CN103374212A

CN103374212A - 一种高抗冲、低收缩率聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法

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Publication number: CN103374212A
Application number: CN 201210130169
Authority: CN
Inventors: 臧玉波; 田晋丽; 王传新; 骆意; 杨定吉甫
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种高抗冲、低收缩率聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，包括以下重量比的原料：聚对苯二甲酸丁二醇酯40％～60％、聚苯乙烯10％～25％、防收缩剂5％～10％、玻璃纤维10％～30％、抗氧剂0.1％～0.5％、阻燃剂8％～14％、润滑剂0.1％～0.5％、相容剂3％～12％；制备方法为将原料混合后在220～250℃下共混挤出。所得到的复合材料弯曲强度提高，具有高抗冲击性，有效降低了收缩率，缺口冲击强度明显上升；在保持良好物理机械性能的同时提升了阻燃性能，价格低廉而且综合性能优良。

Description

一种高抗冲、低收缩率聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高抗冲、低收缩率聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法，可用于家电和汽车等行业。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是目前最重要的一种热塑性聚酯，为乳白色结晶型固体。PBT主要有以下特性：高耐热性、韧性、耐候性和吸水率低。然而PBT也存在一些内在缺陷，如缺口冲击强度低、成型收缩率大等，缺口冲击强度低导致材料韧性差，成型收缩率过大导致注塑成型尺寸公差较大。因此，可以通过对其进行填充增强改性，使其综合性能得到明显提升。

改性PBT广泛应用于电子电器、汽车零件、机械、家用品等行业，目前研究的较多的是在PBT中加入ABS、PP、PET等以改善其综合性能。但是，关于在PBT中，添加HIPS，并以马来酸酐接枝聚烯烃作为相容剂，以聚氯乙烯作为防收缩剂制备一种具备优异抗冲性能且有底收缩率，综合性能优良的PBT复合材料的国内外相关专利文献未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种高抗冲、低收缩率、价格低廉且综合性能优良的一种聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法。

一种高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，按重量百分比计，包括以下组分：

所述的PBT的粘度为0.7～1.0(测试标准ASTM D789-2006)，优选为0.8。

所述的PS的优选为高抗冲性聚苯乙烯(HIPS)。

所述的防收缩剂优选聚氯乙烯。

所述的玻璃纤维优选为经过偶联剂改性处理的无碱玻璃纤维，直径为6～17微米。

所述的抗氧剂优选重量比为1∶1～1∶3的四季戊四醇酯和亚磷酸三酯混合物。

所述的阻燃剂优选为十溴二苯乙烷。

所述的润滑剂优选为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或两者的混合物。

所述的相容剂优选为酸酐类接枝弹性体和聚丙烯混合物，由以下重量百分比的原料制成：

其中，所述的弹性体优选为聚烯烃弹性体(POE，即乙烯-辛烯共聚物)。所述过氧化物优选为1，4-双叔丁基过氧异丙基苯。

相容剂的制备方法为，将上述原料弹性体、聚丙烯、马来酸酐和过氧化物按配比混匀后，经双螺杆挤出机在160～190℃共混挤出，主机转速100～200rpm，停留时间1～2分钟。

上述高抗冲、低收缩率聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法包括以下步骤：将原料PBT、PS、防收缩剂、玻璃纤维、抗氧剂、阻燃剂、润滑剂和相容剂按比例混匀后用双螺杆挤出机在220～250℃下共混挤出，主机转速200～350rpm，停留时间2～3分钟。再冷却、干燥、切粒。

本发明的优点在于，所得到的复合材料弯曲强度提高，具有高抗冲击性，有效降低了收缩率，复合材料的尺寸公差将更好的得到控制；材料的综合力学性能仍能保持在较好的范围内，缺口冲击强度明显上升；在保持良好物理机械性能的同时提升了阻燃性能，价格低廉而且综合性能优良。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

在下列实例中，聚对苯二甲酸丁二醇酯牌号为PBT L2100，粘度为0.8(测试标准ASTM D789-2006)，仪征化纤有限公司生产；PS牌号为PS 622P，上海赛科生产；防收缩剂为聚氯乙烯。

玻璃纤维牌号为ER13-2000-988A，直径9微米，巨石集团生产；是经过偶联剂改性处理的无碱玻璃纤维；

抗氧剂选用重量比为1∶1的四季戊四醇酯和亚磷酸三酯混合物，牌号为Irganox1010，瑞士汽巴精化公司生产。

阻燃剂十溴二苯乙烷牌号为FR-105，济南旭升橡塑有限公司生产；润滑剂牌号为P-130(硬脂酸钙和硬脂酸锌混合物)，印尼CMS生产。

相容剂为自制，属马来酸酐接枝弹性体和聚丙烯共聚物，牌号为XR1；以下实施例皆采用瑞亚公司生产的52A(长径比为40)双螺杆挤出机。

实施例1

将乙烯-辛烯共聚物弹性体85kg、聚丙烯10.5kg、马来酸酐4.1kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.4kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为170℃、160℃、170℃、180℃、190℃、180℃、170℃、190℃、180℃，停留时间为2分钟，主机转速为200转/分钟，得到相容剂XR1。

将60kg的PBT BG80、15kg的PS 622P、5kg的聚氯乙烯、10kg的玻璃纤维、0.5kg的Irganox1010，5kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.5kg的润滑剂P-130和4kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为240℃、230℃、240℃、250℃、240℃、250℃、240℃、230℃、240℃，停留时间为3分钟，主机转速为350转/分钟。冷却、干燥、切粒。

实施例2

将乙烯-辛烯共聚物弹性体75kg、聚丙烯23kg、马来酸酐1.5kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.5kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为160℃、150℃、160℃、170℃、180℃、170℃、160℃、180℃、170℃，停留时间为2分钟，主机转速为100转/分钟，得到相容剂XR1。

将40kg的PBT BG80，20kg的PS 622P，7kg的聚氯乙烯，15kg的玻璃纤维，0.3kg的Irganox1010，8kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.2kg的润滑剂P-130和9.5kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为230℃、220℃、230℃、240℃、230℃、240℃、230℃、220℃、230℃，停留时间为2分钟，主机转速为200转/分钟。冷却、干燥、切粒。

实施例3

将乙烯-辛烯共聚物弹性体80kg、聚丙烯15kg、马来酸酐4.5kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.5kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为170℃、150℃、170℃、170℃、180℃、180℃、160℃、180℃、180℃，停留时间为1分钟，主机转速为200转/分钟，得到相容剂XR1。

将50kg的PBT BG80，10kg的PS 622P，10kg的聚氯乙烯，20kg的玻璃纤维，0.2kg的Irganox1010，5kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.3kg的润滑剂P-130和4.5kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为230℃、230℃、230℃、250℃、240℃、240℃、230℃、230℃、240℃，停留时间为3分钟，主机转速为200转/分钟。冷却、干燥、切粒。

实施例4

将乙烯-辛烯共聚物弹性体85kg、聚丙烯13.5kg、马来酸酐1.4kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.1kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为160℃、150℃、170℃、180℃、180℃、180℃、170℃、190℃、170℃，停留时间为1分钟，主机转速为180转/分钟，得到相容剂XR1。

将40kg的PBT BG80，13kg的PS 622P，7kg的聚氯乙烯，15kg的玻璃纤维，0.5kg的Irganox1010，14kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.5kg的润滑剂P-130和10kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为240℃、230℃、230℃、240℃、230℃、250℃、240℃、230℃、240℃，停留时间为3分钟，主机转速为250转/分钟。冷却、干燥、切粒。

实施例5

将乙烯-辛烯共聚物弹性体78kg、聚丙烯19kg、马来酸酐2.9kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.1kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为160℃、150℃、160℃、170℃、190℃、180℃、170℃、190℃、180℃，停留时间为2分钟，主机转速为180转/分钟，得到相容剂XR1。

将40kg的PBT BG80，22kg的PS 622P，6kg的聚氯乙烯，13kg的玻璃纤维，0.2kg的Irganox1010，8.5kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.3kg的润滑剂P-130和10kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为230℃、230℃、230℃、240℃、230℃、240℃、230℃、230℃、230℃，停留时间为3分钟，主机转速为280转/分钟。冷却、干燥、切粒。

实施例6

将乙烯-辛烯共聚物弹性体75kg、聚丙烯21.5kg、马来酸酐3kg、1，4-双叔丁基过氧异丙基苯0.5kg在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆共混挤出制备XR1，控制一至九区的温度分别为170℃、160℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃、180℃、170℃，停留时间为2分钟，主机转速为200转/分钟，得到相容剂XR1。

将40kg的PBT BG80，25kg的PS 622P，5kg的聚氯乙烯，11kg的玻璃纤维，0.4kg的Irganox1010，7kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.1kg的润滑剂P-130和11.5kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为240℃、230℃、240℃、240℃、230℃、240℃、240℃、230℃、240℃，停留时间为3分钟，主机转速为300转/分钟。冷却、干燥、切粒。

对比例

将66kg的PBT BG80， 15kg的玻璃纤维，0.5kg的Irganox 1010，8kg的十溴二苯乙烷FR-105，0.5kg的润滑剂P-130和10kg的XR1在高速混合器中在室温下混匀，之后在双螺杆挤出机生产，控制一至九区的温度分别为240℃、230℃、240℃、240℃、230℃、240℃、240℃、230℃、240℃，停留时间为3分钟，主机转速为300转/分钟。冷却、干燥、切粒。

力学性能测试

将制备好的粒料放入鼓风烘箱中，在120℃条件下烘干6小时，注塑温度为230℃、235℃、240℃和245℃，注射压力为70Pa，保压压力为85Pa；将注塑好的样条在50％的相对湿度、23℃放置至少24小时后进行性能测试。

拉伸性能测试按ISO 527-2进行；弯曲性能测试按ISO 178进行；缺口冲击强度按ISO 179进行；阻燃性按UL 94进行。检测结果如表1。

表1 实施例和对比例配方及力学性能比较

实施例	1	2	3	4	5	6	对比例
								PBT BG80(wt％)	60	40	50	40	40	40	66
PS 622P(wt％)	15	20	10	13	22	25	/
								聚氯乙烯	5	7	10	7	6	5	/
玻璃纤维(wt％)	10	15	20	15	13	11	15
								Irganox1010(wt％)	0.5	0.3	0.2	0.5	0.2	0.4	0.5
十溴二苯乙烷FR-105	5	8	5	14	8.5	7	8
								润滑剂P-130(wt％)	0.5	0.2	0.3	0.5	0.3	0.1	0.5
XR1(wt％)	4	9.5	4.5	10	10	11.5	10
								拉伸强度(MPa)	110	124	121	121	114	112	110
收缩率(％)	2.2	2.0	1.8	2.0	2.0	2.2	4.0
								悬臂梁缺口冲击强度	98	101	107	103	102	100	85
弯曲强度(MPa)	171	187	196	187	185	182	170
								弯曲模量(MPa)	8455	8681	8971	8761	8754	8600	8400
阻燃性	V-2	V-1	V-2	V-0	V-1	V-1	V-1

从实施例和对比例的力学性能数据可以看出，玻璃纤维的加入可以增加复合材料的弯曲强度；HIPS加入后，仍可使材料的综合力学性能仍能保持在较好的范围内，而且随HIPS含量的增加，其缺口冲击强度明显上升；防收缩剂聚氯乙烯的加入能有效降低收缩率，随着聚氯乙烯量的增加，其收缩率明显降低，复合材料的尺寸公差将更好的得到控制。在保持良好物理机械性能的同时，随阻燃剂含量增加，复合材料的阻燃性能有所提升。

Claims

1.一种高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，包括以下重量比的原料：

所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯的相对粘度为0.7～1.0。

2.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的相容剂包括以下重量比的原料：

其中，所述的弹性体为聚烯烃弹性体；

相容剂的制备方法为，将上述原料按配比混匀后，经双螺杆挤出机在160～190℃共混挤出，主机转速100～200rpm，停留时间1～2分钟。

3.权利要求2所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的弹性体为乙烯-辛烯共聚物，所述过氧化物为1，4-双叔丁基过氧异丙基苯。

4.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘度为0.8。

5.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的聚苯乙烯为高抗冲性聚苯乙烯。

6.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的防收缩剂为聚氯乙烯，所述的阻燃剂为十溴二苯乙烷。

7.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或两者的混合物，所述的抗氧剂为重量比为1∶1～1∶3的四季戊四醇酯和亚磷酸三酯混合物。

8.权利要求1所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为偶联剂改性处理的无碱玻璃纤维，直径为6～17微米。

9.权利要求1～8任一项所述高抗冲、低收缩聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将原料按比例混匀后用双螺杆挤出机在220～250℃下共混挤出，主机转速200～350rpm，停留时间2～3分钟。