CN108822502A - 一种pet/pbe复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种PET/PBE复合材料及其制备方法。该方法将PET、PBE和含有环氧基团的相容剂共混，PET的端羟基和端羧基与相容剂中的环氧基团发生反应，结合紧密，加之相容剂与PBE相容性好，因此所得复合材料的性能有显著提升。此外，该方法利用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行加工，拉伸流场中，物料熔体的速度梯度与流动方向一致，分散相粒子团受到更大撕扯作用，且不产生旋转，所以能够更有效地破碎分散，从而获得粒径更小，粒子分布更均匀的共混体系。该制备方法简单，所得PET/PBE复合材料在室温下的缺口冲击强度高达44KJ/m2，同时可保持材料的其他力学性能，在汽车、电子电器、机械仪表和薄膜制品等领域的应用前景广阔。

Description

一种PET/PBE复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料的制备技术领域，具体涉及一种PET/PBE复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是目前最重要的工程塑料之一，其价格低廉，具有优良的耐磨性、耐热性，耐化学药品性，电绝缘性，和高力学强度特性，因此20世纪六十年代便作为工程塑料被应用开发。目前PET工程塑料己被广泛用于汽车，电机，电子，家用电器及机械等众多领域。
然而，PET作为工程塑料使用时，在常用的加工模温下(70-110℃)具有结晶速度过慢，冲击性能差，吸水性大等缺点，这严重限制了它的应用。自上世纪70年代以来，人们尝试通过各种途径对PET进行改性。改性研究主要集中在加入结晶成核剂加快其结晶速度，或通过共混来提高其冲击韧性。
其中，为了提高PET的韧性，国内外已进行了众多的共混体系研究，如PET/PE，PET/PP，PET/ABS，PET/PBT，PET/PC，PET/PA，PET/Elastomer共混体系等。在上述共混体系中，辅助加入相容剂可使复合材料的冲击性能进一步提升。然而，上述共混体系组分原料的选用并未能使所得复合材料达到理想冲击韧性。此外，由于大部分共混体系的复合材料采用传统的螺杆加工，物料在加工过程中主要受到剪切流场的作用，因此物料所形成的速度梯度垂直于熔体流动方向，不利于速度梯度间聚合物分子的相互扩散和渗透，且物料在剪切流场中趋向于旋转输运，降低了外力对分散相粒子的破碎分散效果，因此共混物的塑化与混合效果不佳，难以使复合材料达到最优性能。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种PET/PBE复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述PET/PBE复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种PET/PBE复合材料，包含以下按质量份数计的原料：PET 60～90份、丙烯基弹性体(PBE)10～40份和含有环氧基团的相容剂2～10份。
优选的，所述的PET/PBE复合材料包含以下按质量份数计的原料：PET80份、PBE 20份和含有环氧基团的相容剂6份。
优选的，所述的PET的特性粘度为0.83～1.40dl/g。
优选的，所述的丙烯基弹性体为丙烯-乙烯共聚物。
优选的，所述的含有环氧基团的相容剂为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
上述PET/PBE复合材料的制备方法，包括以下步骤：将PET、PBE和含有环氧基团的相容剂混合配料，在高速混合机中混合，然后采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混，挤出成型，冷却，风干，切粒，干燥，即得到所述的PET/PBE复合材料。
其中，基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备由华南理工大学瞿金平院士发明(中国专利CN101219565A)
优选的，所述的在高速混合机中混合的时长为10～30min。
优选的，所述的采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混时的温度为230～265℃。
优选的，所述的采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混时的转子转速为30～120转/分钟。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本发明制备了PET/PBE共混体系的复合材料，加工过程中，PET的端羟基和端羧基与相容剂中的环氧基团发生反应，结合紧密，加之相容剂与PBE具有很好的相容性，因此使得复合材料的性能较其他共混体系显著提升。
(2)本发明利用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备对PET/PBE复合材料进行加工，物料在加工过程中受到的是拉伸流场的作用。拉伸流场中，物料熔体的速度梯度与流动方向一致，在相同的形变速率下，分散相粒子团受到更大的外力撕扯作用，且粒子团在输运的过程中不产生旋转，所以能够更有效地进一步破碎分散，从而获得粒径更小，粒子分布更均匀的共混体系，因此可比剪切流场获得更好的混合效果和分散效率。
(3)本发明PE/PBE复合材料的制备方法简单，其在室温下的缺口冲击强度高达44KJ/m2，在提高材料韧性的同时，还可保持材料的其他力学性能，刚韧均衡，在汽车、电子电器、机械仪表和薄膜制品等领域的应用前景广阔。
附图说明
图1为实施例1中制备的未加相容剂的PET/PBE复合材料、未添加PBE的PET材料和添加相容剂的PET/PBE复合材料的冲击强度数值曲线图。
图2为实施例1中制备的未加相容剂的PET/PBE复合材料、未添加PBE的PET材料和添加相容剂的PET/PBE复合材料的断裂伸长率数值曲线图。
图3为实施例1中制备的未加相容剂的PET/PBE复合材料、未添加PBE的PET材料和添加相容剂的PET/PBE复合材料的拉伸强度数值曲线图。
图4为实施例2中制备的不同相容剂含量的PET/PBE复合材料的冲击强度数值曲线图。
图5为实施例2中制备的不同相容剂含量的PET/PBE复合材料的断裂伸长率数值曲线图。
图6为实施例2中制备的不同相容剂含量的PET/PBE复合材料的拉伸强度数值曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
下列实施例采用的PET购自广州泛亚聚酯有限公司，牌号FY1002，特性粘度为0.83～1.40dl/g。
PBE购自埃克森美孚，牌号Vistamaxx 3980FL。
乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(EGMA)、马来酸酐接枝丙烯基弹性体PBE-g-MAH(mPBE)、丙烯酸弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯EAA-g-GMA为相容剂。
实施例1
本实施例提供12种PET/PBE复合材料及其制备方法，并提供相应8组对照例。
按照表1所示的对比例1～8，例1～12的配方进行混合配料，在高速混合机中混合10min，然后采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混，各段温度为230-250-260-265-265℃，转子转速为30转/分钟，挤出成型，冷却，风干，切粒，干燥，即得到4种未加相容剂的PET/PBE复合材料，4种未添加PBE的PET材料和12种添加相容剂的PET/PBE复合材料。
将上述材料在真空干燥箱内105℃下干燥12小时，然后在注塑机上注射标准样条，按照GB/T 1040-2006和GB/T 1043-2000进行拉伸和冲击性能测试，结果如图1～3所示。其中，由图1可知，当相容剂为EGMA，且PET、PBE和相容剂的质量份数配比为80:20:6时，复合材料的冲击强度达到最大，由图2和图3可知，此时材料仍保持有较好的断裂伸长率和拉伸强度、拉伸模量。
表1不同基体配比及一定相容剂含量共混物配方
实施例2
本实施例提供5种PET/PBE复合材料及其制备方法，并提供相应1组对照例。
按照表2所示的对比例9，例13～17的配方进行混合配料，在高速混合机中混合30min，然后采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混，各段温度为230-250-260-265-265℃，转子转速为30转/分钟，挤出成型，冷却，风干，切粒，干燥，即得到1种未加相容剂的PET/PBE复合材料，5种不同相容剂含量的PET/PBE复合材料。
将上述材料在真空干燥箱内105℃下干燥12小时，然后在注塑机上注射标准样条，按照GB/T 1040-2006和GB/T 1043-2000进行拉伸和冲击性能测试，结果如图4～6所示。其中，由图4可知，随着相容剂EGMA含量的增加，复合材料的抗冲击强度先升高后降低，在PET、PBE和相容剂的质量份数配比为80:20:8时，复合材料的冲击强度达到最大44KJ/m2，由图5和图6可知，此时材料仍保持有较好的断裂伸长率和拉伸强度、拉伸模量。
表2不同相容剂含量共混物配方
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PET/PBE复合材料，其特征在于，包含以下按质量份数计的原料：PET 60～90份、PBE 10～40份和含有环氧基团的相容剂2～10份。
2.根据权利要求1所述的PET/PBE复合材料，其特征在于，包含以下按质量份数计的原料：PET 80份、PBE 20份和含有环氧基团的相容剂8份。
3.根据权利要求1或2所述的PET/PBE复合材料，其特征在于：所述的PET的特性粘度为0.83～1.40dl/g。
4.根据权利要求1或2所述的PET/PBE复合材料，其特征在于：所述的丙烯基弹性体为丙烯-乙烯共聚物。
5.根据权利要求1或2所述的PET/PBE复合材料，其特征在于：所述的含有环氧基团的相容剂为乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
6.权利要求1～5任一项所述的PET/PBE复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将PET、PBE和含有环氧基团的相容剂混合配料，在高速混合机中混合，然后采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混，挤出成型，冷却，风干，切粒，干燥，即得到所述的PET/PBE复合材料。
7.根据权利要求6所述的PET/PBE复合材料的制备方法，其特征在于：所述的在高速混合机中混合的时长为10～30min。
8.根据权利要求6所述的PET/PBE复合材料的制备方法，其特征在于：所述的采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混时的各段温度为230～265℃。
9.根据权利要求6所述的PET/PBE复合材料的制备方法，其特征在于：所述的采用基于拉伸流变的高分子材料塑化输运设备进行熔融共混时的转子转速为30～120转/分钟。
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