CN103709618A - 纳米粒子增韧增强pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents

纳米粒子增韧增强pbt复合材料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。本发明的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其组分按质量百分数配比为:PBT85%~95%、纳米粒子5%~15%、表面处理剂0.1%~0.2%、稳定剂0.1%~1%、润滑剂0.2%~1.5%、抗氧剂0.1%~1%、色料0.2%~0.3%。本发明的有益效果是,采用纳米粒子经表面处理剂均匀分散处理,可以避免纳米粒子间的相互凝聚,从而减少了用量,而且纳米粒子能够大幅度地提高材料的韧性、刚性和耐热性的同时保持其强度,使具有综合性能优良、加工性能好和成本低廉等特点。本发明提供的制备方法简单和操作方便,易于实现工业化。

Description

纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子材料,具体地说是一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种综合性能优良和用途很广的的结晶性聚合物,但由于脆性大、缺口冲击强度低和韧性不足,限制了PBT作为结构材料的应用。以往采用橡胶增韧PBT,可以改善PBT的韧性,但橡胶增韧的PBT复合材料的刚性、拉伸强度大幅度下降,不能使制备的PBT复合材料的力学性能、加工性能得到全面改善和提高。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种具有良好力学性能、加工性能和韧性的纳米粒子增韧增强PBT复合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其组分按质量百分数配比为:PBT 85%~95%、纳米粒子5%~15%、表面处理剂0.1%~0.2%、稳定剂0.1%~1%、润滑剂0.2%~1.5%、抗氧剂0.1%~1%、色料0.2%~0.3%。
所述的PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g。
所述的纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米硅藻土、纳米蒙脱土、纳米高岭土和氮化硅与碳化硅的纳米混合物中的一种,这种纳米粒子的平均粒径在20nm~100nm之间。
所述的表面处理剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、铝酸酯、硅烷偶联剂和烷基酸盐中的一种。
所述的稳定剂为苯并三唑类稳定剂、二苯甲酮类稳定剂、受阻胺类稳定剂中的一种或几种的复配物。
所述的润滑剂为聚硅氧烷、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。
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、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的复合物中的一种。
上述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将纳米粒子与表面处理剂按重量配比称取后,加入超声振荡发生器或高速混合机中,于100℃~200℃温度下搅拌20~100分钟,使表面处理剂与纳米粒子均匀分散,然后冷却至低于40℃出料备用;
(2)将PBT在120℃~130℃下干燥4~6小时,含水率控制在0.03%以下,备用;
(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、稳定剂、润滑剂、抗氧剂和色料,加入高速混合机,同时将经表面处理剂处理后的纳米粒子加入高速混合机,使一起充分混合2~5分钟;
(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中,控制螺杆转速在120~300转/分钟,机筒温度在170℃~230℃,经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
本发明的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,具有良好的化学性能,冲击强度较纯PBT提高了1~5倍,其拉伸强度为30~55MPa,缺口冲击强度15~30kJ/m2,加工性能基本不变。
本发明的有益效果是,采用纳米粒子经表面处理剂均匀分散处理,可以避免纳米粒子间的相互凝聚,从而减少了用量,而且纳米粒子能够大幅度地提高材料的韧性、刚性和耐热性的同时保持其强度,使具有综合性能优良、加工性能好和成本低廉等特点。本发明提供的制备方法简单和操作方便,易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1:
一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其组分按质量百分数配比为:PBT 90%、纳米碳酸钙8%、硬脂酸钙0.1%、苯并三唑类稳定剂0.5%、聚硅氧烷0.6%、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物0.6%、色料0.2%,其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g,纳米碳酸钙的平均粒径在20nm~100nm之间。
制备方法:(1)将纳米碳酸钙与硬脂酸钙按重量配比称取后,加入超声振荡发生器或高速混合机中,于100℃~200℃温度下搅拌20~100分钟,使硬脂酸钙与纳米碳酸钙均匀分散,然后冷却至低于40℃出料备用;(2)将PBT在120℃~130℃下干燥4~6小时,含水率控制在0.03%以下,备用;(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、苯并三唑类稳定剂、聚硅氧烷、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物和色料,加入高速混合机,同时将经硬脂酸钙处理后的纳米碳酸钙加入高速混合机,使一起充分混合2~5分钟;(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中,控制螺杆转速在120~300转/分钟,机筒温度在170℃~230℃,经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
实施例2:
一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其组分按质量百分数配比为:PBT 85%、纳米二氧化硅12%、硬脂酸镁0.2%、受阻胺类稳定剂1%、乙撑双硬酯酰胺1%、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.6%、色料0.2%,其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g,纳米二氧化硅的平均粒径在20nm~100nm之间。
制备方法:(1)将纳米二氧化硅与硬脂酸镁按重量配比称取后,加入超声振荡发生器或高速混合机中,于100℃~200℃温度下搅拌20~100分钟,使硬脂酸镁与纳米二氧化硅均匀分散,然后冷却至低于40℃出料备用;(2)将PBT在120℃~130℃下干燥4~6小时,含水率控制在0.03%以下,备用;(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、受阻胺类稳定剂、乙撑双硬酯酰胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和色料,加入高速混合机,同时将经硬脂酸镁处理后的纳米二氧化硅加入高速混合机,使一起充分混合2~5分钟;(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中,控制螺杆转速在120~300转/分钟,机筒温度在170℃~230℃,经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
实施例3:
一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其组分按质量百分数配比为:PBT 92%、纳米高岭土6%、硅烷偶联剂0.1%、苯并三唑类稳定剂0.5%、乙撑双硬酯酰胺0.8%、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物0.4%、色料0.2%。其中PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g,纳米高岭土的平均粒径在20nm~100nm之间。
制备方法:(1)将纳米高岭土与硅烷偶联剂按重量配比称取后,加入超声振荡发生器或高速混合机中,于100℃~200℃温度下搅拌20~100分钟,使硅烷偶联剂与纳米高岭土均匀分散,然后冷却至低于40℃出料备用;(2)将PBT在120℃~130℃下干燥4~6小时,含水率控制在0.03%以下,备用;(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、苯并三唑类稳定剂、乙撑双硬酯酰胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物和色料,加入高速混合机,同时将经硅烷偶联剂处理后的纳米高岭土加入高速混合机,使一起充分混合2~5分钟;(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中,控制螺杆转速在120~300转/分钟,机筒温度在170℃~230℃,经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。

Claims (8)

1.一种纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,其组分按质量百分数配比为:PBT 85%~95%、纳米粒子5%~15%、表面处理剂0.1%~0.2%、稳定剂0.1%~1%、润滑剂0.2%~1.5%、抗氧剂0.1%~1%、色料0.2%~0.3%。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,所述的PBT的特性黏度为0.85~1.2dl/g。
3.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,所述的纳米粒子为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米滑石粉、纳米硅藻土、纳米蒙脱土、纳米高岭土和氮化硅与碳化硅的纳米混合物中的一种,这种纳米粒子的平均粒径在20nm~100nm之间。
4.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,所述的表面处理剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸镁、铝酸酯、硅烷偶联剂和烷基酸盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,所述的稳定剂为苯并三唑类稳定剂、二苯甲酮类稳定剂、受阻胺类稳定剂中的一种或几种的复配物。
6.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,所述的润滑剂为聚硅氧烷、PE蜡、EVA蜡、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料,其特征在于,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、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯与亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的复合物或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的复合物中的一种。
8.根据权利要求1所述的纳米粒子增韧增强PBT复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米粒子与表面处理剂按重量配比称取后,加入超声振荡发生器或高速混合机中,于100℃~200℃温度下搅拌20~100分钟,使表面处理剂与纳米粒子均匀分散,然后冷却至低于40℃出料备用;
(2)将PBT在120℃~130℃下干燥4~6小时,含水率控制在0.03%以下,备用;
(3)按重量配比称取干燥处理后的PBT、稳定剂、润滑剂、抗氧剂和色料,加入高速混合机,同时将经表面处理剂处理后的纳米粒子加入高速混合机,使一起充分混合2~5分钟;
(4)再将上述混合物加入双螺杆挤出机中,控制螺杆转速在120~300转/分钟,机筒温度在170℃~230℃,经双螺杆挤出机挤出造粒后制得纳米粒子增韧增强PBT复合材料。
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CN105219036A (zh) * 2015-10-30 2016-01-06 安徽江淮汽车股份有限公司 一种阻燃pbt复合材料及其制备方法

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