工程塑料废料回收利用的改性母料及其制备方法和应用。本发明是针对PBT废料在回收利用中面临的一系列问题，如PBT废料由于降解而导致其分子量变小，特性粘度下降，特别是机械强度大幅度下降，限制了PBT废料的应用领域，采用该技术制备的改性母料回收PBT废料，使材料的机械性能得到了大幅度的提高，接近改性PBT纯料的性能。本发明能充分利用PBT工程塑料废料，制备得到高机械强度的回收料，可用于汽车制造、建筑工业和电子产品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于PBT工程塑料废料回收利用的改性母料及其制备方法和应用。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）树脂为五大通用工程塑料之一，由于其具有优异的物理性能、耐化学药品性、热稳定性好、熔体流动性好等特点，而被广泛用于汽车制造、建筑工业和电子产品等领域；PBT改性工程塑料在注塑汽车零部件和电子产品过程中，由于精度不合格等原因产生的次品，比如笔记本电脑的排风扇等注塑制品，由于内应力产生翘曲形变，产生的不合格的次品，经粉碎后，PBT次料的机械性能下降而不能再次利用，从保护环境和节约能源等角度考虑，PBT工程塑料废料回收再利用日益显得十分重要和迫切；因此，在回收利用PBT工程塑料废料方面，开发先进的回收技术，研究制备新型高效的改性母料，可以大幅度提高PBT回收料的性能，达到接近PBT改性工程纯料的使用性能，从而可以充分利用PBT回收料废料。
目前，企业对PBT废料的处理方法主要包括以下几种：（1）采用填埋或者焚烧的方法处理，这种方法不仅不经济而且会带来环境污染；（2）对PBT工程塑料废料不进过任何改性，经过双螺杆挤出机进行简单的造粒，降级为普通塑料使用，虽然比第一种方法好，但是未充分利用其废料的价值；（3）对PBT废料进行改性回收，业界大多数采用添加扩链剂挤出造粒来提高其机械性能，但机械性能提高的幅度不大，只能应用在性能和精度要求不高的场合，而且扩链剂的价格比较昂贵。
因此有必要开发一种新的用于PBT工程塑料废料回收利用的改性母料，达到充分利用PBT废料，不仅减轻环境污染，而且变废为宝，带来新的经济利益。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，提供一种用于PBT工程塑料废料回收利用的改性母料，不仅能大幅度提高PBT工程塑料废料的机械性能，而且具有生产成本低和环保等特点，能使PBT工程塑料废料得到经济上的回收利用，减少对环境的污染。
本发明提供了该改性母料的制备方法，该方法可生产性能稳定的改性母料。
本发明用于PBT工程塑料废料回收利用的改性母料，其组份按照重量份数计算为：
PBT工程塑料， 100份；
改性玻璃纤维， 60-200份；
抗氧剂 0.1份；
其他助剂 15-30 份。
本发明上述的改性母料，其进一步的技术方案还可以是所述的PBT工程塑料为挤出级。
本发明上述的改性母料，其进一步的技术方案还可以是所述的改性玻璃纤维为4-6mm的玻璃纤维，经过偶联剂(如KH550或自制偶联剂)处理，有效提高玻璃纤维与PBT树脂界面相互作用。
本发明上述的改性母料，其进一步的技术方案还可以是所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯、三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配抗氧剂。
本发明上述的改性母料，其进一步的技术方案还可以是所述的其他助剂为含有环氧活性基团的聚合物、GMA接枝物和阻燃剂三种中的一种、两种或三种，其中含有环氧活性基团的聚合物，具有很好的扩链作用，其重量份数为0-5份；GMA接枝物，能够增加PBT工程塑料与改性玻璃纤维的相容性，其重量份数为0-5份；阻燃剂，可选用聚丙烯酸五溴苄酯（PPBBA）或者次磷酸铝，其重量份数为0-20份。
上述这种用于PBT废料回收利用的改性母料的制备方法，包括如下步骤：
将如配方所述量的PBT工程塑料在120℃条件下干燥2-4小时，控制树脂的含水量率在0.05%以下，将干燥后的PBT与抗氧剂、其他助剂加入到高速搅拌机中混合均匀，再加入改性玻璃纤维低速搅拌，搅拌速度为100-150转/min，然后经过长径比为30、设定温度为230-250℃的双螺杆挤出机中反应挤出造粒，烘干后得到改性母料产品。
可以对上述制备改性母料的双螺杆挤出机的螺杆进行改造，减少双螺杆上剪切捏合盘元件，增加输送捏合盘元件，并且去掉挤出机前端反向捏合盘，主要目的是防止剪切太强，导致改性玻璃纤维被剪切变短，起不到增强作用。
将重量比为5-15%的改性母料，0.1-0.2%的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂，直接添加到PBT回收粉碎料中，经高速搅拌机中混合均匀后，注塑后制品并能达到使用性能。
本发明是针对PBT废料在回收利用中面临的一系列问题，如PBT废料由于降解而导致其分子量变小，特性粘度下降，特别是机械强度大幅度下降，限制了PBT废料的应用领域，采用该技术制备的改性母料回收PBT废料，使材料的机械性能得到了大幅度的提高，接近改性PBT纯料的性能。
本发明能充分利用PBT工程塑料废料，制备得到高机械强度的回收料，可用于汽车制造、建筑工业和电子产品等领域。
具体实施方法
在以下对比例1～2和实施例1～6的材料配方中， PBT废料为注塑制品次品经粉碎后粒料，例如可选牌号为4130和4886改性PBT工程塑料废料；抗氧剂为汽巴公司产品，例如可选四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂；其他助剂为含有环氧活性基团的聚合物、GMA接枝物和阻燃剂三种全部。
以下实施例1～6材料配方中，改性母料A和改性母料B分别为适用于含卤阻燃和无卤阻燃的PBT废料的回收利用，其具体组份和配比如下：
| 改性母料A | 改性母料B |
| PBT工程塑料（100份） | PBT工程塑料（100份） |
| 改性玻璃纤维（150份） | 改性玻璃纤维（180份） |
| 阻燃剂次磷酸铝（20份） | 阻燃剂聚丙烯酸五溴苄酯（15份） |
| GMA接枝物（2份） | GMA接枝物（2份） |
| 环氧活性基团聚合物（2份） | 环氧活性基团聚合物（2份） |
| 复配抗氧剂 （0.1份） | 复配抗氧剂 （0.1份） |
以下对比例1～2和实施例1～6注塑标准样条中，注塑机一区温度为220℃，二区温度为245℃，三区温度为245℃，四区温度为200℃；注射射一压力为75MPa，射二压力为70 MPa，射三压力为65 MPa，射四压力为60 MPa；注塑周期为25S。
对比例1
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为长春4130）20公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
对比例2
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为4886）20公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例1
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为长春4130）20公斤，改性母料A为1公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例2
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为长春4130）20公斤，改性母料A为2公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例3
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为长春4130）20公斤，改性母料A为3公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例4
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为4886）20公斤，改性母料B为1公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例5
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为4886）20公斤，改性母料B为2公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
实施例6
原料质量组份为：取PBT回收料（牌号为4886）20公斤，改性母料B为3公斤，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂30g。
上述配方原料在120℃条件下干燥3-4小时后，按配比于高速搅拌机中混合均匀，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑成标准样条，进行力学性能和耐热性能测试，详细性能见表1。
性能测试
以上对比例1～2和实施例1～6材料力学性能测试方法参照标准为《GB/T 1451-2005纤维增强塑料简支梁式冲击韧性 试验方法》，《GB/T 1449-2005 纤维增强塑料弯曲性能试验方法》，《GB/T 1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法》，《GB/T 3354-1999定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》等；耐热性能测试方法参照标准为《GB/T 1634.3-2004 塑料 负荷变形温度的测定》。
本发明可用其它的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述，因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，对于领域的熟练技术人员，在不背离本发明精神的情况下所做出的改进和补充，应该视为在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种改性母料，其组份按照重量份数计算为：
PBT工程塑料， 100份；
改性玻璃纤维， 60-200份；
抗氧剂 0.1份；
其他助剂 15-30 份；
所述的PBT工程塑料为挤出级；
所述的改性玻璃纤维为经过偶联剂处理、直径为4-6mm的玻璃纤维；
所述的其他助剂为含有环氧活性基团的聚合物、GMA接枝物和阻燃剂三种中的一种、两种或三种，其中含有环氧活性基团的聚合物，起到扩链作用，其重量份数为0-5份；GMA接枝物，能够增加PBT工程塑料与改性玻璃纤维的相容性，其重量份数为0-5份；阻燃剂，选用聚丙烯酸五溴苄酯（PPBBA）或者次磷酸铝，其重量份数为0-20份；
所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯、三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配抗氧剂；
所述改性母料采用如下方法制备：将PBT工程塑料在120℃条件下干燥2-4小时，控制树脂的含水量率在0.05%以下，将干燥后的PBT与抗氧剂、其他助剂加入到高速搅拌机中混合均匀，再加入改性玻璃纤维低速搅拌，搅拌速度为100-150转/min，然后经过长径比为30、设定温度为230-250℃的双螺杆挤出机中反应挤出造粒，烘干后得到改性母料产品。
2.如权利要求1所述的一种改性母料在PBT工程塑料废料回收利用中的应用，其特征在于：将重量比为5-15%的改性母料，0.1-0.2%的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯和三[2，4二叔丁基苯基]亚磷酸酯复配抗氧剂，直接添加到PBT回收粉碎料中，经高速搅拌机中混合均匀后，经过挤出机挤出造粒，粒料通过注塑机注塑后得到制品。
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