CN111234471A - 一种低线性热膨胀系数的pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低线性热膨胀系数的PBT复合材料及其制备方法，其由PBT、增强玻纤、改性碳纳米管、成核剂、抗氧剂、润滑剂，经混合、挤出制备而成。本发明利用增强玻纤提高复合材料的强度、刚性，同时采用改性碳纳米管改进PBT基料与玻纤产品的结合力度，提高复合材料的韧性，另外通过添加成核剂，改善PBT增强玻纤的各向异性，降低产品的后收缩性，提高产品的同轴率，使材料广泛应用于家电、电子电器产品的泵、阀体连接件等方面。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种低线性热膨胀系数的PBT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)，是一种综合性能优异的结晶性聚合物。但由于PBT收缩率大、脆性大、缺口冲击强度低等缺点，而限制了其使用。
市场上已有使用玻璃纤维增强PBT的产品，以求改善该材料的刚性及韧性。然而，PBT基体材料与玻纤之间的相容性问题，导致其改善效果有限。而且玻纤的加入，使得注塑产品的各向异性明显，使得其制备的如一些泵体、阀体转接头等圆形结构产品的同轴率不够，导致产品安装困难。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于工业化批量生产用于低线性热膨胀系数的PBT复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：PBT55-90份、增强玻纤5-25份、改性碳纳米管3-15份、成核剂0.2-1份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份。
进一步方案，所述PBT的熔融指数在250℃/2.16Kg条件下大于20g/10min，在拉伸速度为50mm/min情况下的拉伸强度大于45MPa。
所述的增强玻纤为直径为10-16um的无碱连续玻纤或短切玻纤。
所述的改性碳纳米管是指将碳纳米管经偶联剂表面处理所得。
优选的，将KH570加入有机溶剂中配成质量浓度为1-5％溶液，然后加入碳纳米管超声分散0.5-3h，再静置3-7h，最后将离心分离物在80-120℃下干燥得改性碳纳米管。
所述成核剂为羧酸盐类成核剂HPN-68L。
所述抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的至少一种。
所述的润滑剂是以乙撑双硬脂酸酰胺为基料，在催化剂的作用下，含有极性的反应性单体与乙撑双硬脂酸酰胺反应形成BAB型共聚物。如苏州兴泰国光化生产的TAF。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种低线性热膨胀系数的PBT复合材料的制备方法，将PBT于120～140℃下干燥3～6h，然后按重量份，将PBT、改性碳纳米管、成核剂、抗氧剂与润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将增强玻纤经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，挤出机的转速为180～400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
本发明的有益效果有：
1、本发明采用增强玻纤来增强PBT，并同时加入改性碳纳米管，利用高度分散的碳纳米管材料充当增强玻纤与PBT基材的连接桥梁，形成多维网络结构，增强玻纤与PBT基体之间形成一个牢固界面层。从而在PBT复合材料受到冲击时，能量传递范围更广、更分散，使PBT复合材料的抗冲击能力更高。
2、本发明加入能改善材料热变形温度和收缩率的羧酸盐类成核剂HPN-68L来降低材料的线性热膨胀系数，从而弱化复合材料的各向异性，使注塑产品垂直方向与流动方向的收缩率相当。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
本发明中各组分的型号如下：
其中所用PBT为PBT-1100-211M、PBT-L10XM、PBT-TH6080、PBT-L08XM；是经120～140℃下干燥3～6h所得的干燥料。
所用玻纤为ER14-1000-988A、玻纤3786；
所用改性碳纳米管是将碳纳米管加入质量浓度为1-5％的KH570溶液中，超声分散1h后静置5h，然后离心分离物在90℃下干燥制得。
所用成核剂为美林肯羧酸盐类成核剂HPN-68L；
所用抗氧剂为1790、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP；
所述的润滑剂选为苏州兴泰国光化生产的TAF，其是以乙撑双硬脂酸酰胺为基料，在催化剂的作用下，含有极性的反应性单体与乙撑双硬脂酸酰胺反应形成BAB型共聚物。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按重量配比分别称取55份干燥的PBT-1100-211M、15份改性碳纳米管、1份成核剂、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将25份玻纤ER14-1000-988A经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃、主机转速为180rpm，真空度为-0.03MPa。
实施例2
按重量配比分别称取90份干燥的PBT-L08XM、3份改性碳纳米管、0.2份成核剂、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168，0.2份润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将5份玻纤3786经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃、主机转速为200rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例3
按重量配比分别称取70份干燥的PBT-TH6080、10份改性碳纳米管、0.6份成核剂、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将15份玻纤ER14-1000-988A经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例4
按重量配比分别称取30份干燥的PBT-L10XM、40份干燥的PBT-TH6080、10份改性碳纳米管、0.6份成核剂、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将15份玻纤ER14-1000-988A经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
对比例1
按重量配比分别称取40份干燥的PBT-L10XM、40份干燥的PBT-TH6080、0.6份成核剂、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.2份偶联剂KH550、0.4份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，最后加入挤出机，同时将5份玻纤-3786经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
对比例2
按重量配比分别称取30份干燥的PBT-L10XM、40份干燥的PBT-TH6080、10份改性碳纳米管、0.1份抗氧剂1076、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.2份偶联剂KH550、0.4份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，最后加入挤出机，同时将15份玻纤ER14-1000-988A经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
实施例1-4和对比例1、2制备的复合材料的测试数据如下表所示：
备注：上表中悬臂梁缺口冲击依据ASTM D256测试；线性热膨胀系数依据ASTME831测试；收缩率依据ASTM D955测试。
本发明实施例1-4制备的PBT复合材料与对1相比，由于本发明中添加有改性碳纳米管，所以使制备的复合材料的冲击韧性有明显提升；本发明实施例1-4与对2相比，由于本发明材料中有成核剂HPN-68L的加入，使得材料在垂直方向与流动方向的收缩率相当，最终使得经其制成的注塑泵、阀体连接件的同轴率更高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：PBT 55-90份、增强玻纤5-25份、改性碳纳米管3-15份、成核剂0.2-1份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述PBT的熔融指数在250℃/2.16Kg条件下大于20g/10min，在拉伸速度为50mm/min情况下的拉伸强度大于45MPa。
3.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述的增强玻纤为直径为10-16um的无碱连续玻纤或短切玻纤。
4.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述的改性碳纳米管是指将碳纳米管经偶联剂表面处理所得。
5.根据权利要求4所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：将KH570加入有机溶剂中配成质量浓度为1-5%溶液，然后加入碳纳米管超声分散0.5-3h，再静置3-7h，最后将离心分离物在80-120℃下干燥得改性碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述成核剂为羧酸盐类成核剂HPN-68L。
7.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料，其特征在于：所述的润滑剂是以乙撑双硬脂酸酰胺为基料，在催化剂的作用下，含有极性的反应性单体与乙撑双硬脂酸酰胺反应形成BAB型共聚物。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的低线性热膨胀系数的PBT复合材料的方法，其特征在于：将PBT于120~140℃下干燥3~6h，然后按重量份，将PBT、改性碳纳米管、成核剂、抗氧剂与润滑剂一起加入高混机中混合均匀；最后加入挤出机，同时将增强玻纤经玻纤口加入挤出机，经挤出机熔融挤出后造粒，即得复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为180℃、200℃、220℃、225℃、225℃、230℃，挤出机的转速为180～400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
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