CN107686637A - 耐高压耐高温复合材料及其制备方法 - Google Patents

耐高压耐高温复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高压耐高温复合材料，其组成包括有聚碳酸酯20～40％、聚对苯二甲酸丁二醇酯10～30％、聚对苯二甲酸乙二醇酯10～30％等本发明制得的耐高压耐高温复合材料，具有更高的耐高温、耐高压、耐腐蚀以及耐候性；本发明还提出的一种耐高压耐高温复合材料的制备方法，其工艺简单，节能环保、成本低。

Description

耐高压耐高温复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高压耐高温的复合材料及其制备方法。
背景技术
PC(聚碳酸酯)具有优异的力学强度、热稳定性，是五大通用工程塑料之一。然而PC存在熔体粘度高、成型加工难、不耐油和溶剂、低温冲击差等缺点。PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是结晶性材料，耐油性和耐溶剂性优异，然而PET单独使用时，存在耐热性差、力学强度不高等缺点；目前国内对PC/PET复合材料研究不多，尤其关于耐高温PC/PET复合材料几乎没有。如一申请号为200710074569.2的中国专利申请《一种PC/PET复合材料的制备方法》以及一申请号为200710019829.6的中国专利申请《一种PC/PET合金及其制备方法》均公开了PC/PET合金片材的制备方法，但上述申请均没有涉及到PC/PBT/PET复合材料的耐高压耐高温性能研究。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种具有耐高压、耐高温的复合材料。
本发明所要解决的又一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种应用有上述复合材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该耐高压耐高温复合材料，其特征在于：其组成的重量份数为：
所述的聚碳酸酯PC的密度为1.18～1.22g/cm3，热变形温度：135℃，低温-45℃；所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT密度是1.30～1.55g/cm3，粘度1.0；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET的粘度0.68～1.30dl/g，密度为1.38～1.41g/cm3。
所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS的密度为0.92～0.95g/cm3，乙烯和辛烯的高聚物POE的密度为0.852～0.880g/cm3。
所述的填充料为滑石粉、陶瓷粉、云母粉、高岭土、白碳黑、玻纤、玄武石纤维、陶瓷纤维中的至少一种，其中白碳黑的粒度为350目～2000目，相对密度为2.6g/mL，水溶液的PH值为5.0～8.0。
所述的阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑，其中，十溴二苯醚和三氧化二锑的质量比为3：2。
所述的相容剂为双恶唑啉接枝PS，接枝率为1％。
所述的抗氧剂包括有主抗氧剂和抗氧助剂，所述主抗氧剂为四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，所述抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯，其中，主抗氧剂和抗氧助剂的质量比为2：1。
所述的分散剂为硬脂酸酰胺，分子量为283，溶点为96～102℃；所述的润滑剂为高温腊PP光亮润滑剂；所述的脱模剂为硬脂酸钡，分子量为704.27，比重为1.145，熔点：>225℃。
本发明为解决第二个发明目的提供了一种制备上述耐高压耐高温的复合材料的方法，其特征在于：包括有如下步骤：
(1)将聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和白碳黑、玻璃纤维配方组分配比秤重，于110℃～120℃干燥，使水分＜0.02％；
(2)按重量配比称取干燥好的聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET加入到带高速搅拌器的反应釜中，搅拌加温至60～80℃、再依次加入上述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、分散剂、润滑剂、脱模剂搅拌10～20分钟后，取出倒入挤出机的主喂料斗，作为主料；
(3)将步骤(1)中干燥后的白碳黑与玻璃纤维加入挤出机的侧喂料斗，其中白碳黑与玻璃纤维的配比比例为1：1～3：1作为辅料；
(4)将步骤(2)的主料和步骤(3)的辅料混合好投入到挤出机，经熔融、造粒；加工工艺如下：挤出机的1～10个加热区温度设在180～265℃内，挤出机的电机调速为280～360γpm，主喂料斗的电机调速为10～15γpm，侧喂料斗的电机调速为28～38γpm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明制得的耐高压耐高温复合材料，具有更高的耐高温、耐高压、耐腐蚀以及耐候性；
2、本发明提出的一种耐高压耐高温复合材料的制备工艺简单，节能环保、成本低。
具体实施方式
以下通过结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
按配方组分质量秤取29kgPC、10kgPBT、15kg PET，以110℃真空干燥；秤取3kgSBS，以70℃温度干燥；秤取1250目白碳黑15kg、玻璃纤维5kg，以120℃干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内。
将干燥后的物料和其它助剂依次投入反应釜：先把PC29kg、10kgPBT、15kg PET、投入带搅拌器的反应釜，边搅拌边加温至50℃，然后加入3kgSBS和相容剂双恶唑啉接枝PS3kg、阻燃剂为11.4kg的十溴二苯醚和三氧化二锑和7.6kg的十溴二苯醚和三氧化二锑、抗氧剂中主抗氧化剂四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯与抗氧助剂硫代二丙酸二月桂酯分别为0.2kg和0.1kg、分散剂硬脂酸酰胺为0.2kg、润滑剂高温腊PP光亮润滑剂为0.3kg、脱模剂硬脂酸钡为0.2kg，最后将所得混合物投入主喂料斗，将白碳黑15kg、玻璃纤维5kg加入侧喂料斗。双螺杆挤出机1～10加热区温度分别设定在230℃、260℃、260℃、260℃、250℃、250℃、240℃、240℃、230℃、230℃之间，启动挤出机。挤出机电机转速可根据情况设在300γpm，主喂料电机调速到12γpm，侧喂料电机转速可根据情况设在31γpm。待挤出机主、辅料经过熔融、混炼、剪切出料时，开启温控水泵和抽真空泵，把水拉条牵引到切粒机切成颗粒，将颗粒过筛、干燥、秤重、包装。
本复合材料在注塑前，需用120℃干燥4小时后方能使用。
本实施例1的复合材料的技术性能测试结果如下：
测试项目 试验条件 测试方法 测试数据 单位
密度 ISO 1183 1.35 g/cm3
吸水率 23℃，24hr ISO 62 0.04 ％
成型收缩率 ISO 294-4 0.3～0.40 ％
拉伸强度 ISO 527 118 MPa
断裂伸长率 ISO 527 7.5 ％
弯曲强度 ISO 178 155 MPa
弯曲模量 ISO 178 4.9×103 MPa
简支梁冲击强度 缺口 ISO 179(leA) 13 KJ/m2
热变形温度 1.82MPa ISO 75f 198 ℃
阻燃性 UL94 HB(1.50mm)
介电常数 106Hz IEC 60250 3
介质损耗角正切 106Hz IEC 60250 3×10-3
体积电阻 IEC 60093 1×1014 Ω.cm
介电强度 IEC 60243 31 KV/m
耐电弧 IEC 61621 - Sec
漏电起痕指数 IEC 60112 - V
灰分 23 ％
实施例2
按配方组分质量秤取35kgPC、11kgPBT、10kg PET、秤取1250目陶瓷粉13kg、5kg玻纤，秤取1250目白碳黑21kg、玻璃纤维7kg，以120℃干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内，按实施例1条件干燥。
物料干燥后，先把35kgPC投入带搅拌器的反应釜，边搅拌边加入11kgPBT、10kgPET，待温度至50℃，加入5kgPOE和相容剂双恶唑啉接枝4kg、阻燃剂为9.6kg的十溴二苯醚和三氧化二锑和6.4kg的十溴二苯醚和三氧化二锑、抗氧剂中主抗氧化剂四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯与抗氧助剂硫代二丙酸二月桂酯分别0.2kg和0.1kg、分散剂硬脂酸酰胺为0.2kg、润滑剂高温腊PP光亮润滑剂0.3kg、脱模剂硬脂酸钡0.2kg搅拌10分钟后加入主喂料斗，再把陶瓷粉13kg和5kg玻纤加到侧喂料斗。启动双螺杆挤出机，启动主喂料和侧喂料机。挤出机的10个加热区温度设定在220℃、265℃、265℃、260℃、260℃、255℃、255℃、245℃、245℃、240℃之中，主机转速控制在290γpm内，主喂料转速12γpm，侧喂料转速32γpm，开启水泵和抽真空泵，主、辅料经熔融、混炼、剪切、输送造粒。将颗粒过筛、干燥、秤重、包装。
本复合材料在注塑前，需用120℃干燥3小时后方能使用。
本实施例2的复合材料的技术性能测试结果如下：
测试项目 试验条件 测试方法 测试数据 单位
密度 ISO 1183 1.32 g/cm3
吸水率 23℃，24hr ISO 62 0.05 ％
成型收缩率 ISO 294-4 0.3～0.40 ％
拉伸强度 ISO 527 116 MPa
断裂伸长率 ISO 527 8 ％
弯曲强度 ISO 178 153 MPa
弯曲模量 ISO 178 4.9×103 MPa
简支梁冲击强度 缺口 ISO 179(leA) 16 KJ/m2
热变形温度 1.82MPa ISO 75f 197 ℃
阻燃性 UL94 HB(1.50mm)
介电常数 106Hz IEC 60250 3
介质损耗角正切 106Hz IEC 60250 3×10-3
体积电阻 IEC 60093 1×1014 Ω.cm
介电强度 IEC 60243 32 KV/m
耐电弧 IEC 61621 - Sec
漏电起痕指数 IEC 60112 - V
灰分 22 ％
实施例3
按配方组分质量秤取20kgPC、21kgPBT、14kg PET、秤取350目云母粉20kg、玄武石纤维3kg，秤取1250目白碳黑20kg、玻璃纤维10kg，以120℃干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内，按实施例1条件干燥。
物料干燥后，先把PC20kg投入带搅拌器的反应釜，边搅拌边加入21kgPBT、14kgPET，待温度至70℃，然后加入POE3kg和相容剂双恶唑啉接枝3kg、阻燃剂为9kg的十溴二苯醚和三氧化二锑和6kg的十溴二苯醚和三氧化二锑、抗氧剂中主抗氧化剂四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯与抗氧助剂硫代二丙酸二月桂酯分别0.2kg和0.1kg、分散剂硬脂酸酰胺为0.2kg、润滑剂高温腊PP光亮润滑剂为0.2kg、脱模剂硬脂酸钡为0.3kg，搅拌10分钟加到主喂料斗，再把20kg云母粉和玄武石纤维3kg加入侧喂料斗。启动双螺杆挤出机，启动主喂料和侧喂料。挤出机的10个加热区温度选定在240℃、255℃、255℃、255℃、255℃、255℃、250℃、250℃、245℃、245℃之中，主机转速设在350γpm，主喂料转速13γpm，侧喂料转速35γpm，开启水泵和抽真空泵，主、辅料经熔融、混炼、剪切、输送造粒，将颗粒过筛、干燥、秤重、包装。
本复合材料在注塑前，需用120℃干燥3.5小时后方能使用。
本实施例3的复合材料的技术性能测试结果如下：
实施例4
按配方组分质量秤取15kgPC、16kgPBT、20kg PET、秤取1250目滑石粉20kg、陶瓷纤维4kg，秤取1250目白碳黑10kg、玻璃纤维10kg，以120℃干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内，按实施例1条件干燥。
物料干燥后，先把PC15kg投入带搅拌器的反应釜，边搅拌边加入16kgPBT、PET20kg，待温度至70℃，然后加入SBS4kg和相容剂双恶唑啉接枝4kg、阻燃剂为9.6kg的十溴二苯醚和三氧化二锑和6.4kg的十溴二苯醚和三氧化二锑、抗氧剂中主抗氧化剂四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯与抗氧助剂硫代二丙酸二月桂酯分别为0.3kg和0.15kg、分散剂硬脂酸酰胺为0.15kg、润滑剂高温腊PP光亮润滑剂0.2kg、脱模剂硬脂酸钡0.2kg、搅拌10分钟加到主喂料斗，再把20kg滑石粉和陶瓷纤维4kg加入侧喂料斗。启动双螺杆挤出机，启动主喂料和侧喂料。挤出机的10个加热区温度选定在210℃、265℃、265℃、260℃、260℃、250℃、250℃、240℃、240℃、230℃之中，主机转速设在355γpm，主喂料转速14γpm，侧喂料转速33γpm，开启水泵和抽真空泵，主、辅料经熔融、混炼、剪切、输送造粒，将颗粒过筛、干燥、秤重、包装。
本复合材料在注塑前，需用120℃干燥3小时后方能使用。
本实施例4的复合材料的技术性能测试结果如下：

Claims (9)

1.一种耐高压耐高温复合材料，其特征在于：其组成的重量份数为：
。
2.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的聚碳酸酯PC的密度为1.18～1.22g/cm3，热变形温度：135℃，低温-45℃；所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT密度是1.30～1.55g/cm3，粘度为1.0；所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET的粘度0.68～1.30dl/g，密度为1.38～1.41g/cm3。
3.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS的密度为0.92～0.95g/cm3和乙烯和辛烯的高聚物POE的密度为0.852～0.880g/cm3。
4.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的填充料为滑石粉、陶瓷粉、云母粉、高岭土、白碳黑、玻纤、玄武石纤维、陶瓷纤维中的至少一种，其中白碳黑的粒度为350目～2000目，相对密度为2.6g/mL，水溶液的PH值为5.0～8.0。
5.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的阻燃剂为十溴二苯醚和三氧化二锑，其中，十溴二苯醚和三氧化二锑的质量比为3：2。
6.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的相容剂为双恶唑啉接枝PS，接枝率为1％。
7.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的抗氧剂包括有主抗氧剂和抗氧助剂，所述主抗氧剂为四〔β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯，所述抗氧助剂为硫代二丙酸二月桂酯，其中，主抗氧剂和抗氧助剂的质量比为2：1。
8.根据权利要求1所述的耐高压耐高温复合材料，其特征在于所述的分散剂为硬脂酸酰胺，分子量为283，溶点为96～102℃；所述的润滑剂为高温腊PP光亮润滑剂；所述的脱模剂为硬脂酸钡，分子量为704.27，比重为1.145，熔点：>225℃。
9.一种制备如权利要求1～8任意一项权利要求所述的耐高压耐高温复合材料的方法，其特征在于：包括有如下步骤：
(1)将聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和白碳黑、玻璃纤维配方组分配比秤重，于110℃～120℃干燥，使水分＜0.02％；
(2)按重量配比称取干燥好的聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET加入到带高速搅拌器的反应釜中，搅拌加温至60～80℃、再依次加入上述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、阻燃剂、相容剂、抗氧剂、分散剂、润滑剂、脱模剂搅拌10～20分钟后，取出倒入挤出机的主喂料斗，作为主料；
(3)将步骤(1)中干燥后的白碳黑与玻璃纤维加入挤出机的侧喂料斗，其中白碳黑与玻璃纤维的配比比例为1：1～3：1作为辅料；
(4)将步骤(2)的主料和步骤(3)的辅料混合好投入到挤出机，经熔融、造粒；加工工艺如下：挤出机的1～10个加热区温度设在180～265℃内，挤出机的电机调速为280～360γpm，主喂料斗的电机调速为10～15γpm，侧喂料斗的电机调速为28～38γpm。
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