CN105295314B - 一种高性能免底涂pbt/pet合金材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高性能免底涂PBT/PET合金材料，包括55〜70重量份的PBT、10〜20重量份的矿物、15〜20重量份的PET、1〜5重量份的增韧相容剂、1.0〜1.5重量份的成核剂、0.2〜0.5重量份的纳米二氧化硅、0.8〜1.2重量份的加工助剂。本发明还提供了上述的一种高性能免底涂PBT/PET合金材料的制备方法。本发明的PBT/PET合金材料具有尺寸稳定性强、耐应力开裂、高耐热的优点。
Description
技术领域：
本发明属于材料学领域，尤其涉及一种PBT/PET合金材料，具体来说是一种高性能免底涂PBT/PET合金材料及制备方法。
背景技术：
汽车车灯饰圈不仅仅是功能件，同时也是外观件，越来越成为汽车造型、整体外观至关重要的一部分，因此对材料也有新的要求。前大灯的装饰圈(Bezel)材料过去是耐热PC占主导，但是耐热PC材料价格及其昂贵，且耐温有限，材料流动性较差，成型困难等缺点，现在日益被免底涂PBT/PET产品取代。这种材料相对于耐热PC突出的特点是耐热高，成本低，材料加工性好。相比之下，免底涂PBT/PET材料在车灯饰圈的应用方面具有独特的性能优势，主要表现在:
1)可提供良好的环保性能。该材料具有极高的表面光泽度，完全可以达到直接蒸镀铝层表面的要求，因而无需底漆处理，避免了底漆溶剂挥发造成的环境污染。
2)提高了车灯的设计自由度。免底涂PBT/PET具有更优异的流动性能，从而提高了材料的模具复制能力。
3)可有效地降低车灯产品的制造成本。如生产成本增加、单位制件的生产时间延长、生产效率低下、生产环节工艺复杂以及不良品率增大等。
聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate(简称PBT)，属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。
聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-OCH2-CH2OCOC6H4CO-英文名：polyethyleneterephthalate，简称PET，为高聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。PET是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。
PBT和PET为系高结晶性热可塑性塑料，由于PBT和PET结晶的速率不一样，使用其合金产品有翘曲，开裂和耐热稳定性差等问题。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种高性能免底涂PBT/PET合金及制备方法，所述的这种高性能免底涂PBT/PET合金及制备方法解决了现有技术中的PBT/PET合金产品有翘曲、开裂和耐热稳定性差的技术问题。
本发明一种高性能免底涂PBT/PET合金材料，包括如下重量份的组分：
进一步的，所述的PBT的相对密度在1.31-1.35之间、熔点在220-230℃之间、熔融指数(250℃/5kg)为80-160g/10min，成型收缩率在0.5～0.9之间。
进一步的，所述的矿物选自颗粒大小在2000～3000目范围内的滑石粉、云母、硅灰石中的任意一种或者一种以上的组合。
进一步的，所述的PET的相对密度在1.30-1.34之间，熔点在240-260℃之间，熔融指数(250℃/5kg)为40-100g/10min，成型收缩率在0.5～0.9之间。
进一步的，所述的增韧相容剂为POE接枝MAH、丙烯酸酯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚酯弹性体、或者聚烯烃弹性体中的一种或多种。
进一步的，所述的成核剂为长链线性饱和羧酸钠盐、8000～12000目的滑石粉、或者苯甲酸钠中的一种或一种以上的组合。
进一步的，所述的纳米二氧化硅选自比表面积在180～220m2/g之间、亲水性的、原始粒径在0.3μm以下，相对密度在2.319～2.653之间，熔点为1700～1800℃的气相法二氧化硅。
进一步的，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或一种以上的组合，其中，所述的主抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、或者双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇或2，6-二叔丁基-4-4甲酚中的一种或一种以上的组合；所述的辅助抗氧剂为三(2，4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯、或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的一种或一种以上的组合；所述的内润滑剂为E蜡、硬脂酸钙、或者聚乙烯蜡(PE蜡)中的一种或一种以上的组合；所述的外润滑剂为硅酮母粒或者季戊四醇硬脂酸脂(PETS)。
本发明还提供了上述的一种高性能免底涂PBT/PET合金材料的制备方法，首先按照重量份数称取PBT、矿物、PET、增韧剂、成核剂、纳米二氧化硅和加工助剂，然后将上述物质加入高混机高速搅拌1～5分钟，再加入到挤出机的主喂料器，输入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的温度分布如下：由进料段到机头分别为：210℃、230℃、230℃、230℃、225℃、220℃、220℃、220℃、220℃，模头：230℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。
本发明还提供了上述的一种高性能免底涂PBT/PET合金材料在制备汽车大灯饰圈中的应用。
本发明选用的主要基料PBT、PET及其他辅助材料均具有耐热程度高、气味低、单体残留低等优异性能。本发明采用特殊相容增韧剂，能够有效的阻止材料降解，控制小分子挥发，同时提高材料的韧性。本发明使用成核剂加速PET的成核速度，形成细致均匀的球晶结构，提高材料的尺寸稳定性和耐开裂性。本发明通过添加纳米二氧化硅，提高材料的油漆附着力。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明提供了一种高性能免底涂PBT/PET合金材料，该材料具有尺寸稳定性强、耐应力开裂、高耐热的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1--7
将PBT树脂与PET树脂、矿物及各种助剂加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒。该挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：210℃、230℃、230℃、230℃、225℃、220℃、220℃、220℃、220℃，模头：230℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。粒料在鼓风干燥箱，90℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样条。
实施例1～5各原料重量份数见表1。
表1 实施例1～7的原料重量份数
上述实施例中，PBT 1.0粘和PBT 0.8粘选用由长春生产的市售产品。其优点是：残留单体及挥发性溶剂含量低，热变形比普通的PBT大约高出10℃。保证了合金材料的耐热性，使其在喷漆烘烤时制件不会变形。通过加添矿物调节产品的尺寸。所述的增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AX8900)，法国阿克玛公司生产。残留单体少，而且能够有效的阻止材料降解，控制小分子挥发，同时提高合金材料的韧性。成核剂为10000目滑石粉和P250的混合物，添加到聚合物熔体中，无定形粉末很容易被分离成非常细小的颗粒，然后起到非常有效的成核作用，形成细致的晶体结构。降低成本的同时保证PET能快速的成核，提高材料的尺寸稳定性和耐开裂性。纳米二氧化硅为气相二氧化硅，可广泛应用于塑料领域，可很有效的解决塑料本身和助剂引起的异味，还能够较好的提高材料的表面活性，增加油漆附着力。
在生产过程中，重点监控并保证足够的真空度，使得原辅材料中的一些残留小分子物质或者加工过程中产生的小分子物质能够及时被抽提出去。避免小分子向铝层的迁移，造成铝层表面光泽度下降等问题。
表2 性能测试结果
从上述表格数据可以看出，通过添加PET能够提高PBT材料的耐温性能，而加入矿物，能够有效的降低材料的收缩率，以适应客户的模具要求，现阶段市面上绝大多数模具收缩率都开在1.2左右；而矿物中云母粉的尺寸稳定性，耐温性能，冲击强度等都要高于滑石粉，由于矿物的加入，导致材料韧性下降明显，制件容易产生断裂，我们通过增韧剂的加入，能够有效的提高材料的韧性；而成核剂的加入可以有效的抑制PBT以及PET的后缩率，提高结晶度和结晶效率；但是这些都无法实现材料免喷涂，只有将表面活性剂纳米二氧化硅的加入之后，才能彻底的提高材料表面活性，吸附表面的小分子，达到免喷涂的效果。
Claims (3)
1.一种高性能免底涂PBT/PET合金材料，其特征在于包括如下重量份的组分：
PBT 67.5；
矿物 10 ；
PET 20；
增韧相容剂 4；
成核剂 1.0；
纳米二氧化硅 0.5；
加工助剂 1.0；
所述的PBT由1.0粘和0.8粘的两种PBT组成，所述的1.0粘和0.8粘的两种PBT的重量比为47.5:20；所述的1.0粘和0.8粘的两种PBT的相对密度在1.31-1.35之间、熔点在220-230℃之间、在250℃、载荷5Kg时的熔融指数为为80-160g/10min，成型收缩率在0.5〜0.9之间；
所述的矿物选自颗粒大小在2000〜3000目范围内的云母；
所述的PET的相对密度在1.30-1.34之间，熔点在240-260℃之间，在250℃、载荷5Kg时的熔融指数为40-100g/10min，成型收缩率在0.5〜0.9之间；
所述的增韧相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；所述的成核剂为 10000 目滑石粉和P250 的混合物；所述的纳米二氧化硅选自比表面积在180~220m2/g之间、亲水性的、原始粒径在0.3μm以下，相对密度在2.319～2.653之间，熔点为1700~1800℃的气相法二氧化硅；
所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种以上的组合，其中，所述的主抗氧剂为β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、或者2，6-二叔丁基-4甲酚中的一种以上的组合；所述的辅助抗氧剂为三(2，4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯、或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的一种以上的组合；所述的内润滑剂为E蜡、硬脂酸钙、或者聚乙烯蜡中的一种以上的组合；所述的外润滑剂为硅酮母粒或者季戊四醇硬脂酸酯。
2.权利要求1所述的一种高性能免底涂PBT/PET合金材料的制备方法，其特征在于：首先按照重量份数称取PBT、矿物、PET、增韧相容剂、成核剂、纳米二氧化硅和加工助剂，然后将上述物质加入高混机高速搅拌1~5分钟，再加入到挤出机的主喂料器，输入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的温度分布如下：由进料段到机头分别为：210℃、230℃、230℃、230℃、225℃、220℃、220℃、220℃、220℃，模头：230℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。
3.权利要求1所述的一种高性能免底涂PBT/PET合金材料在制备汽车大灯饰圈中的应用。
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