CN102977561B - 一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及其制备方法 - Google Patents

一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及其制备方法，改善了聚对苯二甲酸丙二醇酯的抗冲性能，其原料组成及重量份为：聚对苯二甲酸丙二醇酯70～95份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物5～30份，“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子1～15份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐1～10份，主抗氧剂0.1～1份，辅助抗氧剂0.1～1份。本发明的聚对苯二甲酸丙二醇酯合金具有较高的缺口冲击强度及拉伸强度，在机械工业、汽车工业及电子电器领域有很广泛的应用及重大的应用价值。

Description

一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子合金材料领域，特别涉及一种增韧改性的聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丙二醇酯，简称PTT，是由对苯二甲酸和1，3-丙二醇缩聚而制得的，是继聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）之后新研发的一种极具发展前途的新型聚酯高分子材料。与PET、PBT相比，PTT具有高弹性、良好的连续印染特性、抗紫外线、抗内应力、低静电以及良好的生物降解性、可循环利用等多种优良特性。此外，PTT加工性好、吸湿性小、尺寸稳定性高、物性变化小，兼有PET的高性能和PBT的易加工性能。因此PTT在地毯工业、服装材料、工程热塑料等众多领域应用前景十分广阔。
但是，未改性的PTT存在缺口冲击强度低、缺口敏感性大的缺陷，这极大地限制了PTT在各个领域中更广泛的应用。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）是一种综合力学性能非常优秀的塑料，它具有突出的耐冲击性能，而且具有质硬、刚性等优良的力学性能，具有良好的加工性。由于ABS树脂的优良的综合性能，使得它在机械工业、汽车工业、建筑工业及日常消费品等领域有广泛的应用。
使用ABS作为增韧改性剂来改性PTT，既可以提高PTT的冲击强度，尤其是缺口冲击强度，又可以保持PTT的高拉伸强度。而且，在合金材料中添加”核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子（SCSR），不但可以进一步提高合金的缺口冲击强度，又能提高合金的阻燃性能，从而得到增韧的PTT合金。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，改善了聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的抗冲性能。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案，首先提供了一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
在其中一些实施例中，其原料组成及重量份为：
在其中一个实施例中，其原料组成及重量份为：
在其中一些实施例中，所述“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子（SCSR）是一种以聚甲基丙烯酸甲酯为壳、聚硅氧烷为核的接枝共聚物；
在其中一些实施例中，所述主抗氧剂为受阻酚类、芳香胺类中的一种。
在其中一些实施例中，所述主抗氧剂为受阻酚类中的四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、N，N′-双-（3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺。
在其中一些实施例中，所述辅助抗氧剂为硫化物类、亚磷酸酯类中的一种。
在其中一些实施例中，所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类中的三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯。
本发明的另一目的是提供上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在60～80℃下真空干燥6～9小时，ABS在70～90℃下真空干燥7～9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、主抗氧剂和辅助抗氧剂加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：
平行双螺杆挤出机螺杆转速为120～250r/min，一区温度160～190℃，二区温度190～220℃，三区温度220～250℃，四区温度220～250℃，五区温度220～250℃，六区温度220～250℃，七区温度220～250℃，模头温度220～250℃。
在其中一些实施例中，上述步骤（1）中PTT在65℃干燥7～9小时，ABS在80℃干燥8～9小时；上述步骤（3）中的工艺参数为平行双螺杆挤出机螺杆转速为150～220r/min，一区温度170～180℃，二区温度190～210℃，三区温度220～245℃，四区温度220～245℃，五区温度220～245℃，六区温度220～245℃，七区温度220～245℃，模头温度230～240℃。
在其中一些实施例中，所述的平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆的长度L和直径D比L/D为25～55，螺杆上设有一个以上的啮合块区和一个以上的反螺纹区。
在其中一些实施例中，所述螺杆长度L和直径D比L/D为35～50；所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
本发明通过简单的共混方法，使用ABS树脂和SCSR作为增韧剂对聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）进行增韧改性，在平行双螺杆挤出机中熔融挤出制备出具有较高缺口冲击强度的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）合金。它可以用于插座、插头、开关、线圈骨架、汽车灯座、点火线圈、汽车顶棚、刮水片、行李架等。
本发明提供的聚对苯二甲酸丙二醇酯合金及制备方法具有以下优点：
1、本发明制备的聚对苯二甲酸丙二醇酯合金综合性能优异，具有较高的缺口冲击强度。
2、本发明使用的“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子不但可以提高聚对苯二甲酸丙二醇酯的抗冲性能，还可以提高它的阻燃性能。
3、本发明制备聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的方法，工艺简单，制造成本低，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目地、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。
本发明制备的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）合金的增韧机理如下：
相容剂丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）上的马来酸酐基团与聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的端羟基反应，生成ABS-g-MAH-g-PTT，增强了ABS与PTT之间的界面粘结力。硅橡胶乳胶粒子（SCSR）壳层的聚甲基丙烯酸甲酯与ABS有部分相容性，使得合金形成一种“海-岛”结构的体系，起到了增韧的作用。
本发明实施例所使用的原料如下：
聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）：美国壳牌公司；
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）：台湾奇美公司；
“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子（SCSR）：日本KANEKA公司；
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）：东莞市安辰塑料科技有限公司；
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）：日本TCI公司；
N，N′-双-（3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺（抗氧剂1098）：瑞士汽巴公司；
三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯（抗氧剂168）：日本TCI公司；
二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯（抗氧剂618）：美国Aldrich公司。
比较例1：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   100份
  ABS   0份
  SCSR   0份
  ABS-g-MAH   0份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时；
（2）、将PTT、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例1：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   90份
  ABS   10份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂618   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂618加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例2：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例3：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   70份
  ABS   30份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1098   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1098和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例4：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   1份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例5：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   5份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例6：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   13份
  ABS-g-MAH   5份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例7：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   2份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例8：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   8份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例9：
一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金，其原料组成及重量份为：
  PTT   80份
  ABS   20份
  SCSR   9份
  ABS-g-MAH   10份
  抗氧剂1010   0.3份
  抗氧剂168   0.2份
上述增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将PTT在65℃下真空干燥8小时，ABS在80℃下真空干燥9小时；
（2）、将PTT、ABS、SCSR、ABS-g-MAH、抗氧剂1010和抗氧剂168加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：平行双螺杆挤出机螺杆转速为180r/min，一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，模头温度230℃。
平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹；螺杆长度L和直径D比L/D为35，螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
应用实验：
以下为比较例与实施例一览表：
表1比较例与实施例组合物重量份一览表
将上述各实施例所制试样进行以下性能测试：
拉伸性能：按GB/T1042-1992标准测试，拉伸速率为50mm/min；
冲击性能：按GB/T1843-1996标准测试，样条厚度为3.2mm；
弯曲性能：按GB/T9341-2000标准测试，弯曲速率为2mm/min。
表2比较例与实施例性能一览表
比较例1为PTT与抗氧剂的共混物；实施例1～3为共混改性制备的增韧PTT合金，固定SCSR的量为9份、ABS-g-MAH的量为5份，调节PTT和ABS的重量比，从表2中可以看出，随着ABS添加量的增加，PTT合金的拉伸强度逐渐降低，而缺口冲击强度不断提高；实施例4～9为共混改性制备的增韧PTT合金，其中实施例8的合金综合力学性能相较于其他实施例的合金综合力学性能要好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种增韧聚对苯二甲酸丙二醇酯合金的制备方法，其特征在于，其原料组成及重量份为：
聚对苯二甲酸丙二醇酯       80～95份，
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物  5～20份，
聚对苯二甲酸丙二醇酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的重量份总和为100，
“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子     1～15份，
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐1～5份，
主抗氧剂                          0.1～0.3份，
辅助抗氧剂                        0.1～0.2份；
所述“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子是一种以聚甲基丙烯酸甲酯为壳、聚硅氧烷为核的接枝共聚物；
所述主抗氧剂为受阻酚类中的四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、N,N′-双-（3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺；
所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类中的三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇亚磷酸酯；
其制备方法如下：
（1）、将聚对苯二甲酸丙二醇酯在60～80℃下真空干燥6～9小时，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在70～90℃下真空干燥7～9小时；
（2）、将聚对苯二甲酸丙二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、“核-壳”结构硅橡胶乳胶粒子、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）、主抗氧剂和辅助抗氧剂加入到配料搅拌机中搅拌混合均匀，得到预混料；
（3）、将步骤（2）中得到的预混料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出，造粒，其工艺参数如下：
平行双螺杆挤出机螺杆转速为150～220r/min，一区温度170～180℃，二区温度190～210℃，三区温度220～245℃，四区温度220～245℃，五区温度220～245℃，六区温度220～245℃，七区温度220～245℃，模头温度230～240℃；
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹，螺杆长度L和直径D之比L/D为35～50；所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
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PTT/ABS-g-MAH共混合金的力学性能和流变行为;闰明涛等;《高分子材料科学与工程》;20101031;第26卷(第10期);92-94,98 *
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