CN109836783A - 一种抗静电玻纤增强pbt/asa复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料及其制备方法，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20~30份，ASA树脂：15~25份，玻璃纤维：10~20份，相容剂：5~10份，抗氧剂：1~5份，分散剂：1~5份，抗静电剂：1~5份，液体助剂：1~5份。所述复合材料将保证具有强度高、电性能好、尺寸稳定、耐热性好、吸水率低和易于成型加工的优良性能的前提条件下，提高其抗静电性能，为PBT/ASA塑料合金的应用带来更大的利润空间。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体地，涉及一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种具有强度高、电性能好、尺寸稳定、耐热性好、吸水率低和易于成型加工等特点的工程材料，广泛应用于汽车、电子电器以及机械制造行业，目前已成为第五大工程塑料。
然而，PBT树脂的缺口冲击强度较低，成型收缩较大，这些问题，在一定程度上限制了PBT树脂在某些领域的发展应用。
ASA的引入使得合金具有优异的力学性能、尺寸稳定性耐化学品性、耐候性等，扩展了PBT在材料行业的应用。
由于纯PBT的体积电阻率在1013Ω·cm左右，属于绝缘材料，由此带来的安全问题给PBT/ASA的合金加工带来了很多麻烦。
由于塑料行业利润日渐趋低，以及社会用工成本的上涨，在保证上述性能不变的情况，急需一种可避免有效避免这些生产过程中的安全问题的材料。
对于PBT/ASA复合材料，公开号为CN104098878B的中国专利公开了一种高刚性耐候PBT/ASA合金，属于高分子材料技术领域。其组成成份以及按重量份配比为：PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂40～50份、ASA丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物10～20份、聚酯类高强度短玻璃纤维30～45份、金属钝化剂0.01～0.1份，纳米硫化锌0.5～2份、抗氧剂1010：0.02～0.05份、抗氧剂168：0.02～0.05份、热稳定剂0.5～2份、增韧相容剂1～3份、润滑剂0.5～2份。本产品不仅具有优异的力学性能，同时具有高刚性耐候特点。然而，该专利所提供的复合材料，抗静电效果不理想。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料及其制备方法，所述复合材料将保证具有强度高、电性能好、尺寸稳定、耐热性好、吸水率低和易于成型加工的优良性能的前提条件下，提高其抗静电性能，为PBT/ASA塑料合金的应用带来更大的利润空间。
一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20～30份，ASA树脂：15～25份，玻璃纤维：10～20份，相容剂：5～10份，抗氧剂：1～5份，分散剂：1～5份，抗静电剂：1～5份，液体助剂：1～5份。
进一步地，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25～30份，ASA树脂：15～20份，玻璃纤维：10～15份，相容剂：5～8份，抗氧剂：1～3份，分散剂：3～5份，抗静电剂：1～4份，液体助剂：1～3份。
进一步地，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25份，ASA树脂：20份，玻璃纤维：15份，相容剂：7份，抗氧剂：3份，分散剂：4份，抗静电剂：2份，液体助剂：3份。
进一步地，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯黏度为0.86～1.05。
进一步地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
进一步地，所述抗静电剂为抗静电剂SN、抗静电剂LS或抗静电剂SP。
进一步地，所述玻璃纤维为单丝直径13um的无碱玻璃纤维。
进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010；所述液体助剂为白油、液体石蜡或硅油。
同时，本发明还提供一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、ASA树脂、相容剂、抗氧剂以及分散剂加入搅拌釜中，加入液体助剂，在1200～1400转/分的转速下搅拌10～15分钟，加入抗静电剂，在1000～1200转/分的转速下搅拌15～20分钟，混合均匀，得混合物料；
2)将混合物料加入双螺杆挤出机，从双螺杆挤出机的第一真空口处手动加入玻璃纤维，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在220～240℃，挤出，调节双螺杆挤出机主机转速与喂料转速配比至，调节玻璃纤维含量，控制玻璃纤维含量；
3)拉条，水冷，切粒，得到所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料。
本发明的有益效果在于：
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料性能与市场同类产品相当，但抗静电性和外观效果明显高于同类产品，在满足机械性能情况下抗静电性有所提高，适用于要求较高的汽车配件的设计。
综合物理性能好，能够基本取代国外同类产品，具有广阔的市场空间。
原材料选择特性黏度在0.86～1.05的中低黏度PBT树脂，保证材料具有足够的流动性，易于注塑加工。该款树脂具有低的端羧基浓度，低含水量，使得材料加工过程不易发生湿热降解，保证了材料的力学性能。
玻纤选用单丝直径13um的无碱玻璃纤维，该款纤维单丝直径小，剪切后玻纤长径比高，其表面经过特殊偶联剂严格处理，使得其与树脂结合性高，充分提高了材料机械性能。此玻纤还具有优异的抗水解性，减少了材料的湿热降解。很好的保持了材料的力学性能。
相容剂是借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。相容剂可分为两类，即非反应型相容剂和反应型相容剂。1、非反应型相容剂非反应型相容剂是目前比较通用相容剂。在不相容的高分子体系中通过添加非反应型相容剂而实现相容化的方法，在高分子合金技术中是最常见的。非反应型相容剂一般为共聚物，可以是嵌段共聚物，也可以是接枝共聚物或无规共聚物。2、反应型相容剂反应型相容剂是一种同非极性高分子主链Pc及活性基团(如羟基、环氧基组成，多为无规的)组成的聚合物。
市场上的抗静电剂有两种类型：1、阳离子型抗静电剂阳离子抗静电剂只要是一些铵盐、季铵盐及烷基咪唑啉及其盐类，其中以季铵盐在塑料中应用最多。它静电消除效果好，对塑料具有很强大的吸附力。显著的缺点是耐热性较差，易发生热分解。常见的此类抗静电剂有抗静电剂SN、抗静电剂LS、抗静电剂SP等；2、非离子型抗静电剂非离子抗静电剂热稳定性好，耐老化，常用作塑料的内部抗静电剂及纤维外部抗静电剂，主要品种有多元醇、多元醇脂、醇或烷基酚的环氧乙烷加成物、胺和酰胺的环氧乙烷加成物等。
要生产出抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，工艺显得尤为重要。首先拌料过程通过特殊工艺保证阻燃剂充分分散。通过多次实验，选择一组适合此款材料的螺杆组合，剪切强度适中，即保证物料充分塑化，又使玻纤保持合适的长度。减少剪切热使抗静电剂分解的风险。
采用同向双螺杆挤出机，高扭矩，高控温精度，保证了挤出的传动力和物料的稳定。双真空系统能有效抽走体系中的有害物质，减少对物性的损害。
综上所述，通过对原材料及助剂的创新选择，工艺的创新，生产出了一款抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，明显优于市场同类产品。
具体实施方式
本发明所述的一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20～30份，ASA树脂：15～25份，玻璃纤维：10～20份，相容剂：5～10份，抗氧剂：1～5份，分散剂：1～5份，抗静电剂：1～5份，液体助剂：1～5份。
进一步地，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25～30份，ASA树脂：15～20份，玻璃纤维：10～15份，相容剂：5～8份，抗氧剂：1～3份，分散剂：3～5份，抗静电剂：1～4份，液体助剂：1～3份。
进一步地，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25份，ASA树脂：20份，玻璃纤维：15份，相容剂：7份，抗氧剂：3份，分散剂：4份，抗静电剂：2份，液体助剂：3份。
进一步地，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯黏度为0.86～1.05。
进一步地，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
进一步地，所述抗静电剂为抗静电剂SN、抗静电剂LS或抗静电剂SP。
进一步地，所述玻璃纤维为单丝直径13um的无碱玻璃纤维。
进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010；所述液体助剂为白油、液体石蜡或硅油。
同时，本发明还提供一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、ASA树脂、相容剂、抗氧剂以及分散剂加入搅拌釜中，加入液体助剂，在1200～1400转/分的转速下搅拌10～15分钟，加入抗静电剂，在1000～1200转/分的转速下搅拌15～20分钟，混合均匀，得混合物料；
2)将混合物料加入双螺杆挤出机，从双螺杆挤出机的第一真空口处手动加入玻璃纤维，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在220～240℃，挤出，调节双螺杆挤出机主机转速与喂料转速配比至，调节玻璃纤维含量，控制玻璃纤维含量；
3)拉条，水冷，切粒，得到所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料。
所制得的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料性能参数参见表1。
表1
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | ≥8KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | ≥110MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | ≥175MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | ≥8500MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | ≥205℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | ≤10<sup>13</sup>Ω·cm |
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料成本大约为2万元，研发成功后月销售额大约为100万元，预计利润20万元。一年按12个月计算，可实现利润240万元。
实施例1
所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25份，ASA树脂：20份，玻璃纤维：15份，相容剂：7份，抗氧剂：3份，分散剂：4份，抗静电剂：2份，液体助剂：3份。
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的性能参数如表2所示。
表2
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | 15KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | 120MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 180MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 8600MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | 210℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | 10<sup>13</sup>Ω·cm |
实施例2
所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：30份，ASA树脂：25份，玻璃纤维：10份，相容剂：5份，抗氧剂：5份，分散剂：1份，抗静电剂：1份，液体助剂：5份。
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的性能参数如表3所示。
表3
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | 10KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | 118MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 178MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 8550MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | 208℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | 0.8×10<sup>13</sup>Ω·cm |
实施例3
所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20份，ASA树脂：15份，玻璃纤维：20份，相容剂：10份，抗氧剂：1份，分散剂：5份，抗静电剂：5份，液体助剂：1份。
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的性能参数如表4所示。
表4
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | 13KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | 113MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 175MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 8580MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | 207℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | 0.6×10<sup>13</sup>Ω·cm |
实施例4
所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：23份，ASA树脂：18份，玻璃纤维：18份，相容剂：8份，抗氧剂：4份，分散剂：2份，抗静电剂：2份，液体助剂：4份。
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的性能参数如表5所示。
表5
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | 10KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | 118MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 177MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 8580MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | 206℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | 0.7×10<sup>13</sup>Ω·cm |
实施例5
所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：28份，ASA树脂：23份，玻璃纤维：13份，相容剂：6份，抗氧剂：2份，分散剂：4份，抗静电剂：4份，液体助剂：2份。
所述抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的性能参数如表6所示。
表6
| 测试项目 | 测试标准 | 测试条件 | 材料要求 |
| 简支梁缺口冲击强度 | ISO 179-1eA | 23℃ | 8KJ/m<sup>2</sup> |
| 拉伸强度 | ISO 527 | 23℃，50mm/min | 110MPa |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 175MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 23℃，2mm/min | 8590MPa |
| 热变形温度 | ISO 75 | 1.80MPa | 205℃ |
| 体积电阻率 | GB/T1410-2006 | 0.6×10<sup>13</sup>Ω·cm |
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (10)
1.一种抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：20~30份，ASA树脂：15~25份，玻璃纤维：10~20份，相容剂：5~10份，抗氧剂：1~5份，分散剂：1~5份，抗静电剂：1~5份，液体助剂：1~5份。
2.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25~30份，ASA树脂：15~20份，玻璃纤维：10~15份，相容剂：5~8份，抗氧剂：1~3份，分散剂：3~5份，抗静电剂：1~4份，液体助剂：1~3份。
3.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下重量份的成分：聚对苯二甲酸丁二醇酯：25份，ASA树脂：20份，玻璃纤维：15份，相容剂：7份，抗氧剂：3份，分散剂：4份，抗静电剂：2份，液体助剂：3份。
4.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯黏度为0.86~1.05。
5.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述相容剂为乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规三元共聚物。
6.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述抗静电剂为抗静电剂SN、抗静电剂LS或抗静电剂SP。
7.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为单丝直径13um的无碱玻璃纤维。
8.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。
9.根据权利要求1所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料，其特征在于，抗氧剂为抗氧剂1010；所述液体助剂为白油、液体石蜡或硅油。
10.一种如权利要求1~9中任一项所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)按照配比，将所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、ASA树脂、相容剂、抗氧剂以及分散剂加入搅拌釜中，加入液体助剂，在1200~1400转/分的转速下搅拌10~15分钟，加入抗静电剂，在1000~1200转/分的转速下搅拌15~20分钟，混合均匀，得混合物料；
2)将混合物料加入双螺杆挤出机，从双螺杆挤出机的第一真空口处手动加入玻璃纤维，所述双螺杆挤出机的料筒温度控制在220~240℃，挤出，调节双螺杆挤出机主机转速与喂料转速配比至，调节玻璃纤维含量，控制玻璃纤维含量；
3)拉条，水冷，切粒，得到所述的抗静电玻纤增强PBT/ASA复合材料。
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