CN109608833B - 一种高强度阻燃pct工程塑料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度阻燃pct工程塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度阻燃PCT工程塑料及其制备方法，属于化工新材料领域。该PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂40‑75份、改性玻璃纤维15‑30份、改性膨胀玻化微珠6‑12份、木质素磺酸钠3‑8份、助剂1‑10份；其中，所述的改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳纳米管得到的。本发明通过加入改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠和木质素磺酸钠等组分，可以制得具有高强度以及优良的阻燃性和耐热性的工程塑料，可以解决现有PCT工程塑料强度低、阻燃效果差的问题，从而加大PCT工程塑料的应用范围。

Description

一种高强度阻燃PCT工程塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工新材料领域，具体是一种高强度阻燃PCT工程塑料及其制备方法。
背景技术
我国化工新材料发展的重点包括：特种合成橡胶、工程塑料、高性能纤维、氟硅材料、 可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及复合材料等领域。其中，聚对苯二甲酸1,4- 环己烷二甲醇酯(PCT)是一种新型的工程树脂，相比于传统的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酯(PET)以及聚碳酸酯(PC)，要拥有较好的耐热性。所以，PCT树脂制成 的工程塑料可以应用于很多耐高温材料的领域。
然而，传统的PCT工程塑料虽然拥有较好的耐热性，但是其强度和阻燃效果偏差。在 现有技术中，可以通过在PCT工程塑料中添加无机纤维的方法来提升强度，但是存在着无 机纤维和PCT工程塑料相容性较差的问题，从而导致提升的效果并不是很明显，以及还会 影响PCT工程塑料的其他性能。另外，虽然可以通过添加一定量的阻燃剂可以提高PCT工程塑料的阻燃效果，但是会导致PCT工程塑料的机械性能下降。所以，还需要对PCT工程 塑料作进一步的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度阻燃PCT工程塑料及其制备方法，以解决上述背景 技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂40-75份、改性玻璃纤维15-30份、改性膨胀玻化微珠6-12份、木质素磺酸钠3-8 份、助剂1-10份；所述的改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二 氧化钛和碳纳米管得到的。
作为本发明进一步的方案，一种高强度阻燃PCT工程塑料，包括以下按照重量份计的 组分：PCT树脂55-65份、改性玻璃纤维20-24份、改性膨胀玻化微珠8-10份、木质素磺 酸钠5-7份、助剂2-4份。
作为本发明再进一步的方案，一种高强度阻燃PCT工程塑料，包括以下按照重量份计 的组分：PCT树脂60份、改性玻璃纤维22份、改性膨胀玻化微珠9份、木质素磺酸钠6 份、助剂3份。
作为本发明再进一步的方案，所述的改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀 玻化微珠。
作为本发明再进一步的方案，所述的助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.3-1 份、抗氧剂0.2-0.5份、无卤阻燃剂0-3份、增韧剂0.5-9份。
作为本发明再进一步的方案，所述的偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂。
作为本发明再进一步的方案，所述的增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共聚物。 本发明还提供一种上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的，包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合5-10min 后，由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤(4)双螺杆挤出机的转速为300-600转/分，挤出温度为250-290℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用PCT树脂作为基体，通过加入改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠和木质素磺酸钠等组分，可以制得具有高拉伸强度、高弯曲强度、高冲击强度以及优良的阻燃性、耐热性和机械性能等性能的工程塑料，其透明度高，综合性能强，应用范围广。
(2)本发明通过加入经纳米二氧化钛和碳纳米管改性的玻璃纤维，可以提高玻璃纤 维与PCT树脂的界面作用，从而可以显著提高PCT工程塑料的强度，以及提升PCT工程 塑料的耐热性。
(3)本发明通过加入与PCT树脂具有较好相容性改性膨胀玻化微珠组分，可以显著提升PCT工程塑料的阻燃性，且还可以减少无卤阻燃剂的使用，从而可以提高PCT工程 塑料的强度。另外，本发明还通过加入木质素磺酸钠，可以大大提高改性玻璃纤维和改性 膨胀玻化微珠等组分在PCT树脂中的分散性和相容性，从而可以提升PCT树脂的综合性 能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
实施例1
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂75份、改性玻璃纤维15份、改性膨胀玻化微珠6份、木质素磺酸钠3份、助剂 1份；其中，改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳 纳米管得到的，改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；另外，上述的 助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.3份、抗氧剂0.2份、无卤阻燃剂0份、增 韧剂0.5份，其中，偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂，增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接 枝共聚物。
上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合5min后， 由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料，其中双螺杆挤出机的转速为300转/分，挤出温度为250℃。
实施例2
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂40份、改性玻璃纤维30份、改性膨胀玻化微珠12份、木质素磺酸钠8份、助剂 10份；其中，改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳 纳米管得到的，改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；另外，上述的 助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂1份、抗氧剂0.5份、无卤阻燃剂3份、增韧 剂9份，其中，偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂，增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共 聚物。
上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合10min后，由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料，其中双螺杆挤出机的转速为600转/分，挤出温度为290℃。
实施例3
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂65份、改性玻璃纤维20份、改性膨胀玻化微珠8份、木质素磺酸钠5份、助剂2份；其中，改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳 纳米管得到的，改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；另外，上述的 助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.3份、抗氧剂0.2份、无卤阻燃剂0.1份、增 韧剂1.4份，其中，偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂，增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接 枝共聚物。
上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合8min后， 由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料，其中双螺杆挤出机的转速为500转/分，挤出温度为270℃。
实施例4
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂55份、改性玻璃纤维24份、改性膨胀玻化微珠10份、木质素磺酸钠7份、助剂 4份；其中，改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳 纳米管得到的，改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；另外，上述的 助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.5份、抗氧剂0.2份、无卤阻燃剂0.3份、增 韧剂3份，其中，偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂，增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝 共聚物。
上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合8min后， 由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料，其中双螺杆挤出机的转速为500转/分，挤出温度为270℃。
实施例5
一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂60份、改性玻璃纤维22份、改性膨胀玻化微珠9份、木质素磺酸钠6份、助剂 3份；其中，改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳 纳米管得到的，改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；另外，上述的 助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.5份、抗氧剂0.1份、无卤阻燃剂0.2份、增 韧剂2.2份，其中，偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂，增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接 枝共聚物。
上述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法，具体的包括以下步骤：
(1)先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
(2)然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合8min后， 由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
(3)接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠 和改性玻璃纤维；
(4)最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料，其中双螺杆挤出机的转速为500转/分，挤出温度为270℃。
对比例1
将改性玻璃纤维替换成未经改性的玻璃纤维，其他组分及其含量和制备方法与实施例5相同。
对比例2
除不含有木质素磺酸钠组分，其他组分及其含量和制备方法与实施例6相同。
对比例3
除不含有改性膨胀玻化微珠组分，其他组分及其含量和制备方法与实施例6相同。
将上述实施例1-5和对比例1-3制得的PCT工程塑料与现有的PCT产品进行拉伸强度 (ASTM D368)、弯曲强度(ASTM D790)、冲击强度(ASTM D256)、热变形温度(ASTM D648)以及防火等级(UL-94)等性能的对比。其中，检测对比结果如下表1：
表1
Figure BDA0001887513200000071
由上表1的检测结果可以看出，按照本发明提供的实施例1-5的技术方案制得的PCT 工程塑料拥有良好阻燃性以及耐热性的同时，还具有高拉伸强度、高弯曲强度以及高冲击 强度的特点。相比对现有的PCT产品，本发明的PCT工程塑料的耐热性、阻燃性以及机械 性能和强度均较好。
从对比例1和实施例5的测试结果可以看出，本发明通过加入经纳米二氧化钛和碳纳 米管改性的玻璃纤维，可以显著提升PCT工程塑料的强度，以及在一定程度上也能提升PCT 工程塑料的耐热性，其效果要明显优于未经改性的玻璃纤维。
另外，从对比例2-3和实施例5的测试结果可以看出，本发明通过加入改性膨胀玻化 微珠组分，在木质素磺酸钠等组分的协同作用下，不仅可以显著提升PCT工程塑料的阻燃 性，而且还可以提高PCT工程塑料的耐热性和强度等性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高强度阻燃PCT工程塑料，以PCT树脂为基体，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂40-75份、改性玻璃纤维15-30份、改性膨胀玻化微珠6-12份、木质素磺酸钠3-8份、助剂1-10份；所述的改性玻璃纤维是通过静电吸附技术在玻璃纤维的表面包覆纳米二氧化钛和碳纳米管得到的；所述的改性膨胀玻化微珠为有机硅表面活性剂改性膨胀玻化微珠；
所述高强度阻燃PCT工程塑料的制备方法包括以下步骤：
（1）先按上述重量份进行PCT树脂、改性玻璃纤维、改性膨胀玻化微珠、木质素磺酸钠和助剂的配料，备用；
（2）然后将配好料的PCT树脂、木质素磺酸钠和助剂用三维混料机进行混合5-10min后，由双螺杆挤出机的第一段筒体加入；
（3）接着在双螺杆挤出机的第四段筒体先后加入上述已经配好的改性膨胀玻化微珠和改性玻璃纤维；
（4）最后将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，即可得到所述的高强度阻燃PCT工程塑料。
2.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂55-65份、改性玻璃纤维20-24份、改性膨胀玻化微珠8-10份、木质素磺酸钠5-7份、助剂2-4份。
3.根据权利要求2所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：PCT树脂60份、改性玻璃纤维22份、改性膨胀玻化微珠9份、木质素磺酸钠6份、助剂3份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，所述的助剂包括以下按照重量份计的组分：偶联剂0.3-1份、抗氧剂0.2-0.5份、无卤阻燃剂0-3份、增韧剂0.5-9份。
5.根据权利要求4所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，所述的偶联剂为聚醚改性硅烷偶联剂。
6.根据权利要求4所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，所述的增韧剂为聚烯烃与丙烯酸酯单体的接枝共聚物。
7.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃PCT工程塑料，其特征在于，所述步骤（4）双螺杆挤出机的转速为300-600转/分，挤出温度为250-290℃。
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