CN104151789A - 一种低翘曲、高耐压pbt改性类材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法，该PBT改性类材料由下列重量百分比的组分组成：PBT树脂40～45％、玻璃纤维28～33％、阻燃剂15～18％、云母粉5～8％、纳米粒子2～5％、增韧剂1～5％、成核剂1～3％、黑色母1～2％、玻纤表面活化剂0.3～0.8％、抗氧剂0.2～0.5％、润滑剂0.2～0.5％；该制备方法为上述各组分材料按配方比例充分混合后经双螺杆挤出机熔融后挤出造粒。本发明通过添加适量的云母粉、纳米粒子，改善PBT材料的翘曲特性，满足电力电气产品对尺寸稳定性、高耐压的特殊要求。

Description

一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate(简称PBT)，PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯，PBT具有良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性，电绝缘性优异，抗冲击性好，成型性好，价格低廉等特点，广泛应用于电子电器、汽车、机械及仪器仪表等领域，是五大工程塑料之一。

电力、电器继电器在工作过程中要求工作稳定、可靠。因此该种继电器的重要部件如底座、外壳、线架、推动卡等零部件都要求尺寸稳定，高耐压；而这些重要的零部件通常都使用PBT材料，对于PBT材料要求成型收缩率0.3％以下，介电强度24KV/mm以上。而PBT为结晶型热塑性聚酯，结晶度可达到40％左右，结晶速率快，在较低的温度下可迅速结晶，受结晶、成型工艺、模具等因素影响，PBT材料在成型过程中会出现各向异性，使制品出现翘曲变形，对于制品尺寸要求稳定、精度高的电力、电器产品，一般改性PBT材料难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法，能够提高PBT材料的强度，弹性模量，耐热温度，尺寸稳定性和电气性能，采用该PBT改性类材料制成的产品具有低翘曲、高耐压的特点，从而满足了电力电气产品对尺寸稳定性、高耐压的特殊要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料，由下列重量百分比的组分组成：

所述的云母粉为300～500目的颗粒粉状物。

所述纳米粒子为纳米二氧化硅与纳米蒙脱土的复配物。

所述PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯，相对密度为1.30～1.34，熔点为220～235℃，熔融指数为9～12g/10min。

所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，使用巨石短玻纤。

所述阻燃剂为三氧化二锑，溴化苯乙烯、十溴二苯乙烷的复配物。

所述增韧剂为聚酯弹性体与聚丙烯的复配物。

所述成核剂为长链线型饱和羧酸钠盐。

所述黑色母为以PBT树脂为基体，主要成分为碳黑的浓缩颗粒。

所述玻纤表面活化剂为C12-18脂肪醇聚氧乙醚类化合物。

所述抗氧剂为多元受阻酚类物质。

所述润滑剂为硬脂酸锌与轻质硬脂酸钙的复配物。

一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料的制备方法，包括如下步骤：

A.按配比称取物料；

B.将配好的物料(除玻璃纤维外)倒入搅拌机进行混合均匀得到混合物，其中，搅拌机转速为150～200转/分，时间5～15分钟；

C.将混合均匀的混合物投入双螺杆挤出机挤出造粒，在生产过程中，从双螺杆挤出机的中段加入短玻璃纤维；其中，加工条件为，双螺杆挤出机一区220-225℃、二区220-235℃、三区220-240℃、四区220-260℃、五区220-260℃、六区220-260℃、七区220-250℃、八区230-250℃，螺杆转速350～450转/分；

D.将造粒好的物品进行除尘、包装。

本发明的一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法，选择了云母粉和纳米粒子，利用云母粉和纳米粒子的特性来有效地改善现有PBT改性材料的翘曲问题，同时提高PBT材料的耐电压问题；本发明还选择了成核剂，利用成核剂的特性来解决成型时PBT的结晶度，添加后，可以提高PBT的结晶度，提高材料规整度(即规范有序的排列)，从而提高材料的耐电压、柔韧性等；本发明还选择了玻纤表面活化剂，利用玻纤表面活化剂的特性提高玻璃纤维与PBT树脂及其它添加物的结合力，从而提高材料的机械性能。本发明通过同时添加云母粉、纳米粒子、成核剂和玻纤表面活化剂，以及通过调整PBT树脂、玻璃纤维等各组分的配比，该PBT改性类材料制成的产品具有低翘曲、高耐压的特点，从而满足了电力电气产品对尺寸稳定性、高耐压的特殊要求。

本发明的有益效果是：

本发明通过在组分组成中同时添加了云母粉、纳米粒子、成核剂和玻纤表面活化剂等，通过云母粉和纳米粒子的给合，以及通过对PBT树脂、玻璃纤维以及云母粉、纳米粒子、成核剂和玻纤表面活化剂等组分配比的特定设置，使得该PBT改性类材料具有优异的力学机械性能和优异的电性能，实现了PBT材料低翘曲、高耐压的目的；从而满足了电力、电器注塑零件的组装要求，并有效地提高了电力、电器继电器的安全、稳定性。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法不局限于实施例。

具体实施方式

实施例

本发明的一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料，由下列重量百分比的组分组成：

其中，所述PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯，相对密度为1.30～1.34，熔点为220～235℃，熔融指数为9～12g/10min；云母粉为300～500目的颗粒粉状物；纳米粒子为纳米二氧化硅与纳米蒙脱土的复配物；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，使用巨石短玻纤；阻燃剂为三氧化二锑，溴化苯乙烯、十溴二苯乙烷的复配物；增韧剂为聚酯弹性体与PP的复配物；成核剂为长链线型饱和羧酸钠盐；黑色母为以PBT树脂为基体，主要成分为碳黑的浓缩颗粒；玻纤表面活化剂为C12-18脂肪醇聚氧乙醚类化合物；抗氧剂为多元受阻酚类物质；润滑剂为硬脂酸锌与轻质硬脂酸钙的复配物。

本发明的一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料的制备方法，包括如下步骤：

A.按配比称取物料；

B.将配好的物料(除玻璃纤维外)倒入搅拌机进行混合均匀得到混合物，其中，搅拌机转速为150～200转/分，时间5～15分钟；

C.将混合均匀的混合物投入双螺杆挤出机挤出造粒，在生产过程中，从双螺杆挤出机的中段加入短玻璃纤维；其中，加工条件为，双螺杆挤出机一区220-225℃、二区220-235℃、三区220-240℃、四区220-260℃、五区220-260℃、六区220-260℃、七区220-250℃、八区230-250℃，螺杆转速350～450转/分；

D.将造粒好的物品进行除尘、包装。

下面通过具体的例子来进一步说明本发明的性能优越性。

实施例1

将重量百分比PBT树脂42％、阻燃剂15％、云母粉5％、纳米粒子2％、增韧剂2％、成核剂2％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，搅拌机转速为150转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入30％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

实施例2

将重量百分比PBT树脂42％、阻燃剂15％、云母粉5％、纳米粒子3％、增韧剂1％、成核剂2％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，搅拌机转速为180转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入30％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

实施例3

将重量百分比PBT树脂40％、阻燃剂15％、云母粉7％、纳米粒子3％、增韧剂2％、成核剂1％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，搅拌机转速为200转/分，搅拌机转速为150～200转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入30％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

实施例4

将重量百分比PBT树脂45％、阻燃剂15％、云母粉5％、纳米粒子2％、增韧剂1％、成核剂1％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.8％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％的上述物料倒入搅拌机内搅拌5分钟，搅拌机转速为150转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入28.5％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速450转/分。

实施例5

将重量百分比PBT树脂40％、阻燃剂15％、云母粉6％、纳米粒子2％、增韧剂5％、成核剂1％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.3％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.2％的上述物料倒入搅拌机内搅拌5分钟，搅拌机转速为150转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入29％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速450转/分。

实施例6

将重量百分比PBT树脂40％、阻燃剂18％、云母粉5％、纳米粒子5％、增韧剂1％、成核剂1％、黑色母1％、玻纤表面活化剂0.3％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.2％的上述物料倒入搅拌机内搅拌5分钟，搅拌机转速为150转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入28％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速450转/分。

实施例7

将重量百分比PBT树脂40％、阻燃剂15％、云母粉5％、纳米粒子5％、增韧剂1％、成核剂3％、黑色母2％、玻纤表面活化剂0.3％、抗氧剂0.5％、润滑剂0.2％的上述物料倒入搅拌机内搅拌5分钟，搅拌机转速为150转/分，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入28％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速450转/分。

对比例1

将重量百分比PBT树脂44％、阻燃剂15％、增韧剂3％、成核剂2％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入35％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

对比例2

将重量百分比PBT树脂44％、阻燃剂15％、云母粉5％、增韧剂3％、成核剂2％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入30％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

对比例3

将重量百分比PBT树脂45％、阻燃剂15％、纳米粒子4％、增韧剂3％、成核剂2％、玻纤表面活化剂0.5％、抗氧剂0.25％、润滑剂0.25％的上述物料倒入搅拌机内搅拌10分钟，混合均匀后自动吸入双螺杆挤出造粒机进行造粒，在造粒过程中，从双螺杆挤出机的中段加入30％短玻璃纤维。加工条件为：双螺杆挤出机一区225℃、二区230℃、三区240℃、四区250℃、五区260℃、六区260℃、七区250℃、八区250℃，螺杆转速400转/分。

性能评价标准及性能指标。

将上述方案制得的物料在除湿干燥机内120～130℃的条件干燥3～4小时，然后将物料注塑成标准测试样条进行测试。

实施例1-3与对比例1-3的性能分别如表1、表2。

表1

表2

结合表1和表2可以看出，单独使用玻璃纤维、云母粉、纳米粒子都无法使材料的成型收缩率降低至0.3％以下，介电强度23Kv/mm以上，但是通过同时添加云母粉、纳米粒子、成核剂和玻纤表面活化剂，以及调整PBT树脂、玻璃纤维、云母粉、纳米粒子等各物质的配比就可以得到符合要求的PBT改性材料。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料及其制备方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (13)

1.一种低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：由下列重量百分比的组分组成：

2.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述的云母粉为300～500目的颗粒粉状物。

3.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述纳米粒子为纳米二氧化硅与纳米蒙脱土的复配物。

4.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述PBT树脂为聚对苯二甲酸丁二醇酯，相对密度为1.30～1.34，熔点为220～235℃，熔融指数为9～12g/10min。

5.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，使用巨石短玻纤。

6.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述阻燃剂为三氧化二锑，溴化苯乙烯、十溴二苯乙烷的复配物。

7.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述增韧剂为聚酯弹性体与聚丙烯的复配物。

8.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述成核剂为长链线型饱和羧酸钠盐。

9.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述黑色母为以PBT树脂为基体，主要成分为碳黑的浓缩颗粒。

10.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述玻纤表面活化剂为C12-18脂肪醇聚氧乙醚类化合物。

11.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述抗氧剂为多元受阻酚类物质。

12.根据权利要求1所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌与轻质硬脂酸钙的复配物。

13.一种如权利要求1至12中任一权利要求所述的低翘曲、高耐压PBT改性类材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.按配比称取物料；

B.将配好的物料(除玻璃纤维外)倒入搅拌机进行混合均匀得到混合物，其中，搅拌机转速为150～200转/分，时间5～15分钟；

C.将混合均匀的混合物投入双螺杆挤出机挤出造粒，在生产过程中，从双螺杆挤出机的中段加入短玻璃纤维；其中，加工条件为，双螺杆挤出机一区220-225℃、二区220-235℃、三区220-240℃、四区220-260℃、五区220-260℃、六区220-260℃、七区220-250℃、八区230-250℃，螺杆转速350～450转/分；

D.将造粒好的物品进行除尘、包装。