CN108690332A - 一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料及其制备方法，其由以下组分按重量份制备而成：聚对苯二甲酸酯42‑82份，玻璃纤维5‑40份，增韧剂3‑10份，协效着色增强剂3‑10份，着色母粒0.5‑5份，抗氧剂0.1‑0.5份，润滑剂0.1‑1.0份。本发明引入低粘度、高流动性的聚对苯二甲酸酯、玻璃纤维和协效着色增强剂助剂，其中高流动性聚对苯二甲酸酯基料保证了着色母粒的易加工性和色粉高分散性。并采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。

Description

一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料及其制备方法。
背景技术
随着技术的发展，热塑性聚酯中的聚对苯二甲酸酯类材料在汽车上应用越来越广泛。其中改性聚对苯二甲酸丁二醇酯(简称PbT)塑料是最重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40％的质量，而且还可以使采购成本降低40％左右，因此其在汽车中的用量迅速上升。另外，PET具有良好的综合性能，如高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低等。但PET的体积电阻大、介电损耗大，且缺口冲击强度低，成型收缩率大。而聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)是高度结晶的聚合物，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。
所以为了提升材料性能和档次，满足最终部件和客户的需求，一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和改性，以玻璃纤维增强效果明显，可提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、电气性能和耐候性。随着应用的不断开发，人们对聚酯提出了更高、更具体的要求，比如，人们对于产品的色彩有着更多的追求，这就要求加工材料具有易染色的优点。由于色粉在增强体系中非常容易出现颜色分散不均的问题，而且由于色粉的添加容易造成玻纤和聚酯树脂之间的界面分离，使得材料的性能下降明显。因此，开发一种鲜艳玻纤增强聚酯材料对聚酯的改性技术和颜料均匀分散的方法对改性聚酯的综合性能提升、技术改进和实际应用具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，由下述组份按重量份制备而成：
进一步方案，所述聚对苯二甲酸酯为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的特性粘度为0.5-1.5dl/g，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)特性粘度为0.6-1.0dl/g。
所述的玻璃纤维为直径为8-15μm的无碱无捻粗砂；所述的增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
所述的协效着色增强剂为无机晶须。
所述的无机晶须是由碳酸钙晶须和硫酸钙晶须按质量比为10：1组成的混合物。
所述的着色母粒由下述组份按重量份组成：
超低粘度PET 100份
钛白粉 0-25份
酞青兰 0-2份
酞青绿 0-2份
钛黄粉 0-5份
炭黑 0.01-1份
铁红 0-2份。
所述的超低粘度PET的特性粘度0.5dl/g，所述的炭黑为活化表面无尘炭黑。
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混合物；所述的润滑剂为硅酮粉。
本发明的另一个发明目的是提供一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将超低粘度PET 100份、钛白粉0-25份、酞青兰0-2份、酞青绿0-2份、钛黄粉0-5份、炭黑0.01-1份和铁红0-2份，经混合、挤出造粒得着色母粒；
(2)称取干燥好的以下组分：聚对苯二甲酸酯42-82份，玻璃纤维5-40份，增韧剂3-10份，协效着色增强剂3-10份，着色母粒0.5-5份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-1.0份；
(3)将称好的聚对苯二甲酸酯、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机中以600r/min混合2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料；所述双螺杆挤出机一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-240℃，四区温度为210-240℃，五区温度为210-250℃，六区温度为220-250℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
本发明的有益效果：
本发明引入低粘度、高流动性的聚对苯二甲酸酯、玻璃纤维和协效着色增强剂助剂，其中高流动性聚对苯二甲酸酯基料保证了着色母粒的易加工性和色粉高分散性。
本发明采用着色母粒、协效着色增强剂协同使用，材料保持力学性能稳定性的同时，使材料整体具有非常好的着色能力、良好的色粉分散性。
本发明制备的产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的特性粘度为0.5-1.5dl/g，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)特性粘度为0.6-1.0dl/g。
玻璃纤维为直径为8-15μm的无碱无捻粗砂；
炭黑为活化表面无尘炭黑。
协效着色增强剂是由碳酸钙晶须和硫酸钙晶须按质量比为10：1组成的混合物。
测试标准：
实施例1
(1)着色母粒的制备：将超低粘度PET 100份，钛白粉25份，酞青兰1.5份，炭黑0.01份，铁红1.5份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒；其中双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)按质量份称取干燥好的以下组分：PET 62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；
(3)将称好的PET、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；然后将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，再将玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
实施例2
(1)着色母粒的制备：将超低粘PET 100份，钛白粉25份，酞青兰1.5份，炭黑0.01份，铁红1.5份，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)鲜艳玻纤增强聚酯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：PET 62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
实施例3
(1)着色母粒的制备：将超低粘PET 100份，钛白粉15份，酞青绿0.5份，铁红1.0份,炭黑0.01份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)鲜艳玻纤增强聚酯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚酯42份，玻璃纤维40份，增韧剂3份，协效着色增强剂10份，着色母粒5份，抗氧剂0.5份，润滑剂1.0份；将称好的聚酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为230℃，二区温度为230℃，三区温度为240℃，四区温度为240℃，五区温度为250℃，六区温度为250℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例4
(1)着色母粒的制备：将超低粘PET 100份，钛白粉10份，钛黄粉2.5份，铁红0.5份,炭黑0.01份加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)鲜艳玻纤增强聚酯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：聚酯82份，玻璃纤维5份，增韧剂10份，协效着色增强剂3份，着色母粒0.5份，抗氧剂0.3份，润滑剂0.1份；将称好的聚酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为210℃，二区温度为215℃，三区温度为220℃，四区温度为230℃，五区温度为240℃，六区温度为250℃；双螺杆主机转速为250rpm。
对比例1
同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒
按质量份称取干燥好的以下组分：PET 62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，协效着色增强剂5份，钛白粉0.9份，酞青兰0.045份，炭黑0.00036份，铁红0.045份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
对比例2
同实施例1的区别在于末加协效着色增强剂：
(1)着色母粒的制备：将超低粘PET 100，钛白粉25，酞青兰1.5，炭黑0.01，铁红1.5，加入高速混合机混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得到着色母粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
(2)玻纤增强聚酯材料的制备：按质量份称取干燥好的以下组分：PET 62份，玻璃纤维30份，增韧剂5份，着色母粒3份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚酯，增韧剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
对比例3
同实施例1的区别在于色粉助剂未做成着色母粒、且末加协效着色增强剂：
按质量份称取干燥好的以下组分：PET 62份，玻璃纤维25份，增韧剂5份，钛白粉0.9份，酞青兰0.045份，炭黑0.00036份，铁红0.045份，抗氧剂0.1份，润滑剂0.5份；将称好的聚酯，增韧剂，协效着色增强剂，着色母粒，抗氧剂，润滑剂通过高速混合机混合均匀，搅拌转速为600r/min，混合时间2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得鲜艳玻纤增强聚酯材料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为200℃，二区温度为205℃，三区温度为210℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为225℃；双螺杆主机转速为300rpm。
将上述实施例1-4和对比例1-4制备的玻纤增强聚酯材料分别按照GB测试标准注塑成相应样条，然后在23±2℃、50±5％相对湿度的环境下放置24小时后进行测试,性能测试如下：
表1性能数据
从上表实施例1-4和对比例1-3的性能对比可看出，本发明通过将色粉助剂改进为着色母粒形式，同时协效着色增强剂的加入，在有效保持玻纤增强聚酯产品的力学性能的同时，有利于着色母粒的着色，使产品颜色鲜艳、分布均匀。
本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，在不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：由下述组份按重量份制备而成：
聚对苯二甲酸酯 42-82份，
玻璃纤维 5-40份，
增韧剂 3-10份，
协效着色增强剂 3-10份，
着色母粒 0.5-5份，
抗氧剂 0.1-0.5份，
润滑剂 0.1-1.0份。
2.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述聚对苯二甲酸酯为聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
3.根据权利要求2所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的特性粘度为0.5-1.5dl/g，所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）特性粘度为0.6-1.0 dl/g。
4.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为直径为8-15 μm的无碱无捻粗砂；所述的增韧剂为乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的协效着色增强剂为无机晶须。
6.根据权利要求5所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的无机晶须是由碳酸钙晶须和硫酸钙晶须按质量比为10：1组成的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的着色母粒由下述组份按重量份组成：
超低粘度PET 100份
钛白粉 0-25份
酞青兰 0-2份
酞青绿 0-2份
钛黄粉 0-5份
炭黑 0.01-1份
铁红 0-2份。
8.根据权利要求7所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的超低粘度PET的特性粘度0.5 dl/g，所述的炭黑为活化表面无尘炭黑。
9.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和三(2，4-二叔丁基苯基) 亚磷酸酯的混合物；所述的润滑剂为硅酮粉。
10.根据权利要求1所述的一种色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将超低粘度PET 100份、钛白粉0-25份、酞青兰0-2份、酞青绿0-2份、钛黄粉0-5份、炭黑0.01-1份和铁红0-2份，经混合、挤出造粒得着色母粒；
（2）称取干燥好的以下组分：聚对苯二甲酸酯42-82份，玻璃纤维5-40份，增韧剂3-10份，协效着色增强剂3-10份，着色母粒0.5-5份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-1.0份；
（3）将称好的聚对苯二甲酸酯、增韧剂、协效着色增强剂、着色母粒、抗氧剂和润滑剂通过高速混合机中以600r/min混合2～10min；将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从玻纤口加入、经熔融挤出造粒，制得色彩鲜艳的玻纤增强聚酯材料；所述双螺杆挤出机一区温度为200-230℃，二区温度为200-230℃，三区温度为200-240℃，四区温度为210-240℃，五区温度为210-250℃，六区温度为220-250℃；双螺杆主机转速为250-500rpm。
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