CN107266881A - 一种促结晶母粒、使用其的高刚性聚酯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种促结晶母粒、使用其的高刚性聚酯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种促结晶母粒，包括PBT树脂80～90份、3，4‑二甲基二苄叉山梨糖醇10～20份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。一种高刚性聚酯组合物，包括PBT树脂40～70份、滑石粉24～50份、增韧剂5～10份、促结晶母粒1～5份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。一种制备高刚性聚酯组合物的方法，包括制备促结晶母粒；混合原料，通过共混造粒制备高刚性聚酯组合物。本发明提出一种促进PBT聚酯结晶的物质，使用其制备的高刚性聚酯组合物具有串晶结构，冲击性能得到改善，具有高强度和韧性。聚酯组合物的制备方法简单易行，有利于批量化生产。

Description

一种促结晶母粒、使用其的高刚性聚酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚酯材料领域，具体涉及一种促结晶母粒、使用其的高刚性聚酯组合物，以及这种聚酯组合物的制备方法。
背景技术
PBT聚酯及其共混物具有高耐热性、韧性、耐疲劳性、耐候性、电绝缘性等优异特性，已广泛应用于改性工程塑料、抽丝、光缆、汽车工业等领域，用作结构器件如反光镜盒等。
通常情况下，PBT树脂形成的是球晶，其结构决定了其冲击性能、韧性、缺口冲击性能阻碍了PBT聚酯及其共混物的进一步发展。
因此，PBT聚酯需要通过加入促结晶物质，通过改性以满足更多需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种促进PBT聚酯结晶的物质，使用其制备的高刚性聚酯组合物，其具有串晶结构，冲击性能得到改善，具有高强度和韧性。聚酯组合物的制备方法简单易行，有利于批量化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种促结晶母粒，包括如下重量份的物质：
PBT树脂80～90份、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇10～20份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
一种改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，使用所述的促结晶母粒，包括如下重量份的物质：
PBT树脂40～70份、滑石粉24～50份、增韧剂5～10份、促结晶母粒1～5份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
进一步的，所述滑石粉的平均中位粒径不大于20μm。
进一步的，所述增韧剂是甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的一种或多种。
优选的，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
优选的，所述润滑剂是硅酮粉、季戊四醇酯或乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
优选的，25℃时，所述的PBT树脂在邻氯苯酚溶液中的特性黏度为0.45～1.20。
一种制备所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物的方法，包括步骤：
(a)混合PBT树脂、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇、抗氧剂和润滑剂；
(b)将步骤(a)所得的混合物，通过共混、熔体牵引、切粒，得到促结晶母粒；
(c)混合PBT树脂、滑石粉、增韧剂、促结晶母粒、抗氧剂和润滑剂，通过共混、造粒，得到所述高刚性聚酯组合物。
优选的，步骤(b)的挤出温度是280～300℃，牵引比为5～8。
优选的，步骤(c)的挤出温度是230～250℃。
其有益效果在于：研发出一种促进PBT聚酯结晶的物质，使用其制备的高刚性聚酯组合物具有串晶结构，冲击性能得到改善，具有高强度和韧性。而且，聚酯组合物的制备方法简单易行，有利于批量化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种促结晶母粒，包括如下重量份的物质：
PBT树脂80～90份、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇10～20份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
PBT树脂即聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，相对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂来说，由于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂的－CH2－链增长，使得分子链易于挠曲，所以玻璃化转移温度比PET低，结晶速度增快，很容易成型加工。通常情况下，PBT结成的晶体是球晶。球晶结构使制成的聚酯产品强度和韧性均不够。
3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇的熔点是275℃，PBT的熔点为220～230℃。通过利用两者的熔点差，使PBT结晶时能沿着纤维状的山梨糖醇结晶，从而形成串晶结构(一种具有羊肉串状外形的结晶形态结构)。
本促结晶母粒，使PBT树脂形成比球晶结构具有更高强度和韧性的串晶结构。
一种改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，使用所述的促结晶母粒，包括如下重量份的物质：
PBT树脂40～70份、滑石粉24～50份、增韧剂5～10份、促结晶母粒1～5份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
在PBT聚酯中加入滑石粉，可以增加材料的刚性，但是材料的韧性就会下降，其缺口冲击非常低。加入促结晶母粒，使PBT树脂形成串晶结构，增强了聚酯组合物的强度和韧性。
抗氧剂可以延缓或抑制聚酯组合物氧化过程的进行，从而阻止聚酯组合物的老化并延长其使用寿命。
润滑剂可以改善PBT树脂的流动性，防止在机内或模具内因粘着而产生缺陷。
优选的，所述滑石粉的平均中位粒径不大于20μm。
选用中位粒径较小的滑石粉，有利于在后续原料混合的过程中均匀分散，从而形成刚度均匀的聚酯组合物。
优选的，所述增韧剂是甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的一种或多种。
增韧剂可以降低聚酯组合物的脆性，增大韧性，提高承载强度。
5、如权利要求1或2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于：所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
一般使用市售的抗氧化剂即可。抗氧化剂主要是用来延缓或抑制聚酯组合物氧化过程的进行，从而阻止聚酯组合物的老化并延长其使用寿命。
优选的，所述润滑剂是硅酮粉、季戊四醇酯或乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
加入润滑剂可以改善PBT树脂的流动性，使后续牵引时能防止在机内粘着而使聚酯制品产生缺陷。
优选的，25℃时，所述的PBT树脂在邻氯苯酚溶液中的特性黏度为0.45～1.20。
一种制备所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物的方法，包括步骤：
(a)混合PBT树脂、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇、抗氧剂和润滑剂；
(b)将步骤(a)所得的混合物，通过共混、熔体牵引、切粒，得到促结晶母粒；
(c)混合PBT树脂、滑石粉、增韧剂、促结晶母粒、抗氧剂和润滑剂，通过共混、造粒，得到所述高刚性聚酯组合物。
以3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇作为结晶促进剂，在牵引力下，山梨糖醇形成高度取向的纤维状结构，PBT树脂在以成纤维状的3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇上冷却形成串晶，制成促结晶母粒，然后再将其他原料混合均匀并造粒，得到高刚性聚酯组合物。
优选的，步骤(b)的挤出温度是280～300℃，牵引比为5～8。
3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇的熔点是熔点是275℃，PBT的熔点为220～230℃，因此挤出温度控制在280～300℃，既能保证原料都熔融，也可以降低能耗。
优选的，步骤(c)的挤出温度是230～250℃。
挤出温度设定在230～250℃，也就是3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇和PBT的熔点之间，此时通过牵引并挤出的聚酯组合物，山梨糖醇已经成为纤维状的结晶，而PBT树脂尚处于熔融状态，可以附着在山梨糖醇结晶上，挤出后冷却形成串晶结构。
以下实施例及对比例中选用的PBT树脂为长春的PBT1100，滑石粉采用的是2000目的滑石粉，增韧剂采用罗门哈斯的EXL-2691A，抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂1010、抗氧剂168，润滑剂为PETS，山梨糖醇采用的是美利肯的Millad3988。
对比例1
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂40份，滑石粉50份，增韧剂10份，抗氧剂0.1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
对比例2
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂70份，滑石粉24份，增韧剂5份，山梨糖醇1份，抗氧剂0.1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在230℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
对比例3
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂70份，滑石粉24份，增韧剂5份，山梨糖醇1份，抗氧剂0.1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在230～250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
对比例4
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂90份，山梨糖醇10份，抗氧剂0.1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在280～300℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，没有牵引装置，切粒获得促结晶母粒；
(3)按重量份称取各组分：PBT树脂50份，滑石粉40份，增韧剂5份，促结晶母粒5份，抗氧剂0.1份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(4)将原材料从喂料口喂入，在250～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
实施例1
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂90份，山梨糖醇10份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在280～300℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，通过牵引装置牵引熔融的料条，牵引比为5，切粒获得促结晶母粒；
(3)按重量份称取各组分：PBT树脂50份，滑石粉40份，增韧剂5份，促结晶母粒5份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.1份；
(4)将原材料从喂料口喂入，在230～250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
实施例2
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂80份，山梨糖醇20份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在280～300℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，通过牵引装置牵引熔融的料条，牵引比为8，切粒获得促结晶母粒；
(3)按重量份称取各组分：PBT树脂60份，滑石粉24份，增韧剂8份，促结晶母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(4)将原材料从喂料口喂入，在230～250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
实施例3
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂80份，山梨糖醇20份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.3份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在280～300℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，通过牵引装置牵引熔融的料条，牵引比为8，切粒获得促结晶母粒；
(3)按重量份称取各组分：PBT树脂47份，滑石粉45份，增韧剂5份，促结晶母粒3份，抗氧剂1份，润滑剂1份；
(4)将原材料从喂料口喂入，在230～250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
实施例4
(1)按重量份称取各组分：PBT树脂85份，山梨糖醇15份，抗氧剂1份，润滑剂1份；
(2)将原材料从喂料口喂入，在280～300℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，通过牵引装置牵引熔融的料条，牵引比为6，切粒获得促结晶母粒；
(3)按重量份称取各组分：PBT树脂70份，滑石粉50份，增韧剂10份，促结晶母粒1份，抗氧剂1份，润滑剂0.3份；
(4)将原材料从喂料口喂入，在230～250℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒制得聚酯组合物。
各对比例及实施例测试结果如表1所示。弯曲模量按照ASTM D790进行；无缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，样条厚度为1/8’，缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，样条厚度为1/8’。
表1各对比例及实施例测试结果
实验例 弯曲模量(MPa) 无缺口冲击强度(J/m) 缺口冲击强度(J/m)
对比例1 4500 160 23
对比例2 3800 270 35
对比例3 4200 310 36
对比例4 4250 305 41
实施例1 6500 810 280
实施例2 6100 NB 420
实施例3 6300 NB 390
实施例4 6400 NB 400
由表1可知，实施例1的弯曲模量最高，实施例2的缺口冲击强度最高，实施例3的综合性能最好。总体来说，实施例1～4的测试结果均比对比例1～4表现好。因为通过牵引山梨糖醇的PBT熔体，使得山梨糖醇形成高度取向的纤维状结构，同时，利用山梨糖醇和PBT的熔点差，使PBT结晶时沿着纤维状的山梨糖醇结晶，形成串晶结构，改善了聚酯组合物的冲击性能。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种促结晶母粒，其特征在于，包括如下重量份的物质：
PBT树脂80～90份、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇10～20份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
2.一种改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，使用如权利要求1所述的促结晶母粒，其特征在于，包括如下重量份的物质：
PBT树脂40～70份、滑石粉24～50份、增韧剂5～10份、促结晶母粒1～5份、抗氧剂0.1～1份、润滑剂0.1～1份。
3.如权利要求2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于，所述滑石粉的平均中位粒径不大于20μm。
4.如权利要求2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于：所述增韧剂是甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于：所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]、四[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于：所述润滑剂是硅酮粉、季戊四醇酯或乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
7.如权利要求1或2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物，其特征在于：25℃时，所述的PBT树脂在邻氯苯酚溶液中的特性黏度为0.45～1.20。
8.一种制备如权利要求2所述的改善冲击性能的高刚性聚酯组合物的方法，其特征在于，包括步骤：
(a)混合PBT树脂、3，4-二甲基二苄叉山梨糖醇、抗氧剂和润滑剂；
(b)将步骤(a)所得的混合物，通过共混、熔体牵引、切粒，得到促结晶母粒；
(c)混合PBT树脂、滑石粉、增韧剂、促结晶母粒、抗氧剂和润滑剂，通过共混、造粒，得到所述高刚性聚酯组合物。
9.如权利要求8所述的制备改善冲击性能的高刚性聚酯组合物的方法，其特征在于：步骤(b)的挤出温度是280～300℃，牵引比为5～8。
10.如权利要求8所述的制备改善冲击性能的高刚性聚酯组合物的方法，其特征在于：步骤(c)的挤出温度是230～250℃。
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