CN109929224A - 一种耐老化的pct复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种耐老化的pct复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种耐老化的PCT复合材料及其制备方法,该PCT复合材料包括如下重量份的原料:聚对苯二甲酸1,4‑环己烷二甲醇酯30‑50份、聚四氟乙烯10‑15份、聚氯乙烯3‑8份、玻璃纤维3‑5份、抗老化助剂5‑8份、二甲基硅油2‑6份、偶联剂3‑7份、阻燃剂0.5‑2份和润滑剂1‑2份。本发明的PCT复合材料具有较佳的拉伸强度、韧性、尺寸稳定性等性能,通过PTFE、PVC与PCT相容交联聚合,提高PCT复合材料的耐老化性和化学稳定性,同时通过抗老化助剂提高PCT复合材料的耐热氧化性、耐光氧化性、耐紫外辐射等性能,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种耐老化的PCT复合材料及其制备方法。
背景技术
PCT(聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯)是一种耐高温、半结晶型的热塑性塑料耐高温、半结晶型的热塑性塑料,主要用途是电子/电气和汽车方面,而其中,用于电子/电气方面的主要有印刷电路板器件、接插件、插座、开关、片连接件、内存卡部件、针形接插件等制品。
但是,目前应用于电子/电气方面的聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)的耐热性、热稳定性和耐老化性均较低,在较为恶劣的应用环境下,容易出现开裂、硬化等老化现象,降低了保护力度和使用寿命,需对PPA材料进行性能改性,提高制品的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种耐老化的PCT复合材料,该PCT复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐高温性和抗冲击性等性能,通过聚四氟乙烯、聚氯乙烯与PCT相容交联聚合,提高PCT复合材料的耐老化性和化学稳定性,同时通过抗老化助剂提高PCT复合材料的耐热氧化性、耐光氧化性、耐紫外辐射等性能,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,使制得的PCT复合材料具有较佳的耐老化性能,加工成型性能好,成本低,使用价值高,利用其制得的工件具有优异的耐候性、耐老化性和化学稳定性。
本发明的另一目的在于提供一种耐老化的PCT复合材料的制备工艺,该制备工艺操作控制方便,质量稳定,生产效率高,生产成本低,适合大规模工业化生产,并通过严格控制各步骤的温度参数,能使制得的PCT复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐候性、抗冲击性、耐老化性和化学稳定性等性能,使用范围广。
本发明的再一目的在于提供一种耐老化的PCT工件,该工件利用上述耐老化PCT复合材料,耐老化性佳,能有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,化学性质稳定,耐候性好,并具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性和抗冲击性等性能,质量稳定。
本发明的目的通过下述技术方案实现:一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
本发明的PCT复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐高温性和抗冲击性等性能,通过聚四氟乙烯、聚氯乙烯与PCT相容交联聚合,提高PCT复合材料的耐老化性和化学稳定性,同时通过抗老化助剂提高PCT复合材料的耐热氧化性、耐光氧化性、耐紫外辐射等性能,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,使制得的PCT复合材料具有较佳的耐老化性能,加工成型性能好,成本低,使用价值高,利用其制得的工件具有优异的耐候性、耐老化性和化学稳定性。
其中,采用的聚四氟乙烯具有极佳的耐化学腐蚀性能,在浓硫酸、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,稳定性高,且聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,耐辐射、低渗透性,长期暴露于大气中,表面及本身性能均保持不变,具有优异的耐候性和耐老化性,其与聚氯乙烯、PCT相交联作用,能显著提高PCT复合材料的耐老化性、耐候性和稳定性,另外,聚四氟乙烯的表面摩擦系数较低,润滑性佳,表面张力小,不粘附任何物质,能有效提高PCT复合材料中各物料的分散性,避免物料的团聚。
而采用的聚氯乙烯(PVC)具有较佳的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击能力,机械性能优异,且耐酸碱力强,耐腐蚀,化学稳定性好,另外,PVC在PCT复合材料燃烧的过程中分解产生的HCl气体可以隔绝氧气,阻止复合材料燃烧,同时PVC脱氯能吸收大量的热,从而降低PCT复合材料的热释放速率与热释放总量,提高PVC复合材料的阻燃效果。
而采用的玻璃纤维具有较好的介电性和耐热性,能显著提高PCT复合材料的弯曲模量、强度、刚性等机械强度,并提高PCT复合材料的耐候性、耐热氧化性、耐光氧化性,进一步提高其耐老化性,同时,严格控制玻璃纤维的用量,能使PCT复合材料具有较佳的韧性,若用量过少,则PCT复合材料的强度、耐候性提升较少,若用量过多,则会降低PCT复合材料的韧性,脆性增加,容易损坏。
而采用的抗老化助剂可提高PCT复合材料的耐热稳定性和光稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,提高PCT复合材料的使用寿命;而采用的二甲基硅油分子间有较大距离,分子作用力比碳氢化合物强,具有优异的耐热氧化性和耐酸碱性,能提高PCT复合材料的耐老化性能,且表面张力小,抗剪切性能优良,能提高PCT复合材料的抗应力开裂性能,可塑性高,耐磨性好,并能提高PCT复合材料中各物料的分散性,促进复合的抗老化助剂的混合分散性,提高物料的流动性,有利于后续的挤出成型,同时润滑性能较佳,使得在后续加工过程中模压后易于脱模。
而采用的偶联剂,能促进PCT材料与聚四氟乙烯、聚氯乙烯的聚合交联作用,提高PCT复合材料的强度、弯曲模量、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等性能,改善物料在反应体系中的润湿性和分散性;采用的阻燃剂能提高PCT复合材料的阻燃防火性能;采用的润滑剂对PCT复合材料起到内部润滑和外部润滑的作用,提高了PCT复合材料的挤出成型性和加工性能。
优选的,所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数4-6:2-5:1-3:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2-3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1-2份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.5-1.0份铝酸三异丙酯。
本发明通过采用抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂复配组成的复合抗老化体系,并严格控制各混合比例,抗老化协同效应显著,可提高PCT复合材料的耐热稳定性和光稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,提高复合材料的使用寿命。其中光稳定剂、紫外线吸收剂复合使光稳定效果更好,而光屏蔽剂和光稳定剂并用可产生良好的抗光老化效果。
而本发明通过采用上述种类的偶联剂,能促进PCT材料与聚四氟乙烯、聚氯乙烯的聚合交联作用,提高PCT复合材料的强度、弯曲模量、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等性能,改善物料在反应体系中的润湿性和分散性;其中,采用的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂,能提高复合材料的机械性能,与玻璃纤维丙酮,能显著提高物料之间的粘合以及PCT复合材料的耐久性、耐老化性;采用的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯为钛酸酯偶联剂,能提高物料间的分散性,起到填料的作用,防止物料在体系中沉降,提高了PCT复合材料的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率及抗老化性;采用的铝酸三异丙酯为稀土铝酸酯偶联剂,与硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂三者丙酮,能显著提高其对PCT、PVC、PTFE的偶联聚合作用,活化复合材料体系中的各物料,进行改性,对在物料表面发生化学或物理化学作用生成一有机分子层,由亲水性变成亲有机性,与PCT、PVC、PTFE发生化学反应或形成缠结结构,增强了物料与PCT、PVC、PTFE之间的界面相容性,进而促进物料的分散性和相容性,并改善PCT复合材料的弯曲模量、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等机械强度,使产品吸水率降低,吸油量减少,填料分散匀均。
优选的,每份所述抗氧化剂包括3-5份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、10-12份抗氧化剂DLTP、1-3份对羟基苯甲醚和0.5-1.0份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为3-5:2-3:1-2组成的混合物。
本发明通过采用上述种类的抗氧化剂,能提高PCT复合材料的抗热氧化性、抗光氧化性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解,进一步提高其耐老化性,稳定性高,其中,采用的三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯能提高PCT物料在后续高温加工过程中的热稳定性,在抗氧化剂DLTP(硫代二丙酸双月桂酯)的辅助抗氧化作用下,避免PCT复合材料因后续高温加工而造成热老化降解,提高了PCT复合材料的耐老化性能;而采用的对羟基苯甲醚与抗氧剂CA组成的复合抗氧体系协同效应显著,且当羟基苯甲醚与抗氧剂CA按重量份数比为1-3:0.5-1.0时,体系的热稳定效果优异,可以显著提高PCT复合材料的耐热稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解。
而本发明通过采用上述种类的光稳定剂,能提高PCT复合材料对外界光照的协同稳定性,抑制复合材料的光老化降解,提高PCT复合材料的耐老化性;其中,采用的4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶为受阻型光稳定剂,能有效地捕获高分子材料在紫外线作用下产生的活性自由基,从而发挥光稳定作用,且具有较佳的耐热加工型,与抗氧化剂和紫外线吸收剂并用,具有优良的耐老化协同效应;采用的2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍对塑料制品和纤维制品的光稳定作用较佳,与紫外线吸收剂并用具有较佳的协同效应,进一步提高光稳定效能,同时在高温下与硫代酯类(抗氧化剂DLTP)辅助抗氧作用,提高PCT复合材料的光稳定作用和抗氧化作用,使其具有较佳的耐老化作用;采用的三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯为受阻类光稳定剂,可捕捉复合材料聚合物中降解所产生的活性自由基,分解氢过氧化物和传递激发态分子的能量等,起到抑制热氧化降解和光氧化降解的作用,兼有良好的抗热氧老化性能,且与PCT、PVC、PTFE三者的兼容性好,加工性能佳,能一定程度地提高复合材料的机械性能。
优选的,所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的至少一种;每份所述光屏蔽剂包括6-8份炭黑、3-4份TiO2和1-2份ZnO。
本发明通过采用上述种类的紫外线吸收剂,能吸收辐射在PCT复合材料表面的紫外线,并以能量转换形式,将吸收的能量以热能或无害的低能辐射释放出来或耗掉,进而防止复合材料中的发色基团吸收紫外线能量随之发生激发,产生自由基并引起复合材料的老化,提高PCT复合材料的耐老化性能;其中,采用的2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑能吸收270~380nm波长的紫外线,且不易被浓酸浓碱分解,与其他物料相容,提高PCT复合材料的抗紫外线吸收和耐酸碱腐蚀等性能,提高其耐老化性能;而采用的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮具有较佳的热稳定性,能吸收波长范围为280~340nm的紫外线,提高PCT复合材料的热稳定性和耐紫外吸收性能;采用的2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮能够强烈地吸收波长为240~340nm的紫外线,与2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍并用具有良好的协同效应,提高PCT复合材料的光稳定性;采用的2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑能强烈吸收波长为270~380nm的紫外线,化学稳定性好,挥发性极小,与PCT、PVC、PTFE的相容性好,与抗氧化剂并用具有显著的协同效应,能有效改善制品的热氧稳定性。
而本发明通过采用上述种类的光屏蔽剂,能吸收、反射紫外线,使得光在达到复合材料表面时就被吸收或反射,阻碍紫外线深入复合材料内部,从而有效抑制复合材料的老化;其中,采用的炭黑具有苯醌结构和多核芳烃结构,均能起到光屏蔽作用,而含有的苯酚基团又能起到抗氧化作用,能显著提高PCT复合材料的抗氧化作用和光稳定性,提高PCT复合材料的耐老化性能;而采用的TiO2和ZnO能对光进行反射,阻碍紫外线深入复合材料内部,抑制光对PCT复合材料的老化。
优选的,每份偶联剂包括2-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5-2.0份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和2-4份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.5-1份硬脂酸钙、1.5-2.0份硅酮粉和2-3份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
本发明通过采用上述种类的偶联剂,能促进PCT与PVC、PTFE的聚合交联作用,提高PCT复合材料的强度、弯曲模量、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度等性能,并改善物料在反应体系中的润湿性和分散性;其中,采用的γ-氨丙基三乙氧基硅烷含有两种不同的活性基团——氨基和乙氧基,提高了PCT与PVC、PTFE的偶联聚合作用,提高PCT材料的物料分散性和机械性能,并能提高PCT复合材料的抗压强度、剪切强度等物理力学性能,加工性能好;采用的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与玻璃纤维并用能显著提高PCT复合材料的机械强度和电气性能;采用的焦磷酸酯钛酸酯分子中含有一个烷氧基和三个长链分子结构单元,与其他物料相容作用时,烷氧基夺取物料表面的质子,形成化学键在,在物料表面上覆盖偶联剂的分子层,而另一端的三个长链分子结构单元可与PCT与PVC、PTFE的分子发生化学交联或物理缠绕,进而将其他物料与主体聚合物结合起来,提高复合材料的拉伸强度、伸长率和冲击强度,同时,焦磷酸酯钛酸酯能降低物料的表面能,提高各物料在聚合物表面的分散能力,促进体系的分散均匀性。
而本发明通过采用上述种类的润滑剂,能提高PCT复合材料的内部润滑性和外部润滑性,使其易于挤出成型,加工性能佳;其中,采用的硬脂酸钙能有效提高PVC中的内外润滑性,并提能改善复合材料的流动性,使其在后续的挤出成型过程中易于基础,不易产生开裂的现象;采用的硅酮粉能提高物料的互溶分散性,提高物料的混料效率,有效提高PCT复合材料的熔融速率和变形性,降低粘度,改善塑形,防止PCT复合材料在后续加工成工件过程中容易出现熔体爆裂的现象,进而造成工件的出现裂痕,容易老化,并降低PCT复合材料体系中物料的摩擦系数,提高爽滑性,减少加工能耗,提高生产效率,提高制得的PCT制品表面的光滑感、光泽度、耐磨性、耐腐蚀性和耐老化性;采用的N,N’-亚乙基双硬脂酰胺具有良好的内部和外部润滑作用,在制备PCT复合材料中能提高物料的挤出成型润滑性,并能提高PCT工件的加工脱模性。
优选的,所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为500-600℃、转速为800-1500rpm的条件下搅拌2-4h,然后降温至280-320℃,在压力为0.8-1.2kPa、转速为500-600rpm的条件下搅拌1-3h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
本发明通过采用上述操作步骤,控制方便,质量稳定,生产效率高,生产成本低,能使制得的二甲基硅油具有较佳的热稳定性和可塑性,能有效提高PCT材料的韧性、耐候性、物料分散性、相容性和抗应力开裂性能,进一步提高PCT材料的耐老化性。
其中,制备二甲基硅油的反应原理是在平衡化反应中Si-O-Si链的断开又重新连接的过程,环状硅氧烷(八甲基环四硅氧烷)中的Si-O-Si链开环聚合,同时六甲基二硅氧烷中的低分子硅氧烷与其进一步聚合成高分子硅氧烷,高分子硅氧烷又断裂成低分子的硅氧烷,则制得二甲基硅油。
而制备二甲基硅油过程中通过采用固体超强酸催化剂,能直接制得中性的平衡性反应产物,省去传统的中和、水洗、过滤工艺,反应结束后只需过滤操作便可实现与反应产物分离,过程便捷,无污染,且制得的二甲基硅油具有耐高温、耐水、稳定性高等性能。而若采用硫酸做催化剂,虽然催化活性较高,但是硫酸的用量较大,产物呈酸性,产物需要经过中和、水洗、过滤工艺,产品成本较高,且硫酸催化剂对设备的腐蚀较大;若采用KOH作为催化剂,虽然用量较少则能起到催化作用,但是催化过程中若中和剂和链终止剂的选用不当,会使得二甲基硅油产品容易氧化变黄,质量不稳定。
另外,在催化后降温,并严格控制搅拌的温度、压力和转速,能对反应后的物料进行脱低沸,去除体系中沸点较低的溶剂,提高二甲基硅油的纯度和质量,且脱低沸后进行真空蒸馏,对二甲基硅油进行进一步的提炼,提高其纯度。
优选的,所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为50-55:1:0.05-0.20,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/TiO2、SO4 2-/ZrO2、SO4 2-/Fe2O3中的一种。
本发明通过严格控制催化剂与原料间的混合比例,催化剂用量较少则能实现较佳的催化聚合反应,活性高,反应过程稳定,不产生副产物;而通过采用上述种类的固体超强酸催化剂,制得的二甲基硅油的粘度较高,比采用硫酸、KOH或大孔强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂作为催化剂制得的二甲基硅油粘度要高,进而高粘度的二甲基硅油能提高PCT材料各物料的分散性和相容性,促进其混合度,提高制品的质量。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现:一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为260-270℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为270-280℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
本发明通过上述步骤制备PCT复合材料,操作控制方便,质量稳定,生产效率高,生产成本低,适合大规模工业化生产,并通过严格控制各步骤的温度参数,能使制得的PPA复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐候性、抗冲击性、耐老化性和化学稳定性等性能,使用范围广。
其中,通过先利用偶联剂将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯三者相容,发生聚合交联作用,能提高复合材料的结构缠绕效果,提高其稳定性;同时利用二甲基硅油将阻燃剂和抗老化助剂各物料混合,利用二甲基硅油的低表面张力,促进物料的分散,使其后续混合至物料A中时能分散均匀,并利用二甲基硅油自身的耐热氧化性和耐酸碱性提高PCT复合材料的耐老化性能和抗剪切性能可塑性高,耐磨性好。最后在挤出的同时喂入玻璃纤维增强PCT复合材料的强度、韧性、尺寸稳定性、耐候性、抗冲击性、耐老化性和化学稳定性等性能。
优选的,所述步骤C中,保温的温度为280-290℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为305-315℃,二区温度为300-310℃,三区温度为295-305℃,四区温度为280-290℃,五区温度为280-290℃。
本发明通过严格控制挤出过程的各区温度,能使PCT复合材料挤出稳定,成型性好,不易出现开裂等现象,具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐高温性和抗冲击性等性能
本发明的再一目的通过下述技术方案实现:一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为295-305℃,模压的模具温度为40-60℃,注塑压力为70-130Bar。
本发明通过严格控制制备PCT工件的材料熔融温度、模压温度和注塑压力,能使制得的工件具有优异的抗热氧化性和抗光氧化性,使其不易老化降解,耐老化性能佳,并具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性和抗冲击性等性能,质量稳定。
本发明的有益效果在于:本发明的PCT复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐高温性和抗冲击性等性能,通过聚四氟乙烯、聚氯乙烯与PCT相容交联聚合,提高PCT复合材料的耐老化性和化学稳定性,同时通过抗老化助剂提高PCT复合材料的耐热氧化性、耐光氧化性、耐紫外辐射等性能,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,使制得的PCT复合材料具有较佳的耐老化性能,加工成型性能好,成本低,使用价值高,利用其制得的工件具有优异的耐候性、耐老化性和化学稳定性。
本发明耐老化的PCT复合材料的制备工艺,操作控制方便,质量稳定,生产效率高,生产成本低,适合大规模工业化生产,并通过严格控制各步骤的温度参数,能使制得的PCT复合材料具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性、耐候性、抗冲击性、耐老化性和化学稳定性等性能,使用范围广。
本发明耐老化的PCT工件,通过利用上述耐老化PCT复合材料之二比,耐老化性佳,能有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,化学性质稳定,耐候性好,并具有较佳的强度、韧性、尺寸稳定性和抗冲击性等性能,质量稳定。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数4:5:1:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.5份铝酸三异丙酯。
每份所述抗氧化剂包括3份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、10份抗氧化剂DLTP、1份对羟基苯甲醚和0.5份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为3:2:1组成的混合物。
所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑;每份所述光屏蔽剂包括6份炭黑、3份TiO2和1份ZnO。
每份偶联剂包括2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和2份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.5份硬脂酸钙、1.5份硅酮粉和2份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为500℃、转速为1500rpm的条件下搅拌2h,然后降温至280℃,在压力为0.8kPa、转速为600rpm的条件下搅拌1h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为50:1:0.05,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/Fe2O3。
一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为260℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为270℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
所述步骤C中,保温的温度为280℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为305℃,二区温度为300℃,三区温度为295℃,四区温度为280℃,五区温度为280℃。
一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为295℃,模压的模具温度为40℃,注塑压力为70Bar。
实施例2
一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数4.5:4:1.5:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2.2份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1.2份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.6份铝酸三异丙酯。
每份所述抗氧化剂包括3.5份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、10.5份抗氧化剂DLTP、1.5份对羟基苯甲醚和0.6份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为3.5:2.2:1.2组成的混合物。
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮;每份所述光屏蔽剂包括6.5份炭黑、3.2份TiO2和1.2份ZnO。
每份偶联剂包括2.2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.6份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和2.5份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.6份硬脂酸钙、1.6份硅酮粉和2.2份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为520℃、转速为1300rpm的条件下搅拌2.5h,然后降温至290℃,在压力为0.9kPa、转速为580rpm的条件下搅拌1.5h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为52:1:0.08,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/ZrO2。
一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为262℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为272℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
所述步骤C中,保温的温度为282℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为308℃,二区温度为302℃,三区温度为298℃,四区温度为282℃,五区温度为282℃。
一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为298℃,模压的模具温度为45℃,注塑压力为85Bar。
实施例3
一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数5:3.5:2:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1.5份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.8份铝酸三异丙酯。
每份所述抗氧化剂包括4份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、11份抗氧化剂DLTP、2份对羟基苯甲醚和0.8份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为5:2.5:1.5组成的混合物。
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮;每份所述光屏蔽剂包括7份炭黑、3.5份TiO2和1.5份ZnO。
每份偶联剂包括2.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.8份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.8份硬脂酸钙、1.8份硅酮粉和2.5份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为550℃、转速为1050rpm的条件下搅拌3h,然后降温至300℃,在压力为1.0kPa、转速为520rpm的条件下搅拌2h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为53:1:0.12,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/TiO2。
一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为265℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为275℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
所述步骤C中,保温的温度为285℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为310℃,二区温度为305℃,三区温度为300℃,四区温度为285℃,五区温度为285℃。
一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为300℃,模压的模具温度为50℃,注塑压力100Bar。
实施例4
一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数5.5:3:2.5:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2.8份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1.8份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.9份铝酸三异丙酯。
每份所述抗氧化剂包括4.5份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、11.5份抗氧化剂DLTP、2.5份对羟基苯甲醚和0.9份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为4.5:2.8:1.8组成的混合物。
所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑;每份所述光屏蔽剂包括7.5份炭黑、3.8份TiO2和1.8份ZnO。
每份偶联剂包括2.8份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.9份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3.5份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.9份硬脂酸钙、1.9份硅酮粉和2.8份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为580℃、转速为980rpm的条件下搅拌3.5h,然后降温至310℃,在压力为1.1kPa、转速为520rpm的条件下搅拌2.5h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为54:1:0.16,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/ZrO2。
一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为268℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为278℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
所述步骤C中,保温的温度为288℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为313℃,二区温度为308℃,三区温度为303℃,四区温度为288℃,五区温度为288℃。
一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为303℃,模压的模具温度为55℃,注塑压力为115Bar。
实施例5
一种耐老化的PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数6:2:3:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、2份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和1.0份铝酸三异丙酯。
每份所述抗氧化剂包括5份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、12份抗氧化剂DLTP、3份对羟基苯甲醚和1.0份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为5:3:2组成的混合物。
所述紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮;每份所述光屏蔽剂包括8份炭黑、4份TiO2和2份ZnO。
每份偶联剂包括3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、2.0份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和4份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括1份硬脂酸钙、2.0份硅酮粉和3份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为600℃、转速为800rpm的条件下搅拌4h,然后降温至320℃,在压力为1.2kPa、转速为500rpm的条件下搅拌3h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为55:1:0.20,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/Fe2O3。
一种如上所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为270℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为280℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
所述步骤C中,保温的温度为290℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为315℃,二区温度为310℃,三区温度为305℃,四区温度为290℃,五区温度为290℃。
一种耐老化的PCT工件,耐老化的PCT工件由上述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为305℃,模压的模具温度为60℃,注塑压力为130Bar。
对比例1
本对比例与上述实施例3的区别在于:
一种PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
对比例2
本对比例与上述实施例3的区别在于:
一种PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
对比例3
本对比例与上述实施例3的区别在于:
一种PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
对比例4
本对比例与上述实施例3的区别在于:
一种PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
对比例5
本对比例与上述实施例3的区别在于:
一种PCT复合材料,包括如下重量份的原料:
对比例6
本对比例与上述实施例3的区别在于:
所述抗老化助剂是由光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数3.5:2:1组成的混合物。
对比例7
本对比例与上述实施例3的区别在于:
所述抗老化助剂是由抗氧化剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数5:2:1组成的混合物。
将利用实施例1-5和对比例1-7的CTA复合材料制得的PCT工件进行弯曲模量、熔融指数、热变形温度、吸水率、尺寸收缩率等测试,测试结果如下表1所示:
表1实施例1-5和对比例1-7制得的PCT工件综合性能测试结果
由表1可知,本发明制得的PCT复合材料的弯曲模量达到7280-7341MPa,机械强度较佳,而吸水率为0.04-0.10,尺寸收缩率为0.4-0.9%,质量稳定,耐水、抗渗透腐蚀,同时,熔融指数达16-23g/10min,热变形温度达332-339℃,可耐330℃以上的高温,耐热性能佳,耐光热氧化,不易发生变形,受热不易变形或开裂受损,性能稳定;另外,阻燃等级均达到UL-94标准的V0等级。
将利用实施例1-5和对比例1-7的PCT复合材料制得的PCT工件进行热老化性能试验和光老化性能试验,记录试验后的拉伸强度变化;其中,热老化性能试验采用GB/T 7141-92《塑料热空气暴露试验方法》进行测试,并将测试结果记录于表2;而光老化试验采用人工紫外灯加速老化试验方法,将PCT工件置于光老化箱内,用紫外碳弧光照射,定时取样,以PCT工件开始脆化时为老化终止评价指标。试验温度为80℃,每间隔2小时取一组样品,进行拉伸强度测试,并将测试结果记录于表3。测试结果如下所示:
表2实施例1-5和对比例1-7制得的PCT工件经热老化试验后的拉伸强度测试结果
表3实施例1-5和对比例1-7制得的PCT工件经紫外光老化试验后的拉伸强度测试结果
由表2和表3可知,将采用实施例1-5和对比例1-7的PCT复合材料制得的PCT工件进行热老化试验和光老化试验后,每隔两小时测试试验后的PCT工件的抗拉伸强度,由PCT工件的抗拉伸强度来测定PCT工件的抗老化性。
实施例1-5中,热老化试验后的抗拉伸强度变化值为3-5MPa,光老化试验后抗拉伸强度变化值为2-4MPa,高温下(80℃,模拟工件在高温的运输箱中可能达到的最大温度值)的抗拉伸强度变化不大,说明本发明制得的PCT复合材料及工件具有优异的抗热氧化性和抗光氧化性,耐老化性能优异。
结合上述表1的机械性能和表2、表3的测试对比数据,将对比例1与实施例3对比可发现,对比例1的PCT复合材料中没有采用聚四氟乙烯,制得的PCT复合材料在拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率方面上均有所下降,而熔融指数和热变形温度则下降明显,而经过热老化试验和光老化试验后的抗拉伸强度变化值分别为9MPa和7MPa,与实施例3的抗拉伸强度变化值(变化值为3MPa)有所差距;说明本发明的PCT复合材料通过采用聚四氟乙烯,能提高弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率等机械性能,且不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,耐辐射、低渗透性,长期暴露于大气中,表面及本身性能均保持不变,具有优异的耐候性,能显著提高PCT复合材料的热稳定性和光稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,延长使用寿命;另外,聚四氟乙烯的表面摩擦系数较低,润滑性佳,表面张力小,不粘附任何物质,能有效提高PCT复合材料中各物料的分散性,避免物料的团聚。
而将对比例2与实施例3对比可发现,对比例2的PCT复合材料中没有采用聚氯乙烯,制得的PCT复合材料在拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率方面上均有所下降,而熔融指数和热变形温度则下降明显,且机械强度比对比例1的下降更明显,而经过热老化试验和光老化试验后的抗拉伸强度变化值分别为8MPa和5MPa,与实施例3的抗拉伸强度变化值(变化值为3MPa)有所差距;说明本发明的PCT复合材料通过采用聚氯乙烯能提高复合材料的拉伸强度、弯曲模量、抗冲击等性能,且耐酸碱力强,耐腐蚀,化学稳定性好,一定程度地提高PCT材料的耐老化性。
而将对比例3与实施例3对比可发现,对比例3的PCT复合材料中没有采用抗老化助剂,制得的PCT复合材料在拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率方面上均有所下降,但相比对比例1和对比例2的机械性能下降较少,而熔融指数和热变形温度则下降明显,说明本发明的抗老化助剂与聚四氟乙烯、聚氯乙烯相比,聚四氟乙烯、聚氯乙烯作为主体的聚合物,对机械性能和抗老化性能影响更为明显;另外,经过热老化试验和光老化试验后的抗拉伸强度变化值均为7MPa,与实施例3的抗拉伸强度变化值(变化值为3MPa)有所差距;说明本发明的PCT复合材料通过采用复配使用的抗老化助剂,可提高PCT复合材料的熔融指数和热变形温度等性能,具有较佳的耐热稳定性和光稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,提高PCT复合材料的使用寿命。
而将对比例4与实施例3对比可发现,对比例4的PCT复合材料中没有采用二甲基硅油,制得的PCT复合材料在拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率、熔融指数和热变形温度等性能上均有所下降,经过热老化试验和光老化试验后的抗拉伸强度变化值分别为6MPa和8MPa,与实施例3的抗拉伸强度变化值(变化值为3MPa)有所差距;说明本发明的PCT复合材料通过采用二甲基硅油,利用其较强的分子间作用力,提高PCT复合材料的耐热氧化性和耐酸碱性,进一步提高其耐老化性能,且表面张力小,抗剪切性能优良,能提高PCT复合材料的机械性能,可塑性高。
而将对比例5与实施例3对比可发现,对比例5的PCT复合材料中没有采用玻璃纤维,制得的PCT复合材料在熔融指数和热变形温度方面上均有所下降,而拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率则下降明显,而经过热老化试验和光老化试验后的抗拉伸强度变化值均为5MPa,与实施例3的抗拉伸强度变化值相比差距较小,说明本发明的PPA复合材料通过采用玻璃纤维,能一定程度提高PCT复合材料的耐候性、耐热氧化性、耐光氧化性,并能显著提高PCT复合材料的弯曲模量、强度、刚性等机械强度,且玻璃纤维与抗老化助剂相复合作用,能改善抗老化助剂的分散性,协同促进抗光热氧化性,提高PCT复合材料的抗冲击强度和耐老化性。
而将对比例6与实施例3对比可发现,对比例6的抗老化助剂没有采用抗氧化剂,对比例7与实施例3相比,对比例7的抗老化助剂没有采用光稳定性剂,制得的PCT复合材料在拉伸强度、弯曲模量、吸水率、尺寸收缩率均有所下降,而在熔融指数和热变形温度方面上则下降明显;另外,经过热老化试验后,对比例6和对比例7的抗拉伸强度变化值均为5MPa,经过光老化试验后,对比例6和对比例7的抗拉伸强度变化值均为5MPa;对比例6和对比例7的抗老化助剂明显说明,本发明的抗老化助剂通过采用抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂复配组成的复合抗老化体系,并严格控制各混合比例,抗老化协同效应显著,可提高PCT复合材料的耐热稳定性和光稳定性,有效抑制PCT复合材料的热老化降解和光老化降解,提高复合材料的使用寿命,而其中抗氧化剂能抑制复合材料的热老化降解和光老化降解,光稳定剂、紫外线吸收剂复合使光稳定效果更好,而光屏蔽剂和光稳定剂并用可产生良好的抗光老化效果。
另外,表2中实施例1-5在热老化试验初期(2-4h)的PCT复合材料拉伸强度有稍微增大或不变的现象,表3中实施例1-5在紫外光照初期(2h)时电缆保护管的拉伸强度也有稍微增大或不变的现象,将实施例1-5与对比例1、2相比,实施例1-5通过采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯与PCT复合材料进行交联聚合作用,制得的PCT复合材料在热老化试验和光老化试验的初期,由于聚四氟乙烯、聚氯乙烯两者的抗老化改性作用下,分子间同时发生交联和降解反应,且交联反应占优势,使试验初期PCT复合材料的拉伸强度出现持平不变或增大的现象,而随着试验时间的延长,降解反应逐渐强于交联反应导致PCT复合材料的拉伸强度下降,PCT复合材料逐渐呈现老化现象,这说明本发明采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯,有利于抑制及减缓PCT复合材料的老化,使PCT复合材料的抗老化性能更优异,提高其使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:包括如下重量份的原料:
2.根据权利要求1所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:所述抗老化助剂是由抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和光屏蔽剂以重量份数4-6:2-5:1-3:1组成的混合物;每份所述偶联剂包括2-3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、1-2份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯和0.5-1.0份铝酸三异丙酯。
3.根据权利要求1所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:每份所述抗氧化剂包括3-5份三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、10-12份抗氧化剂DLTP、1-3份对羟基苯甲醚和0.5-1.0份抗氧化剂CA;所述光稳定剂是由4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、2,2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和三(1,2,2,6,6-五甲哌啶基)亚磷酸酯以重量比为3-5:2-3:1-2组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:所述紫外线吸收剂为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑中的至少一种;每份所述光屏蔽剂包括6-8份炭黑、3-4份TiO2和1-2份ZnO。
5.根据权利要求1所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:每份偶联剂包括2-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5-2.0份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和2-4份焦磷酸酯钛酸酯;每份润滑剂包括0.5-1份硬脂酸钙、1.5-2.0份硅酮粉和2-3份N,N’-亚乙基双硬脂酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:所述二甲基硅油由如下步骤制得:
将八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂加入至反应装置中,在温度为500-600℃、转速为800-1500rpm的条件下搅拌2-4h,然后降温至280-320℃,在压力为0.8-1.2kPa、转速为500-600rpm的条件下搅拌1-3h,反应完毕后,过滤固体超强酸催化剂,将滤液进行真空蒸馏,制得二甲基硅油。
7.根据权利要求6所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:所述八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷和固体超强酸催化剂的混合重量比为50-55:1:0.05-0.20,所述固体超强酸催化剂为SO4 2-/TiO2、SO4 2-/ZrO2、SO4 2-/Fe2O3中的一种。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的耐老化的PCT复合材料的制备工艺,其特征在于:包括如下步骤:
A、按照重量份,将聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯和偶联剂混合分散,在温度为260-270℃下搅拌均匀,制得物料A;
B、按照重量份,将抗老化助剂、二甲基硅油和阻燃剂混合搅拌,制得物料B;
C、按照重量份,将润滑剂以及步骤B制得的物料B加入至步骤A制得的物料A中,在温度为270-280℃下搅拌均匀,制得物料C,保温备用;
D、将步骤C制得的物料C加入至挤出设备中,同时将玻璃纤维从挤出设备的侧入料口加入,进行混炼、挤出、造粒,制得耐老化的PCT复合材料。
9.根据权利要求8所述的一种耐老化的PCT复合材料,其特征在于:所述步骤C中,保温的温度为280-290℃;所述步骤D中,挤出设备的一区温度为305-315℃,二区温度为300-310℃,三区温度为295-305℃,四区温度为280-290℃,五区温度为280-290℃。
10.一种耐老化的PCT工件,其特征在于:耐老化的PCT工件由权利要求1-7中任一项所述的耐老化的PCT复合材料通过熔融、注塑模压成型制得,熔融的熔体温度为295-305℃,模压的模具温度为40-60℃,注塑压力为70-130Bar。
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