CN103819829A - 一种高性能工程塑料/聚酯型tpu合金材料及其制备方法 - Google Patents

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张道海
郭建兵
瞿进
吴斌
秦舒浩
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Abstract

本发明公开了一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU15～25份，长玻纤30～60份，工程塑料20～45份，相容剂3～6份，流动性助剂0.4～0.6份，扩链剂0.8～1.2份以及抗氧剂0.4～0.6份。本发明采用了高流动的聚酯型TPU改善工程塑料（AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA）的流动性和树脂不易浸润玻璃纤维的问题；通过加入流动改性剂和相容剂可以改善玻纤的“浮纤”现象以及玻纤与树脂的界面强度；通过加入含有羟基的扩链剂来改善因加工过程导致TPU分子量降低的缺陷。

Description

一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料科学领域，尤其是一种高分子材料及其制备方法。
背景技术
本发明选用的工程塑料为AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA，都具有良好的刚性。这些材料想要得到高强高韧的复合材料是很难做到的，都是通过加入含有弹性体的接枝物进行玻纤增强改性，但是其韧性提高不大，比如：像AS或PC加入玻纤后的缺口冲击强度比不上原材料的缺口冲击强度。目前，采用长纤维增强技术既能降低材料的成本，又能大幅度提高材料的力学性能和“浮纤”现象；但是普通的TPU粘度较大、熔融指数较小、流动性较差及硬度低，使其制备长玻纤增强TPU受到限制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种工程塑料/聚酯型TPU合金材料，利用聚酯型TPU与工程塑料（AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA）两者间优异的相容性，采用高流动性聚酯型TPU来解决工程树脂不易浸润玻璃纤维的问题；通过加入流动改性剂和相容剂可以改善玻纤的“浮纤”现象以及玻纤与树脂的界面强度，它能提高合金材料的强度及刚性，大幅提升其韧性，改善其缺口敏感性以及其加工性能，扩展其应用范围，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU15～25份，长玻纤30～60份，工程塑料20～45份，相容剂3～6份，流动性助剂0.4～0.6份，扩链剂0.8～1.2份以及抗氧剂0.4～0.6份。
所述的聚酯型TPU的熔融指数为25-55g/10min，200℃/2.16Kg，且TPU的邵氏硬度（A）为65～85。
所述的工程塑料为AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA。
所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）或苯乙烯-马来酸酐接枝物。
所述的流动性助剂为长链多官能团酯。
所述的扩链剂为等量的对苯二酚二羟乙基醚和间苯二酚二羟乙基醚组成。
按上述的质量份数取各组分；将工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)及聚酯型TPU干燥备用；将干燥后的工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)、聚酯型TPU、相容剂、抗氧剂、流动性改性剂及扩链剂混合均匀后，进行共混挤出，通过实现连续长玻纤挤出的装置对长玻璃纤维进行浸渍，冷却后切粒成8～12 mm的颗粒，获得高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料。
双螺杆挤出机的螺杆加工温度为175～200℃，实现连续长玻纤挤出的装置温度为215～235℃。
工程塑料、相容剂、聚酯型TPU合金材料的干燥温度为80℃，时间为24h。
所述实现连续长玻纤挤出的装置具体是采用申请人在之前申请的申请号为“201110453139.8”的发明专利申请中公开的装置。
与现有技术相比，本发明选择了高流动的聚酯型TPU，其熔融指数为25-55 g/10min (200℃ /2.16 kg)，且TPU的邵氏硬度（D）为65～85，通过向该工程塑料/TPU合金中加入流动性改性剂来改善基体树脂的流动性，从而解决工程塑料因流动性差不易浸润玻璃纤维的缺陷；通过加入含有羟基的扩链剂来改善因加工过程导致TPU材料分子量降低的缺陷。本发明工艺简单，操作方便，效益高，适合于进行工业化生产。
具体实施方式
本发明的实施例1：高强高韧TPU与苯乙烯基复合材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU25份，长玻纤30份，工程塑料45份，苯乙烯-马来酸酐共聚物3份，流动性助剂0.6份，扩链剂1.2份以及抗氧剂0.6份。
TPU的牌号为2103-80AE，熔融流动速率为25-55g/10min（200℃/2.16Kg），且TPU的邵氏硬度（A）为65～85；
玻璃纤维的牌号为4501，直径为17微米，重庆复合国际公司；苯乙烯-马来酸酐共聚物的牌号为SMA218；流动性助剂的牌号为ADP-1200；扩链剂的牌号为ADR4300S；抗氧剂的牌号为PUB350。
高强高韧TPU与苯乙烯基复合材料的制备方法，按上述的质量份数取各组分：将工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)及聚酯型TPU干燥备用；将干燥后的工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)、聚酯型TPU与抗氧剂、相容剂、流动性改性剂及扩链剂混合均匀后，进行共混挤出，通过实现连续长玻纤挤出的装置对长玻璃纤维进行浸渍，冷却后切粒成8～12 mm的颗粒，获得高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料
双螺杆挤出机的螺杆加工温度为175～200℃，实现连续长玻纤挤出的装置温度为215～235℃。
工程塑料、相容剂、聚酯型TPU合金材料的干燥温度为80℃，时间为24h。
本发明的实施例2：高强高韧TPU与苯乙烯基复合材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU20份，长玻纤40份，苯乙烯基树脂40份，苯乙烯-马来酸酐共聚物4份，流动性助剂0.6份，扩链剂0.9份以及抗氧剂0.5份。
制备方法同实施例1。
本发明的实施例3：高强高韧TPU与苯乙烯基复合材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU18份，长玻纤50份，工程塑料32份，苯乙烯-马来酸酐共聚物5份，流动性助剂0.5份，扩链剂0.8份以及抗氧剂0.5份。
制备方法同实施例1。
本发明的实施例4：高强高韧TPU与苯乙烯基复合材料，按质量份数计算，包括聚酯型TPU15份，长玻纤60份，工程塑料25份，苯乙烯-马来酸酐共聚物6份，流动性助剂0.4份，扩链剂0.8份以及抗氧剂0.4份。
制备方法同实施例1。
主要性能测试：生产出的产品按照标准制成标准测试样条，进行各项测试，高性能AS/TPU复合材料的性能测试结果如表1 所示, 高性能PS/TPU复合材料的性能测试结果如表2 所示, 高性能ABS/TPU复合材料的性能测试结果如表3 所示, 高性能PC/TPU复合材料的性能测试结果如表4所示, 高性能PBT/TPU复合材料的性能测试结果如表5所示, 高性能PMMA/TPU复合材料的性能测试结果如表6所示。
Figure 308346DEST_PATH_IMAGE001
Figure 163170DEST_PATH_IMAGE002
Figure 942907DEST_PATH_IMAGE003
Figure 869274DEST_PATH_IMAGE004
Figure 339439DEST_PATH_IMAGE005
Figure 161901DEST_PATH_IMAGE006
根据表1 至表6的测试结果可以得知，根据表1 的测试结果可以得知，采用本发明的技术方案所制备得到的样品，与市场上的短纤材料相比，其性能大大提高。采用高流动的聚酯型TPU改善工程塑料（AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA）的流动性和树脂不易浸润玻璃纤维的问题。通过加入流动改性剂和相容剂可以改善玻纤的“浮纤”现象以及玻纤与树脂的界面强度。

Claims (9)

1.一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：按质量份数计算，包括聚酯型TPU15～25份，长玻纤30～60份，工程塑料20～45份，相容剂3～6份，流动性助剂0.4～0.6份，扩链剂0.8～1.2份以及抗氧剂0.4～0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：所述的聚酯型TPU的熔融指数为25-55g/10min，200℃/2.16Kg，且TPU的邵氏硬度A为65～85。
3.根据权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：所述的工程塑料为AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA。
4.根据权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：所述的相容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）或苯乙烯-马来酸酐接枝物。
5.根据权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：所述的流动性助剂为长链多官能团酯。
6.根据权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料，其特征在于：所述的扩链剂为等量的对苯二酚二羟乙基醚和间苯二酚二羟乙基醚组成。
7.一种如权利要求1所述的一种高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料的制备方法，其特征在于：按上述的质量份数取各组分；将工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)及聚酯型TPU干燥备用；将干燥后的工程塑料(AS、PS、ABS、PC、PBT、PMMA)、聚酯型TPU与抗氧剂、相容剂、流动性改性剂及扩链剂混合均匀后，进行共混挤出，通过实现连续长玻纤挤出的装置对长玻璃纤维进行浸渍，冷却后切粒成8～12 mm的颗粒，获得高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料。
8.根据权利要求7所述的高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出机的螺杆加工温度为175～200℃，实现连续长玻纤挤出的装置温度为215～235℃。
9.根据权利要求7所述的高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料的制备方法，其特征在于：高性能工程塑料、相容剂、聚酯型TPU合金材料的干燥温度为80℃，时间为24h。
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