CN115403899A

CN115403899A - 一种改性pbt材料及其制备方法

Info

Publication number: CN115403899A
Application number: CN202210703419.8A
Authority: CN
Inventors: 汤烨文
Original assignee: Dasailu Plastic Industry Co ltd Shanghai
Current assignee: Dasailu Plastic Industry Co ltd Shanghai
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2022-11-29

Abstract

本发明涉及C08L67领域，尤其涉及一种改性PBT材料及其制备方法。改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料50～90份，纤维料0～30份，颗粒填料0～20份，改性剂10～30份，相容剂0～10份，助剂0.1～2份。本申请制备的PBT材料具有优异的低介电、低损耗、轻量化等性能，并且在保证了机械性能，使其能够适应于5G基站、微基站系统、数据通讯终端、天线与射频模块的壳体和包覆、防护材料等多个领域。

Description

一种改性PBT材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及C08L67领域，尤其涉及一种改性PBT材料及其制备方法。

背景技术

高分子材料一直以来都在各个行业中广泛应用，并且随着行业新需求的发展而不断迭代更新。在5G通信网络应用中亦是如此，网络通信基站、有源天线单位等5G关键设备都需要用到大量高分子材料，其中，天线罩是基站中使用高分子材料最多的部件。天线罩的作用是保护天线系统免受外部环境的影响，延长天线寿命，同时需要保证电磁波的透过性，这就要求其在信号传输速度、信号延迟、信号损失等特性稳定的要求下，材料本身还要具有低介电、低损耗、轻量化等新的特点。

信号通过天线材料时的速度会受到天线材料的介电性能的影响，在5G通信中，随着频率的提高，信号的穿透能力变差，而通过天线材料时，信号衰弱也是随着材料的介电常数和介电损耗越大越明显，这大大降低了5G的信号优势。传统而言，在电子电器领域，一般使用电器性能优异的聚酯材料比较多，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，尤其用在天线、频射模块外壳等设备上更为优选。但PBT材料为极性材料，介电常数和介电损耗比较大，在通信天线或射频模块上会容易产生严重的信号衰减，大大限制了其在新一代5G领域的应用。

现有技术(CN202010180728.2)提供了一种PBT复合材料，其主要采用低介电常数的玻纤对于PBT材料进行改性，声称其有效地降低了复合材料的介电常数，且生产效率高，但是其并未做到复合材料的轻量化以及提高体系的稳定性。

应对上述问题，本申请提出了一种改性PBT材料及其制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料50～90份，纤维料0～30份，颗粒填料0～20份，改性剂10～30份，相容剂0～10份，助剂0.1～2份。

作为一种优选的方案，所述PBT基料的数均分子量为25000～40000。

作为一种优选的方案，所述PBT基料的数均分子量为35000。

本申请中，通过选用特定数均分子量PBT基料，有效提高了整体材料的稳定性，流动性以及保持较小的破损率。这主要是因为：当PBT基料的数均分子量为35000时，适宜的PBT基料的粘度能够通过其基体的流动保护作用，有效的对于填充物质起到流动分布与减缓作用，此粘度状态下，整个体系的熔体流动性更佳，能够在制备的过程中受到更低的剪切应力，从而有效保存体系中的空心玻璃微珠。

作为一种优选的方案，所述纤维料为短切玻璃纤维、长玻璃纤维、羊毛纤维、聚酯纤维中的至少一种。

作为一种优选的方案，所述纤维料为短切玻璃纤维。

作为一种优选的方案，所述短切玻璃纤维的纤维直径为10～15μm，纤维长度为3～6mm。

作为一种优选的方案，所述颗粒填料为聚四氟乙烯、滑石粉、蒙脱土、膨润土、炭黑、白炭黑、勃姆石、氧化锌中的至少一种；所述颗粒填料的平均粒径为100～500nm。

作为一种优选的方案，所述颗粒填料为聚四氟乙烯。

作为一种优选的方案，所述改性剂为空心玻璃微珠。

作为一种优选的方案，所述助剂为抗氧剂、分散剂、滑剂、表面活性剂、紫外吸收剂中的至少两种。

作为一种优选的方案，所述助剂为抗氧剂和滑剂。

作为一种优选的方案，所述抗氧剂和滑剂的质量比为2:1。

作为一种优选的方案，所述滑剂为超支化聚酯滑剂。

作为一种优选的方案，所述相容剂为马来酸酐接枝烯烃类中的至少一种。

作为一种优选的方案，所述PBT基料与改性剂的质量比为6～9:1～2。

作为一种优选的方案，所述PBT基料与改性剂的质量比为6:2。

作为一种优选的方案，所述空心玻璃微珠的平均粒径为10～30μm。

作为一种优选的方案，所述纤维料与改性剂的质量比为0.5～1:1～2。

作为一种优选的方案，所述纤维料与改性剂的质量比为0.5:2。

本发明第二方面提供了一种上述改性PBT材料的制备方法，步骤包括以下几步：(1)将PBT基料，颗粒填料，相容剂以及助剂从双螺杆挤出机的端口主加料口1加入；(2)将纤维料和改性剂分别从不同侧边喂料口加入双螺杆挤出机，改性剂加入口在纤维料的后方；(3)经过双螺杆的C1～C9输送段和剪切段以及C10～C12输送段和齿形段挤出即得。

作为一种优选的方案，所述纤维料从第一侧边喂料口2加入，改性剂从第二侧边喂料口3加入。

本申请中空心玻璃微珠从第二侧边喂料口加入，且使用齿形段是为了使玻纤和空心玻璃微珠达到均匀分散的作用，并避免剪切段导致空心玻璃微珠的破损。

作为一种优选的方案，所述双螺杆挤出机的螺杆转速设定为100～300rpm，吐出量10～40KG/hr。

有益效果：

1、本申请中制备的一种改性PBT材料，其在保证机械性能、电气性能的基础上进一步降低了材料的介电性能，同时做到了轻量化，使得其在通信设备领域大规模应用前景，能够适应于5G基站、微基站系统、数据通讯终端、天线与射频模块的壳体和包覆、防护材料等方面。

2、本申请中制备的一种改性PBT材料，其通过空心玻璃微珠的加入，尤其是其与PBT基料的比为2:6时，能够通过其内部的真空作用，有效降低整体体系的介电常数的同时，减少整体体系的密度，同时得到低介电损耗，轻量化以及优良物性性能的优点。

3、本申请中制备的一种改性PBT材料，其选用特定数均分子量PBT基料，有效提高了整体材料的稳定性，流动性以及保持较小的破损率，适宜的PBT基料的粘度能够通过其基体的流动保护作用，有效的对于填充物质起到流动分布与减缓作用，此粘度状态下，整个体系的熔体流动性更佳，能够在制备的过程中受到更低的剪切应力，从而有效保存体系中的空心玻璃微珠，提高了整体体系的稳定性。

附图说明

图1为本申请制备的改性PBT材料的电镜观察图。

图2为本申请制备的改性PBT材料的电镜观察图。

图3为本申请双螺杆挤出机的结构示意图。

图中：

1-主加料口、2-第一侧边加料口、3-第二侧边加料口。

具体实施方式

实施例1

实施例1第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料90份，改性剂10份，助剂0.6份。

本实施例中，PBT基料为中国石化仪征化纤股份有限公司出售的数均分子量为35000的聚对苯二甲酸丁二醇酯产品。

本实施例中，改性剂为空心玻璃微珠，购买自3M公司，空心玻璃微珠的平均粒径为20微米。

本实施例中，助剂为滑剂0.2份和抗氧剂0.4份(抗氧剂1010：抗氧剂DSTP为1:1)，滑剂为武汉超支化树脂科技有限公司出售的超支化聚酯产品。

本实施例第二方面提供了一种上述改性PBT材料的制备方法，(1)将PBT基料，颗粒填料，相容剂以及助剂从双螺杆挤出机的端口主加料口1加入；(2)将纤维料和改性剂分别从不同侧边喂料口加入双螺杆挤出机，改性剂加入口在纤维料的后方；(3)经过双螺杆的C1～C9输送段和剪切段以及C10～C12输送段和齿形段挤出即得。

纤维料从第一侧边喂料口2加入，改性剂从第二侧边喂料口3加入，双螺杆挤出机的螺杆转速设定为200rpm，吐出量20KG/hr。

实施例2

实施例2第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料80份，改性剂20份，助剂0.6份。

本实施例中，改性剂为空心玻璃微珠，购买自3M公司，空心玻璃微珠使用的是平均粒径为20微米。

实施例3

实施例3第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料70份，改性剂20份，相容剂10份，助剂0.6份。

本实施例中，相容剂为上海圆原高分子材料有限公司出售的马来酸酐接枝烯烃类相容剂产品。

实施例4

实施例4第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料60份，改性剂20份，相容剂10份，颗粒填料10份，助剂0.6份。

本实施例中，颗粒填料为聚四氟乙烯，平均粒径为200nm。

实施例5

实施例5第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料65份，改性剂20份，相容剂10份，纤维料5份，助剂0.6份。

本实施例中，纤维料为短切玻璃纤维，纤维直径为13μm，纤维长度为4mm，购买自欧文斯科宁复合材料公司。

实施例6

实施例6第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料60份，改性剂20份，相容剂10份，纤维料10份，助剂0.6份。

本实施例中，纤维料为短切玻璃纤维，纤维直径为10μm，纤维长度为4mm，购买自欧文斯科宁复合材料公司。

对比例1

对比例1第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料100份，助剂0.6份。

本对比例中，PBT基料为中国石化仪征化纤股份有限公司出售的数均分子量为35000的聚对苯二甲酸丁二醇酯产品。

本对比例中，助剂为滑剂0.2份和抗氧剂0.4份(抗氧剂1010：抗氧剂DSTP为1:1)，滑剂为武汉超支化树脂科技有限公司出售的超支化聚酯产品。

本对比例第二方面提供了一种上述改性PBT材料的制备方法，(1)将PBT基料，颗粒填料，相容剂以及助剂从双螺杆挤出机的端口主加料口1加入；(2)将纤维料和改性剂分别从不同侧边喂料口加入双螺杆挤出机，改性剂加入口在纤维料的后方；(3)经过双螺杆的C1～C9输送段和剪切段以及C10～C12输送段和齿形段挤出即得。

对比例2

对比例2第一方面提供了一种改性PBT材料，以质量份计，原料包括：PBT基料70份，纤维料30份，助剂0.6份。

本对比例中，纤维料为短切玻璃纤维，纤维直径为13μm，纤维长度为4mm，购买自欧文斯科宁复合材料公司。

对比例3

对比例3的具体实施方式同实施例4，不同之处在于：PBT基料的数均分子量为50000。

对比例4

对比例4的具体实施方式同实施例4，不同之处在于：纤维料和改性剂都从第一侧边加料口2加入双螺杆挤出机。

性能评价

1.介电常数和介电损耗的测试方法使用谐振腔法，测试条件2GHz，结果记入表1。

表1

测试项目	对比例1	实施例2
			介电常数	3.48	2.65
介电损耗	0.0097	0.0038

2.介电常数和介电损耗的测试方法使用谐振腔法，测试1.1GHz，结果记入表2。

表2

3.破损率测试，对比实施例4与对比例4两者所制备产物的空心微球的破损率，结果记入表3。

表3

测试项目	实施例4	对比例4
			破损率	19％	35％

通过实施例、对比例和表格可以得知，本发明提供的一种改性PBT材料，制备PBT材料具有优异的低介电、低损耗、轻量化等性能，并且在保证机械性能、电气性能的基础上进一步降低了材料的介电性能，使其能够适应于5G基站、微基站系统、数据通讯终端、天线与射频模块的壳体和包覆、防护材料等多个领域，具有广阔的发展前景。

Claims

1.一种改性PBT材料，其特征在于：以质量份计，原料包括：PBT基料50～90份，纤维料0～30份，颗粒填料0～20份，改性剂10～30份，相容剂0～10份，助剂0.1～2份。

2.根据权利要求1所述的改性PBT材料，其特征在于：所述PBT基料的数均分子量为25000～40000。

3.根据权利要求2所述的改性PBT材料，其特征在于：所述纤维料为短切玻璃纤维、长玻璃纤维、羊毛纤维、聚酯纤维中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的改性PBT材料，其特征在于：所述颗粒填料为聚四氟乙烯、滑石粉、蒙脱土、膨润土、炭黑、白炭黑、勃姆石、氧化锌中的至少一种；所述颗粒填料的平均粒径为100～500nm。

5.根据权利要求4所述的改性PBT材料，其特征在于：所述改性剂为空心玻璃微珠。

6.根据权利要求5所述的改性PBT材料，其特征在于：所述助剂为抗氧剂、分散剂、滑剂、表面活性剂、紫外吸收剂中的至少两种。

7.根据权利要求6所述的改性PBT材料，其特征在于：所述PBT基料与改性剂的质量比为6～9:1～2。

8.根据权利要求7所述的改性PBT材料，其特征在于：所述空心玻璃微珠的平均粒径为10～30μm。

9.根据权利要求8所述的改性PBT材料，其特征在于：所述纤维料与改性剂的质量比为0.5～1:1～2。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的改性PBT材料的制备方法，其特征在于：步骤包括以下几步：(1)将PBT基料，颗粒填料，相容剂以及助剂从双螺杆挤出机的端口主加料口加入；(2)将纤维料和改性剂分别从不同侧边喂料口加入双螺杆挤出机，改性剂加入口在纤维料的后方；(3)经过双螺杆的C1～C9输送段和剪切段，以及C10～C12输送段和齿形段挤出即得。