CN113248884A - 一种车用耐热改性pbt塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用耐热改性PBT塑料及其制备方法，具体涉及PBT复合材料技术领域，包括：PBT树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂、纳米填料和纤维填料。本发明可有效提高车用耐热改性PBT塑料中的耐热性能和高强度性能，避免改性PBT塑料在高温状态使用时发生损伤和变形；配方中的纳米填料相互配合对PBT塑料和纤维填料进行复合改性处理，可有效加强PBT塑料和纤维填料的改性性能和安全性能，保证PBT塑料和纤维填料的结构稳定性；配方中的纤维填料相互配合使用，可进一步加强PBT塑料的耐高温性能和结构强度，可对PBT塑料内部进行支撑，进一步保证PBT塑料的结构稳定性。

Description

一种车用耐热改性PBT塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及PBT复合材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种车用耐热改性PBT塑料及其制备方法。
背景技术
PBT塑料是指聚对苯二甲酸丁二醇酯为主体所构成的一类塑料。聚对苯二甲酸丁二醇酯，又名聚对苯二甲酸四次甲基酯，简称PBT。它是对苯二甲酸与1,4-丁二醇的缩聚物。PBT和PET一起被称为热塑性聚酯。PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。改性PBT在汽车领域中的具体应用包括：门锁系统、车镜、门把手、车灯框、保险杠、雨刷炳、连接器、保险丝盒、头灯挡板、门把手、点火系统、车灯插座、燃油泵和供应组件和气囊组件等。
改性PBT塑料在汽车车灯配件使用过程中，改性PBT塑料耐热性能不佳，在高温状态使用时容易发生损伤和变形。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种车用耐热改性PBT塑料及其制备方法。
一种车用耐热改性PBT塑料，按照重量百分比计算包括：53.60～56.40％的PBT树脂、2.54～2.96％的增韧剂、1.76～2.14％的相容剂、0.86～1.24％的抗氧化剂、1.33～1.57％的抗老化剂、8.56～9.34％的纳米填料，其余为纤维填料。
进一步的，所述纳米填料按照重量百分比计算包括：26.40～28.60％的纳米碳酸钙、22.50～23.10％的纳米氢氧化镁、21.50～22.10％的纳米碳化硅晶须，其余为纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：18.40～19.60％的碳纳米纤维、24.50～26.10％的聚酰亚胺纤维、23.50～24.10％的玄武岩纤维，其余为玻璃纤维。
进一步的，按照重量百分比计算包括：53.60％的PBT树脂、2.54％的增韧剂、1.76％的相容剂、0.86％的抗氧化剂、1.33％的抗老化剂、8.56％的纳米填料、31.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：26.40％的纳米碳酸钙、22.50％的纳米氢氧化镁、21.50％的纳米碳化硅晶须、29.60％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：18.40％的碳纳米纤维、24.50％的聚酰亚胺纤维、23.50％的玄武岩纤维、33.60％的玻璃纤维。
进一步的，按照重量百分比计算包括：56.40％的PBT树脂、2.96％的增韧剂、2.14％的相容剂、1.24％的抗氧化剂、1.57％的抗老化剂、9.34％的纳米填料、26.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：28.60％的纳米碳酸钙、23.10％的纳米氢氧化镁、22.10％的纳米碳化硅晶须、26.20％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.60％的碳纳米纤维、26.10％的聚酰亚胺纤维、24.10％的玄武岩纤维、30.20％的玻璃纤维。
进一步的，按照重量百分比计算包括：55.00％的PBT树脂、2.75％的增韧剂、1.95％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.45％的抗老化剂、8.95％的纳米填料、28.85％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：27.50％的纳米碳酸钙、22.80％的纳米氢氧化镁、21.80％的纳米碳化硅晶须、27.90％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.00％的碳纳米纤维、25.30％的聚酰亚胺纤维、23.80％的玄武岩纤维、31.90％的玻璃纤维。
进一步的，所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配。
本发明还提供一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PBT树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂、纳米填料和纤维填料；
步骤二：将步骤一中六分之五重量份的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理20～25分钟，得到复合改性PET混合料；
步骤三：将步骤一中的纤维填料和剩余的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理15～20分钟，得到复合改性纤维混合料；
步骤四：将步骤一中剩余的PET树脂和增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂进行混合搅拌处理，得到PET混合辅料；
步骤五：先将步骤二中制得的复合改性PET混合料加入到双螺杆挤出机中，然后将步骤四中制得的PET混合辅料加入到双螺杆挤出机中，最后将步骤三中制得的复合改性纤维混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到挤出料；
步骤六：对步骤五中制得的挤出料进行冷却、吸水、切粒、震动筛选、包装，得到车用耐热改性PBT塑料。
进一步的，在步骤二中，先对PET树脂和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
进一步的，在步骤三中，先对纤维填料和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
进一步的，在步骤六中，采用三重震动筛选设备对塑料进行震动筛选处理。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所制备出的车用耐热改性PBT塑料，可有效提高车用耐热改性PBT塑料中的耐热性能和高强度性能，避免改性PBT塑料在高温状态使用时发生损伤和变形；配方中的纳米填料可有效加强PBT塑料和纤维填料的改性性能和安全性能，保证PBT塑料和纤维填料的结构稳定性；配方中的纤维填料可有效加强PBT塑料的韧性和结构强度，可对PBT塑料内部进行支撑，进一步保证PBT塑料的结构稳定性；
2、本发明在制备车用耐热改性PBT塑料的过程中，纳米填料中的纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅晶须和纳米二氧化硅相互配合对PBT塑料和纤维填料进行复合改性处理，可进一步加强PBT塑料在高温状态下的安全性和稳定性，纤维填料中的碳纳米纤维、聚酰亚胺纤维和玄武岩纤维配合使用，可进一步加强PBT塑料的耐高温性能和结构强度。
具体实施方式
下面将结合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：
本发明提供了一种车用耐热改性PBT塑料，按照重量百分比计算包括：53.60％的PBT树脂、2.54％的增韧剂、1.76％的相容剂、0.86％的抗氧化剂、1.33％的抗老化剂、8.56％的纳米填料、31.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：26.40％的纳米碳酸钙、22.50％的纳米氢氧化镁、21.50％的纳米碳化硅晶须、29.60％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：18.40％的碳纳米纤维、24.50％的聚酰亚胺纤维、23.50％的玄武岩纤维、33.60％的玻璃纤维；
所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配；
本发明还提供一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PBT树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂、纳米填料和纤维填料；
步骤二：将步骤一中六分之五重量份的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理23分钟，得到复合改性PET混合料；
步骤三：将步骤一中的纤维填料和剩余的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理18分钟，得到复合改性纤维混合料；
步骤四：将步骤一中剩余的PET树脂和增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂进行混合搅拌处理，得到PET混合辅料；
步骤五：先将步骤二中制得的复合改性PET混合料加入到双螺杆挤出机中，然后将步骤四中制得的PET混合辅料加入到双螺杆挤出机中，最后将步骤三中制得的复合改性纤维混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到挤出料；
步骤六：对步骤五中制得的挤出料进行冷却、吸水、切粒、震动筛选、包装，得到车用耐热改性PBT塑料。
在步骤二中，先对PET树脂和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
在步骤三中，先对纤维填料和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
在步骤六中，采用三重震动筛选设备对塑料进行震动筛选处理。
实施例2：
与实施例1不同的是，按照重量百分比计算包括：56.40％的PBT树脂、2.96％的增韧剂、2.14％的相容剂、1.24％的抗氧化剂、1.57％的抗老化剂、9.34％的纳米填料、26.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：28.60％的纳米碳酸钙、23.10％的纳米氢氧化镁、22.10％的纳米碳化硅晶须、26.20％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.60％的碳纳米纤维、26.10％的聚酰亚胺纤维、24.10％的玄武岩纤维、30.20％的玻璃纤维。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，按照重量百分比计算包括：55.00％的PBT树脂、2.75％的增韧剂、1.95％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.45％的抗老化剂、8.95％的纳米填料、28.85％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：27.50％的纳米碳酸钙、22.80％的纳米氢氧化镁、21.80％的纳米碳化硅晶须、27.90％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.00％的碳纳米纤维、25.30％的聚酰亚胺纤维、23.80％的玄武岩纤维、31.90％的玻璃纤维。
分别取上述实施例1-3所制得的车用耐热改性PBT塑料与对照组一的车用耐热改性PBT塑料、对照组二的车用耐热改性PBT塑料、对照组三的车用耐热改性PBT塑料、对照组四的车用耐热改性PBT塑料、对照组五的车用耐热改性PBT塑料、对照组六的车用耐热改性PBT塑料和对照组七的车用耐热改性PBT塑料，对照组一的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无纳米碳酸钙，对照组二的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无纳米氢氧化镁，对照组三的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无纳米碳化硅晶须，对照组四的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无纳米二氧化硅，对照组五的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无碳纳米纤维，对照组六的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无聚酰亚胺纤维，对照组七的车用耐热改性PBT塑料与实施例相比无玄武岩纤维，分十组分别测试三个实施例中制备的车用耐热改性PBT塑料以及七个对照组的车用耐热改性PBT塑料，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表所示：
Figure BDA0003102956340000051
Figure BDA0003102956340000061
由表可知，当车用耐热改性PBT塑料的原料配比为：按照重量百分比计算包括：55.00％的PBT树脂、2.75％的增韧剂、1.95％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.45％的抗老化剂、8.95％的纳米填料、28.85％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：27.50％的纳米碳酸钙、22.80％的纳米氢氧化镁、21.80％的纳米碳化硅晶须、27.90％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.00％的碳纳米纤维、25.30％的聚酰亚胺纤维、23.80％的玄武岩纤维、31.90％的玻璃纤维时，可有效提高车用耐热改性PBT塑料中的耐热性能和高强度性能，避免改性PBT塑料在高温状态使用时发生损伤和变形；故实施例3为本发明的较佳实施方式，配方中的纳米填料可有效加强PBT塑料和纤维填料的改性性能和安全性能，保证PBT塑料和纤维填料的结构稳定性；配方中的纤维填料可有效加强PBT塑料的韧性和结构强度，可对PBT塑料内部进行支撑，进一步保证PBT塑料的结构稳定性；纳米填料中的纳米碳酸钙，纳米碳酸钙在PBT塑料和纤维填料中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可改善PBT塑料母料的流变性，提高其成型性，用作PBT塑料填料具有增韧补强的作用，提高PBT塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予PBT塑料滞热性，进而有效加强改性PBT塑料的结构强度；纳米填料中的纳米氢氧化镁，可在几乎不影响使用强度的情况下显著提高PBT塑料的阻燃、抑烟、防滴等性能；纳米填料中的纳米碳化硅晶须，有一定长径比的单晶纤维，具有相当好的抗高温性能和很高强度，可有效提高PBT塑料和纤维填料在高温状态下的结构强度和安全性能；纳米填料中的纳米二氧化硅，耐高温，表面面积大，粒径小；良好的分散性、悬浮性，振动液化性，具有很好的触变性，具有很好的补强和增稠作用，可有效加强PBT塑料和纤维填料的耐高温性能和安全性能；同时纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅晶须和纳米二氧化硅相互配合对PBT塑料和纤维填料进行复合改性处理，可进一步加强PBT塑料在高温状态下的安全性和稳定性；纤维填料中的碳纳米纤维，是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米炭材料，具有高的强度、质轻、导热性良好及高的导电性等特性，可有效加强PBT塑料的结构强度和安全性能；纤维填料中的聚酰亚胺纤维，同时具有非常优良的机械性能，耐高低温性能，自熄性能，耐辐射性能，以及优良的介电性能，耐腐蚀性能，升温相容性和低密度性，可有效加强PBT塑料的耐温变性能和结构强度；纤维填料中的玄武岩纤维，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，可有效加强PBT塑料的耐高温性能和结构强度；同时碳纳米纤维、聚酰亚胺纤维和玄武岩纤维配合使用，可进一步加强PBT塑料的耐高温性能和结构强度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：53.60～56.40％的PBT树脂、2.54～2.96％的增韧剂、1.76～2.14％的相容剂、0.86～1.24％的抗氧化剂、1.33～1.57％的抗老化剂、8.56～9.34％的纳米填料，其余为纤维填料。
2.根据权利要求1所述的一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：所述纳米填料按照重量百分比计算包括：26.40～28.60％的纳米碳酸钙、22.50～23.10％的纳米氢氧化镁、21.50～22.10％的纳米碳化硅晶须，其余为纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：18.40～19.60％的碳纳米纤维、24.50～26.10％的聚酰亚胺纤维、23.50～24.10％的玄武岩纤维，其余为玻璃纤维。
3.根据权利要求2所述的一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：53.60％的PBT树脂、2.54％的增韧剂、1.76％的相容剂、0.86％的抗氧化剂、1.33％的抗老化剂、8.56％的纳米填料、31.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：26.40％的纳米碳酸钙、22.50％的纳米氢氧化镁、21.50％的纳米碳化硅晶须、29.60％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：18.40％的碳纳米纤维、24.50％的聚酰亚胺纤维、23.50％的玄武岩纤维、33.60％的玻璃纤维。
4.根据权利要求2所述的一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：56.40％的PBT树脂、2.96％的增韧剂、2.14％的相容剂、1.24％的抗氧化剂、1.57％的抗老化剂、9.34％的纳米填料、26.35％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：28.60％的纳米碳酸钙、23.10％的纳米氢氧化镁、22.10％的纳米碳化硅晶须、26.20％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.60％的碳纳米纤维、26.10％的聚酰亚胺纤维、24.10％的玄武岩纤维、30.20％的玻璃纤维。
5.根据权利要求2所述的一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：55.00％的PBT树脂、2.75％的增韧剂、1.95％的相容剂、1.05％的抗氧化剂、1.45％的抗老化剂、8.95％的纳米填料、28.85％的纤维填料；所述纳米填料按照重量百分比计算包括：27.50％的纳米碳酸钙、22.80％的纳米氢氧化镁、21.80％的纳米碳化硅晶须、27.90％的纳米二氧化硅；所述纤维填料按照重量百分比计算包括：19.00％的碳纳米纤维、25.30％的聚酰亚胺纤维、23.80％的玄武岩纤维、31.90％的玻璃纤维。
6.根据权利要求2所述的一种车用耐热改性PBT塑料，其特征在于：所述增韧剂为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，所述抗氧化剂为对苯二酚、硫代双酚、二苯胺和对苯二胺中的一种或几种复配。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一：称取上述重量份的PBT树脂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂、纳米填料和纤维填料；
步骤二：将步骤一中六分之五重量份的PET树脂和二分之一重量份的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理20～25分钟，得到复合改性PET混合料；
步骤三：将步骤一中的纤维填料和剩余的纳米填料加入到超微气流粉碎机中，粉碎处理15～20分钟，得到复合改性纤维混合料；
步骤四：将步骤一中剩余的PET树脂和增韧剂、相容剂、抗氧化剂、抗老化剂进行混合搅拌处理，得到PET混合辅料；
步骤五：先将步骤二中制得的复合改性PET混合料加入到双螺杆挤出机中，然后将步骤四中制得的PET混合辅料加入到双螺杆挤出机中，最后将步骤三中制得的复合改性纤维混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到挤出料；
步骤六：对步骤五中制得的挤出料进行冷却、吸水、切粒、震动筛选、包装，得到车用耐热改性PBT塑料。
8.根据权利要求7所述的一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，先对PET树脂和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
9.根据权利要求7所述的一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，其特征在于：在步骤三中，先对纤维填料和纳米填料进行机械混合搅拌处理之后，然后再加入到超微气流粉碎机中进行处理。
10.根据权利要求7所述的一种车用耐热改性PBT塑料的制备方法，其特征在于：在步骤六中，采用三重震动筛选设备对塑料进行震动筛选处理。
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