CN109486135A - 一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能pet复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能pet复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及其制备方法，涉及高分子技术领域，其技术方案是：按重量百分比由以下组分组成：PET40～55％，偶联剂0.2～1％，增韧剂1～8％，复配成核剂0.3～5％，复配阻燃剂9～15％，抗氧剂0.2～0.6％，其他助剂0.5～1.5％，无碱玻纤纱20～45％。与传统PET材料相比，本发明所制得大大缩减了PET材料的注塑成型周期，且此材料兼具优异的力学性能、优异的韧性及耐热性，能够满足新的市场需求。

Description

一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及 其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及其制备方法。
【背景技术】
PET塑料来源广泛，价格便宜，性能优良，其使用量逐年增多。但是PET是一种半结晶性的高聚物，其结晶速率较慢，并且具有结晶度不完全的缺点，限制了其在工程领域中的应用，因此多年来人们一直致力于提高PET的结晶速率，改善其加工性能。
但国内大多数改性公司的PET改性工程塑料产品与国外知名品牌(如FR530) 相比，存在注塑成型周期长、力学性能较差、耐热性低及韧性较差的问题，致使国外产品在中高端市场占有显著地优势。所以，迫切需要制备更为优异加工性能与物理性能的PET复合材料。
【发明内容】
本发明一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，满足新的技术要求，大大缩减了PET材料的注塑成型周期，且此材料兼具优异的力学性能、优异的韧性及耐热性。
本发明另一目的是提供一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET 复合材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，按重量百分比由以下组分组成：
优选的，所述PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)粘度为0.6～0.84dL/g。
优选的，所述偶联剂为硅烷类偶联剂，具体为KH550、KH560、KH570、KH792 中的一种或几种组合，添加偶联剂可提高复合材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量各项力学性能。
优选的，所述增韧剂为POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EVA、 LLDPE、丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体中的一种或几种组合，添加增韧剂的作用是改善PET的柔韧性，降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能。
优选的，所述复配成核剂为滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯中的8种化合物的复配组合，加入成核剂的目的是提高PET复合材料的热变形温度进而加快PET的结晶。
优选的，所述复配阻燃剂为磷酸三苯酯、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷的复配组合，添加阻燃剂的目的是提高复合材料的热稳定性，为环保安全考虑所述复配阻燃剂中不含有锑。
优选的，所述的抗氧剂为无机磷酸盐、季戊四醇酯中一种或组合。
优选的，所述的其他助剂为润滑剂TAF、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种组合。
优选的，所述的无碱玻纤纱为无碱玻璃纤维。
一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PET置于110℃鼓风干燥机中干燥3～4H，备用；
(2)按重量百分比，配制复配成核剂、抗氧剂以及其他助剂的组合剂料，混合均匀，备用；
(3)按重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、增韧剂以及偶联剂投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，料筒各段温度为230～ 245℃，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，即得到高性能PET复合材料。
与现有科技相比，本发明具有如下优点：
本发明的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，采用PET及无碱玻纤纱作为PET复合材料基材，KH550、KH560、KH570或KH792作为偶联剂，POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EVA、LLDPE或丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体作为增韧剂，滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯8种化合物复配作为成核剂，磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷复配作为阻燃剂，再加抗氧剂、其他助剂，所制备的高性能PET复合材料，其注塑成型周期从32s 缩短到14s，大大缩短了注塑成型周期，且具有优异的力学性能，优异的韧性，优异的耐热性等；
本发明的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料的制备方法，工艺简便，可应用于PET复合材料的连续生产。
【具体实施方式】
下面对本发明技术作具体说明：
结合具体实施例1～4说明本发明的具体技术方案：
实施例1：
(1)先将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥3H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、无机磷酸盐、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、SEBS-g-MAH、EMA、KH570、 KH792投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷的复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，实施例1所生产的产品记作A1。
实施例2：
(1)先将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥3.5H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、无机磷酸盐、季戊四醇酯、季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉、润滑剂TAF混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、EVA、KH560投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷的复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，实施例2所生产的产品记作A2。
实施例3：
(1)将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥3.5H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇酯、硅酮粉混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、 SEBS-g-MAH、KH792投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷的复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，实施例3所生产的产品记作A3。
实施例4：
(1)先将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥4H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、无机磷酸盐、季戊四醇酯、润滑剂TAF、乙撑双硬脂酸酰胺混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、EMA、EVA、LLDPE、丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体、KH560、KH550投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷的复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，实施例4所生产的产品记作A4。
对比例1
(1)先将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥4H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯、无机磷酸盐、季戊四醇酯、季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉、润滑剂TAF混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、EMA、EVA、LLDPE、丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，对比例1所生产的产品记作B1。
对比例2
(1)先将粘度为0.78dL/g的PET置于110℃鼓风干燥机中干燥4H，备用；
(2)按表1重量百分比，将称量好的无机磷酸盐、季戊四醇酯、硅酮粉混合均匀得组合剂料，备用；
(3)按表1重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、KH560、KH550投入混合机中混合均匀，之后加入组合剂料再次混合均匀，最后加入磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷的复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，双螺杆挤出机各段温度为：1区温度230℃、2区温度234℃、3区温度235℃、4区温度240℃、5区温度240℃、6区温度240℃、7区温度235℃、8区温度240℃、9区温度245℃、模头温度245℃。，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，对比例1所生产的产品记作B2。
表1：实施例1～4与对比例1～2各组分含量
将实施例1～4和对比例1～2所得的产品进行性能测试，测试结果如下：
表2：产品A1～B4与B1～B2性能测试结果
由上表可知，添加偶联剂的PET复合材料的力学性能(如缺口冲击强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量)比没添加的要好很多，添加复配成核剂的PET 复合材料的注塑成型周期比没添加复配成核剂的大大缩短，具有极快的了结晶速率，能够满足新的市场需求，特别是应用在中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料上，添加增韧剂的PET复合材料的韧性要优于没加增韧剂的好多，而添加复配阻燃剂的PET复合材料的耐热性能比没加复配阻燃剂的好很多。
本发明采用PET及无碱玻纤纱作为PET复合材料基材，KH550、KH560、KH570 或KH792作为偶联剂，POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EVA、LLDPE 或丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体作为增韧剂，滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯8 种化合物复配作为成核剂，磷酸三苯酯、十溴二苯醚与十溴二苯乙烷复配作为阻燃剂，再加抗氧剂、其他助剂，所制备的高性能PET复合材料，大大缩短了注塑周期，从32s缩短到14s，且具有优异的力学性能，优异的韧性，优异的耐热性等，并且加工工艺简便，可应用于中、低模温下快速结晶成型的高性能PET 复合材料生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于：所述PET粘度为0.6～0.84dL/g。
3.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂，具体为KH550、KH560、KH570、KH792中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于：所述增韧剂为POE-g-MAH、EPDM-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EVA、LLDPE、丙烯酸缩水甘油酯双官能化乙烯类弹性体中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于：所述复配成核剂为滑石粉、硫酸钡、二氧化硅粉末、碳酸钙、有机钠盐类、磷酸酯类、聚乙二醇、季戊四醇硬脂酸酯中的8种化合物的复配组合。
6.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料，其特征在于：所述复配阻燃剂为磷酸三苯酯、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷的复配组合。
7.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂为无机磷酸盐、季戊四醇酯中一种或组合。
8.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的其他助剂为润滑剂TAF、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种组合。
9.根据权利要求1所述的一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的无碱玻纤纱为无碱玻璃纤维。
10.一种可用于中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将PET置于110℃鼓风干燥机中干燥3～4H，备用；
(2)按照权利要求1所述重量百分比，配制复配成核剂、抗氧剂以及其他助剂的组合剂料，混合均匀，备用；
(3)按照权利要求1所述重量百分比，称取PET、无碱玻纤纱、增韧剂以及偶联剂投入混合机中混合均匀，之后加入步骤(2)所配组合剂料再次混合均匀，最后加入复配阻燃剂混合均匀；
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机中造粒，料筒各段温度为230～245℃，机头温度设定为250℃；
(5)将挤出的复合物拉条侵入冷水冷却、过风机风干、切粒机切粒、干燥，即得到中、低模温快速结晶成型的高性能PET复合材料。
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