CN108059803B - 一种屋顶瓦用的pbt材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屋顶瓦用的PBT材料及其制备方法。这种屋顶瓦用的PBT材料，由以下质量份的原料组成：PBT树脂25～50份，PMMA树脂10～20份，玻璃纤维20～40份，耐磨剂2～10份，增韧剂2～5份，相容剂3～5份，耐老化复配剂0.15～0.8份。同时也公开了这种屋顶瓦用的PBT材料的制备方法。本发明制备得到的屋顶瓦用的PBT材料具有以下优点：1)光泽度高，生产的树脂瓦具有漂亮的外观；2)耐磨性好，生产的树脂瓦在安装和运输过程中不易刮花；3)耐候性好，所选用的长效抗老化复配剂使生产的树脂瓦具有较长的使用寿命。

Description

一种屋顶瓦用的PBT材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种屋顶瓦用的PBT材料及其制备方法。
背景技术
屋顶瓦可以采用树脂制造，通常使用的树脂为PVC和ASA。PVC为屋顶瓦提供必要的强度，ASA则作为表层保证屋顶瓦的耐候性和颜色丰富性。该类型树脂瓦的不足之处在于工艺的复杂性，需要一套复杂的共挤设备。另一个不足之处在于强度的不足，不能用在需要承载一定重量的屋顶上，而且可能会对屋顶人员造成危险。
聚对苯二甲酸丁二醇酯，简称PBT，是一种十分常用的工程塑料，通常与玻纤混合形成增强材料，用于电子电器等领域。玻璃纤维增强PBT材料在性能上也基本满足树脂瓦的要求，可以作为树脂瓦材料。然而玻璃纤维增强阻燃PBT其表面较为粗糙，且流动性较差，当应用于制备具有较大长宽比的屋顶瓦时易出现浮纤的不良现象，影响制品的表面质量。因此需要在保持力学性能基础上改善其表面光泽度，同时提高其流动性，以满足树脂瓦的外观要求和加工要求。此外，树脂瓦材料还应具有一定的耐磨性，以防止在运输和安装过程中出现表面刮花现象。除了耐磨性，还应具有一定的阻燃性和耐候性，但目前的现有技术未能解决该技术难题。
聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA，是一种具有透明性的工程塑料，与其他工程塑料共混得到的合金具有一定的表面光亮效果，可以满足树脂瓦对表面光泽度的要求。然而，PMMA质地硬而脆，易于擦伤而失去光泽，当PMMA与PBT做成合金用于树脂瓦时，表面的耐磨性无法满足要求。同时，尽管PMMA具有非常优异的耐候性，可以耐候5～8年，但是仍然无法达到树脂瓦的15年耐候要求。
CN101580632A公开了一种PBT和PMMA合金，同时采用纤维增强，具有很好的光泽度和综合性能。该文件使用了相容改性剂、成核剂、耐热剂以及复合偶联剂。然而，该技术方案并没有考虑到合金的耐候性和耐磨性，而且其配方体系中使用了过多的助剂组分，这些助剂组分的功能具有重复性，不仅会导致成本较高，而且也会导致工艺繁琐。此外，该文件实施例中材料的性能相比于普通类似产品的性能，并没有很大的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种屋顶瓦用的PBT材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种屋顶瓦用的PBT材料，由以下质量份的原料组成：PBT树脂25～50份，PMMA树脂10～20份，玻璃纤维20～40份，耐磨剂2～10份，增韧剂2～5份，相容剂3～5份，耐老化复配剂0.15～0.8份。
PBT树脂在250℃，2.16kg下的熔融指数为20g/10min～25g/10min。
PMMA树脂在230℃，3.8kg下的熔融指数为12g/10min～16g/10min。
玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维。
耐磨剂粒径1μm～5μm的三氧化二铝。
增韧剂为极性单体接枝共聚物，具体为苯乙烯与丁二烯共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物中的至少一种。
相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
耐老化复配剂为抗氧剂和光稳定剂以质量比1：(0.5～2)组成的复配剂，其中抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂。
上述的一种屋顶瓦用的PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按计量将耐磨剂、增韧剂、相容剂和耐老化复配剂混合均匀，得到混合剂；
2)按计量将PBT树脂和PMMA树脂加入双螺杆挤出机喂料斗，同时在双螺杆挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维和混合剂，经熔融挤出，造粒，得到屋顶瓦用的PBT材料。
本发明的有益效果是：
本发明制备得到的屋顶瓦用的PBT材料具有以下优点：1)光泽度高，生产的树脂瓦具有漂亮的外观；2)耐磨性好，生产的树脂瓦在安装和运输过程中不易刮花；3)耐候性好，所选用的长效抗老化复配剂使生产的树脂瓦具有较长的使用寿命。
具体实施方式
一种屋顶瓦用的PBT材料，由以下质量份的原料组成：PBT树脂25～50份，PMMA树脂10～20份，玻璃纤维20～40份，耐磨剂2～10份，增韧剂2～5份，相容剂3～5份，耐老化复配剂0.15～0.8份。
优选的，一种屋顶瓦用的PBT材料，由以下质量份的原料组成：PBT树脂35～45份，PMMA树脂11～15份，玻璃纤维30～35份，耐磨剂5～10份，增韧剂3～5份，相容剂3～5份，耐老化复配剂0.3～0.6份。
优选的，PBT树脂在250℃，2.16kg下的熔融指数为20g/10min～25g/10min。本发明所用的PBT树脂为低粘高流动型树脂，这种PBT树脂具有较高的结晶速率和结晶度，机械强度高。
优选的，PMMA树脂在230℃，3.8kg下的熔融指数为12g/10min～16g/10min。本发明所用的PMMA树脂为高流动型树脂，这种PMMA有利于和PBT之间的混炼和融合，同时也有利于玻纤在体系中的分散，形成良好的界面。
优选的，玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维；进一步优选的，玻璃纤维为经乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的无碱连续长玻璃纤维。
优选的，耐磨剂粒径1μm～5μm的三氧化二铝。本发明所用的三氧化二铝为超细规格，这种规格的耐磨剂在本发明的体系中可以充分发挥其耐磨作用，提高屋顶瓦用PBT材料的耐磨性能。
优选的，增韧剂为极性单体接枝共聚物，具体为苯乙烯与丁二烯共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物中的至少一种。
优选的，相容剂为含有较多活性反应性官能团共聚物，具体为乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。本发明所用的共聚物相容剂不仅能够改善体系不同组分间的相容性，同时还能在保持强度的前提下提高韧性。
优选的，耐老化复配剂为抗氧剂和光稳定剂以质量比1：(0.5～2)组成的复配剂。
优选的，耐老化复配剂中，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；进一步优选的，抗氧剂为N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
优选的，耐老化复配剂中，光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂；进一步优选的，光稳定剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑中的至少一种。
上述的一种屋顶瓦用的PBT材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按计量将耐磨剂、增韧剂、相容剂和耐老化复配剂混合均匀，得到混合剂；
2)按计量将PBT树脂和PMMA树脂加入双螺杆挤出机喂料斗，同时在双螺杆挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维和混合剂，经熔融挤出，造粒，得到屋顶瓦用的PBT材料。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
实施例1～2屋顶瓦用的PBT材料的制备方法，包括以下步骤：1)将耐磨剂、增韧剂、相容剂和耐老化复配剂混合均匀，得到混合剂；2)将PBT树脂和PMMA树脂加入双螺杆挤出机喂料斗，同时在双螺杆挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维和混合剂，经熔融挤出，造粒，得到屋顶瓦用的PBT材料。其中，耐磨剂为粒径1～5μm的三氧化二铝；增韧剂为苯乙烯与丁二烯共聚物；相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物；耐老化复配剂为抗氧剂1010与光稳定剂UV-P以质量比1:1组成的混合物；PBT树脂在250℃，2.16kg下的熔融指数为23g/10min；PMMA树脂在230℃，3.8kg下的熔融指数为15g/10min；玻璃纤维为经乙烯基三过氧叔丁基硅烷处理的无碱连续长玻璃纤维，玻璃纤维的直径长度为14微米。
同时做一对比例，对比例PBT材料的制备方法不加入PMMA树脂和耐磨剂，所用的普通耐老化剂为受阻胺类光稳定剂944，其余均与实施例1～2的相同。
本发明实施例1～2以及对比例所用的原料(单位：质量份)以及制备得到的PBT材料性能见表1。
表1 PBT材料的组成以及性能
Figure BDA0001504948150000041
从表1可知，本发明实施例制备得到用于制造屋顶瓦的PBT材料与对比例相比，摩擦系数和磨痕宽度更小，拉伸强度以及缺口冲击强度在3000小时氙灯老化测试的保持率更好。这说明，使用PMMA和PBT做成合金再玻纤增强后，本发明制备得到的PBT材料具有优异的耐磨性和突出的耐候性，能满足屋顶瓦的制造和使用要求。

Claims (7)

1.一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：由以下质量份的原料组成：PBT树脂25～50份，PMMA树脂10～20份，玻璃纤维20～40份，耐磨剂2～10份，增韧剂2～5份，相容剂3～5份，耐老化复配剂0.15～0.8份；所述耐磨剂为粒径1μm～5μm的三氧化二铝；所述增韧剂为极性单体接枝共聚物，具体为苯乙烯与丁二烯共聚物、聚乙烯-聚苯乙烯-聚丙烯三元共聚物中的至少一种；所述耐老化复配剂为抗氧剂和光稳定剂以质量比1：(0.5～2)组成的复配剂。
2.根据权利要求1所述的一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：PBT树脂在250℃，2.16kg下的熔融指数为20g/10min～25g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：PMMA树脂在230℃，3.8kg下的熔融指数为12g/10min～16g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：玻璃纤维为经硅烷偶联剂处理的无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：相容剂为乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种屋顶瓦用的PBT材料，其特征在于：耐老化复配剂中，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂。
7.权利要求1～6任一项所述的一种屋顶瓦用的PBT材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按计量将耐磨剂、增韧剂、相容剂和耐老化复配剂混合均匀，得到混合剂；
2)按计量将PBT树脂和PMMA树脂加入双螺杆挤出机喂料斗，同时在双螺杆挤出机的侧喂料口加入玻璃纤维和混合剂，经熔融挤出，造粒，得到屋顶瓦用的PBT材料。
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