CN115418742B - 一种高耐磨性pbt复合丝及其生产方法 - Google Patents

一种高耐磨性pbt复合丝及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨性PBT复合丝及其生产方法,其特征在于,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸46‑49份、1,4‑丁二醇35‑42份、抗氧化剂0.2‑0.4份、改性玻璃纤维21‑28份以及催化剂0.51‑0.98份,所述高耐磨性PBT复合丝的生产方法,包括以下步骤:S1、制备PBT、S2、干燥处理、S3、融化处理、S4、计量喷丝,本发明的PBT复合丝通过加入改性玻璃纤维可以使PBT复合丝具有更好的耐磨性,改性液中加入辅助剂,可以降低玻璃纤维与浸润剂界面的表面张力,同时,还可以提高玻璃纤维与PBT界面的粘粘效果,提高PBT复合丝的拉伸强力。

Description

一种高耐磨性PBT复合丝及其生产方法
技术领域
本发明涉及复合丝技术领域,具体是涉及一种高耐磨性PBT复合丝及其生产方法。
背景技术
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种高性能的结晶性工程塑料,具有优良的电气性能、耐磨性能、耐热性能、耐化学性能以及良好的加工性能,目前已被广泛应用于电子电器、家电、机械、纺织、汽车工业等领域中。然而,普通的增强PBT耐磨性差,不能满足人们的需求。
玻璃纤维是最常用的一种PBT增强填料,其具有低廉的成本,良好的增强耐磨性效果,然而普通玻璃纤维对PBT的增强效果有限,而通过对玻璃纤维改性处理,其对PBT的增强效果会更为明显。因此,现需要一种高耐磨性PBT复合丝及其生产方法来解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种高耐磨性PBT复合丝,其技术方案是:
一种高耐磨性PBT复合丝,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸46-49份、1,4-丁二醇35-42份、抗氧化剂0.2-0.4份、改性玻璃纤维21-28份以及催化剂0.51-0.98份。
说明:利用对苯二甲酸1,4-丁二醇、抗氧化剂以及催化剂制备出PBT,向PBT中加入改性的玻璃纤维,可以得到一种具有高耐磨性的PBT复合丝。
进一步地,所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076中的任意一种。
说明:在制备PBT的过程中加入抗氧剂1010或抗氧剂1076可以有效地延缓和抑制PBT的降解过程,延长PBT的使用寿命。
进一步地,所述改性玻璃纤维的制备方法为:
1)在去离子水中加入占其质量分数为1.5-2.5%的纳米SiO2粒子、质量分数为0.55-1.5%的硅烷偶联剂KH500、质量分数为3.5-4.5%的成膜液,混合得到改性基液;
2)将改性基液的温度保持在16-24℃,加氨水搅拌调节混合液pH值,当使改性基液的pH值=7时,开始投加1~3份/+0.1pH的辅助剂,当pH值升至7.5-7.8时,将剩余的辅助剂全部投加至改性基液中,搅拌混合得到改性液,改性基液的pH值保持在7~8;
其中:所述辅助剂投加量为改性基液总质量的1.1-2.4%,并将辅助剂按质量份数等分为25~40份;所述辅助剂由十二烷基苯磺酸钠和甲基戊醇按质量比为60:(1~3)混合;
3)最后将玻璃纤维浸润到改性液中浸润14-18s,最终得到改性玻璃纤维。
说明:通过对玻璃纤维进行改性,使玻璃纤维的力学性能得到提高,当pH在7-8时,通过上述添加辅助剂的操作,可以进一步降低玻璃纤维与浸润剂界面的表面张力,改善了玻璃纤维与PBT界面的粘粘效果,从而提高了玻璃纤维增强PBT断裂强度的效果,并提升了PBT复合丝的耐磨性。
进一步地,所述硅烷偶联剂由氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550按摩尔比3:2混合制成。
说明:通过上述氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550配比制成的改性硅烷偶联剂,相比于普通的硅烷偶联剂具有有更大的拉伸载荷,从而提高后续玻璃纤维的改性效果。
进一步地,所述硅烷偶联剂的制备方法为:将氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550混合,随后加热至85-95℃,在500~800r/min下搅拌0.5~2h得到反应产物,随后将反应产物经分离、旋蒸后得到改性硅烷偶联剂。
说明:通过上述制备方式进行氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550的混合处理制成的硅烷偶联剂,将其应用于改性液中可以提高玻璃纤维的拉伸载荷,从而提高PBT复合丝的力学性能。
进一步地,所述成膜液的制备方法为:在去离子水中加入占其质量分数为3.1%-4.8%的双酚A型环氧树脂、质量分数为1.1%-6.7%的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、质量分数为1.1%-6.7%的聚氧乙烯醚,随后进行均质处理,最终得到成膜液。
说明:利用上述配比的双酚A型环氧树脂、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、聚氧乙烯醚与去离子水均质处理后的成膜液,将其应用于改性液中可以有效增加PBT复合丝的集束性、纱质,并且有效的减少PBT复合丝毛丝的产生。
进一步地,所述催化剂为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯中的任意一种。
说明:在制备PBT的过程中添加钛酸四乙酯或催化剂钛酸四异丙酯,可以加快制取PBT的反应时间,提高制取PBT的反应效率,促进制取PBT反应向正方向进行。
本发明还提供了一种高耐磨性PBT复合丝的生产方法,包括以下步骤:
S1、制备PBT:将对苯二甲酸、1,4-丁二醇以及催化剂搅拌均匀后加入到反应釜中,常压下,在205-210℃进行酯化,反应釜内反应液完全透明后对反应釜逐渐减压升温,
再向反应液加入抗氧化剂,充分混匀,随后将反应釜升温至221-224℃,当反应釜内减至绝对压力100-250Pa,进行缩聚反应,反应时间65~110min,继续加热使反应釜内温度至229℃继续反应200~300min,得到PBT;
S2、干燥处理:将S1得到的PBT、改性玻璃纤维进行干燥;
其中,所述PBT的干燥方法为:在110~125℃下干燥6-8h;所述改性玻璃纤维的干燥方法为:在90~100℃下干燥1~4h,之后在常温下干燥8h;
S3、融化处理:将干燥后的PBT加入螺杆挤压机,对干燥后的PBT高温加热至115~150℃,将干燥后的改性玻璃纤维低温加热至40~65℃后投加至螺杆挤压机中与干燥后的PBT混合,随后加入抗氧化剂,并以10~20℃/min的升温速率加热至225-245℃进行融化处理,得到熔体;
S4、计量喷丝:将S4得到的熔体进行过滤,将过滤后的熔体通过喷丝板的喷丝孔挤出成丝,得到PBT复合原丝,将PBT复合原丝经冷却、上油、卷绕、烘干成形,得到高耐磨性PBT复合丝。
说明:通过将对苯二甲酸以及1,4-丁二醇等成分采用上述参数进行反应制得PBT,以获取满足制取高耐磨性PBT复合丝的基料;
由于PBT在高温下易水解,所以在融化处理之前要进行干燥处理,采用上述干燥处理方法,能够在进行有效干燥的同时不影响PBT在后续与改性玻璃纤维融合效果;
将改性玻璃纤维进行干燥可使表面的改性液去水干燥并在改性玻璃纤维表面粘节成膜,
通过将干燥后的PBT进行高温加热,并与进行低温加热的改性玻璃纤维进行差温接触,可使改性玻璃纤维表面的改性液在混合体系中与干燥后的PBT进行初步接触混合,通过后续混合制丝等操作,从而得到具有高耐磨性的PBT复合丝。
本发明的有益效果是:本发明的PBT复合丝通过加入改性玻璃纤维可以使PBT复合丝具有更好的耐磨性,改性液中加入辅助剂,可以降低玻璃纤维与浸润剂界面的表面张力,同时,还可以提高玻璃纤维与PBT界面的粘粘效果,提高PBT复合丝的拉伸强力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明,以更好地体现本发明的优势。
实施例1
一种高耐磨性PBT复合丝,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸48份、1,4-丁二醇38份、抗氧化剂0.3份、改性玻璃纤维26份以及催化剂0.7份;所述抗氧化剂为抗氧剂1010;所述催化剂为钛酸四乙酯;
所述改性玻璃纤维的制备方法为:
1)在去离子水中加入占其质量分数为2%的纳米SiO2粒子、质量分数为1的硅烷偶联剂KH500、质量分数为3.2%的成膜液,混合得到改性基液;
其中,所述硅烷偶联剂由氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550按摩尔比3:2混合制成,其中所述硅烷偶联剂的制备方法为:将氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550混合,随后加热至90℃,在750r/min下搅拌2.6h得到反应产物,随后将反应产物经分离、旋蒸后得到改性硅烷偶联剂;
所述成膜液的制备方法为:在去离子水中加入占其质量分数为3.5%的双酚A型环氧树脂、质量分数为4.5%的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、质量分数为3.5%的聚氧乙烯醚,随后通过均质机中分散剪切进行均质处理,最终得到成膜液;
2)将改性基液的温度保持在20℃,加氨水搅拌调节混合液pH值,当使改性基液的pH值=7时,开始投加2份/+0.1pH的辅助剂(2份/+0.1pH,即pH值每增加0.1pH,向改性基液中投加占比2份的辅助剂),当pH值升至7.6时,将剩余的辅助剂全部投加至改性基液中,搅拌混合得到改性液;
其中:所述辅助剂投加量为改性基液总质量的1.9%,并将辅助剂按质量份数等分为36份;所述辅助剂由十二烷基苯磺酸钠和甲基戊醇按质量比为30:1混合;
3)最后将玻璃纤维浸润到改性液中浸润15s,最终得到改性玻璃纤维。
上述高耐磨性PBT复合丝的生产方法,包括以下步骤:
S1、制备PBT:将对苯二甲酸、1,4-丁二醇以及催化剂搅拌均匀后加入到反应釜中,常压下,在208℃进行酯化,反应釜内反应液完全透明后对反应釜逐渐减压升温,
再向反应液加入抗氧化剂,充分混匀,随后将反应釜升温至223℃,当反应釜内减至绝对压力180Pa,进行缩聚反应,反应时间90min,继续加热使反应釜内温度至229℃继续反应250min,得到PBT;
S2、干燥处理:将S1得到的PBT、改性玻璃纤维进行干燥;
其中,所述PBT的干燥方法为:在120℃下干燥7h;所述改性玻璃纤维的干燥方法为:在95℃下干燥2h,之后在常温下干燥8h;
S3、融化处理:将干燥后的PBT加入螺杆挤压机,使用铸铜电加热器对螺杆挤压机进行加热,对干燥后的PBT高温加热至135℃,将干燥后的改性玻璃纤维低温加热至55℃后投加至螺杆挤压机中与干燥后的PBT混合,随后加入抗氧化剂,并以15℃/min的升温速率加热至230℃进行融化处理,得到熔体;
S4、计量喷丝:将S4得到的熔体进行过滤,使用计量泵和喷丝板将过滤后的熔体通过喷丝板的喷丝孔挤出成丝,得到PBT复合原丝,将PBT复合原丝经冷却、上油、卷绕、烘干成形,得到高耐磨性PBT复合丝。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸46份、1,4-丁二醇35份、抗氧化剂0.2份、改性玻璃纤维21份以及催化剂0.51份。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸49份、1,4-丁二醇42份、抗氧化剂0.4份、改性玻璃纤维28份以及催化剂0.98份。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,在去离子水中加入占其质量分数为1.5%的纳米SiO2粒子、质量分数为0.55%的硅烷偶联剂KH500、质量分数为3.5%的成膜液,混合得到改性基液。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,在去离子水中加入占其质量分数为2.5%的纳米SiO2粒子、质量分数为1.5%的硅烷偶联剂KH500、质量分数为4.5%的成膜液,混合得到改性基液。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述硅烷偶联剂的制备方法为:将氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550混合,随后加热至85℃,在500r/min下搅拌0.5h得到反应产物,随后将反应产物经分离、旋蒸后得到改性硅烷偶联剂。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述硅烷偶联剂的制备方法为:将氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550混合,随后加热至95℃,在800r/min下搅拌2h得到反应产物,随后将反应产物经分离、旋蒸后得到改性硅烷偶联剂。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述成膜液的制备方法为:在去离子水中加入占其质量分数为3.1%的双酚A型环氧树脂、质量分数为1.1%的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、质量分数为1.1%的聚氧乙烯醚,随后通过均质机中分散剪切进行均质处理,最终得到成膜液。
实施例9
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述成膜液的制备方法为:在去离子水中加入占其质量分数为4.8%的双酚A型环氧树脂、质量分数为6.7%的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、质量分数为6.7%的聚氧乙烯醚,随后通过均质机中分散剪切进行均质处理,最终得到成膜液。
实施例10
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将改性基液的温度保持在16℃。
实施例11
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将改性基液的温度保持在24℃。
实施例12
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将辅助剂按质量份数等分为25份,当使改性基液的pH值=7时,开始投加1份/+0.1pH的辅助剂,当pH值升至7.5时,将剩余的辅助剂全部投加至改性基液中,搅拌混合得到改性液。
实施例13
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将辅助剂按质量份数等分为40份,当使改性基液的pH值=7时,开始投加3份/+0.1pH的辅助剂,当pH值升至7.8时,将剩余的辅助剂全部投加至改性基液中,搅拌混合得到改性液。
实施例14
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述辅助剂投加量为改性基液总质量的1.1%。
实施例15
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述辅助剂投加量为改性基液总质量的2.4%。
实施例16
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将玻璃纤维浸润到改性液中浸润14s,最终得到改性玻璃纤维。
实施例17
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将玻璃纤维浸润到改性液中浸润18s,最终得到改性玻璃纤维。
实施例18
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S1、制备PBT:将对苯二甲酸、1,4-丁二醇以及催化剂搅拌均匀后加入到反应釜中,常压下,在205℃进行酯化,反应釜内反应液完全透明后对对反应釜逐渐减压升温;
再向反应液加入抗氧化剂,充分混匀,随后将反应釜升温至221℃,当反应釜内减至绝对压力100Pa,进行缩聚反应,反应时间65min,继续加热使反应釜内温度至229℃继续反应200min,得到PBT。
实施例19
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S1、制备PBT:将对苯二甲酸、1,4-丁二醇以及催化剂搅拌均匀后加入到反应釜中,常压下,在210℃进行酯化,反应釜内反应液完全透明后对对反应釜逐渐减压升温;
再向反应液加入抗氧化剂,充分混匀,随后将反应釜升温至224℃,当反应釜内减至绝对压力250Pa,进行缩聚反应,反应时间110min,继续加热使反应釜内温度至229℃继续反应300min,得到PBT。
实施例20
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S2、干燥处理中,所述PBT的干燥方法为:在110℃下干燥6h;所述改性玻璃纤维的干燥方法为:在90℃下干燥1h,之后在常温下干燥8h。
实施例21
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S2、干燥处理中,所述PBT的干燥方法为:在120℃下干燥8h;所述改性玻璃纤维的干燥方法为:在95℃下干燥4h,之后在常温下干燥8h。
实施例22
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将干燥后的PBT加入螺杆挤压机,对干燥后的PBT高温加热至115℃,将干燥后的改性玻璃纤维低温加热至40℃后投加至螺杆挤压机中与干燥后的PBT混合。
实施例23
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,将干燥后的PBT加入螺杆挤压机,对干燥后的PBT高温加热至150℃,将干燥后的改性玻璃纤维低温加热至65℃后投加至螺杆挤压机中与干燥后的PBT混合。
实施例24
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S3、融化处理中,以10℃/min的升温速率加热至225℃,对干燥后的PBT、干燥后的改性玻璃纤维以及抗氧化剂进行加热。
实施例25
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,S3、融化处理中,以20℃/min的升温速率加热至245℃,对干燥后的PBT、干燥后的改性玻璃纤维以及抗氧化剂进行加热。
实施例26
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述辅助剂由十二烷基苯磺酸钠和甲基戊醇按质量比为60:1混合。
实施例27
本实施例与实施例1基本相同,与其不同之处在于,所述辅助剂由十二烷基苯磺酸钠和甲基戊醇按质量比为20:1混合。
实验例
针对各个实施例所制备的高耐磨性PBT复合丝,分别测试其力学性能,具体探究如下:
1、探究不同配料对所制备高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、2、3作为实验对比,同时设置对比例1,对比例1为:以实施例1为基础,将改性玻璃纤维等量替换为玻璃纤维,其它条件均不变;结果如下表所示:
表1各配料下PBT复合丝的性能测试表
由上表1结果可以看出,不同的对苯二甲酸、1,4-丁二醇、抗氧化剂改性玻璃纤维以及催化剂的配比对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优;
同时,通过对比例1与实施例1对比可以看出,再将改性玻璃纤维替换为玻璃纤维后,所制备的PBT复合丝的性能出现明显下降,因此,本申请的改性玻璃纤维对PBT的增强效果更为明显。
2、探究改性基液不同配料对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、4、5作为实验对比,结果如下表所示:
表2实施例1、4、5各PBT复合丝的性能测试表
由上表2结果可以看出,不同的纳米SiO2粒子、硅烷偶联剂KH500、成膜液以及去离子水的配比对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优。
3、探究改性基液在不同制备温度、时间以及搅拌速率对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、6、7作为实验对比,结果如下表所示:
表3实施例1、6、7各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例6 61 0.17
实施例7 65 0.13
由上表3结果可以看出,改性基液在不同制备温度、时间以及搅拌速率对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中实施例7最优,但是实施例7与实施例1性能几乎无差别,而实施例7采用更高的制备温度,更多的时间以及更快的搅拌速率,从生产成本等角度考量,实施例1的PBT复合丝耐磨性能相对更优。
4、探究不同成膜液原料的配比对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、8、9作为实验对比,结果如下表所示:
表4实施例1、8、9各PBT复合丝的性能测试表
由上表4结果可以看出,不同的双酚A型环氧树脂、CTAB、聚氧乙烯醚以及去离子水的配比对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优。
5、探究改性基液不同保温温度对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、10、11作为实验对比,结果如下表所示:
表5实施例1、10、11各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例10 63 0.16
实施例11 65 0.15
由上表5结果可以看出,改性基液不同保温温度对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优。
6、探究改性液pH值在7-7.5之间投加不同量的辅助剂对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、12、13作为实验对比,同时设置对比例2、对比例3,对比例2为:以实施例1为基础,当使改性基液的pH值=7时,将辅助剂全部投加至改性基液中,其它条件均不变;对比例3为:以实施例1为基础,当使改性基液的pH值=7时,投加2份/+0.1pH的辅助剂直至36份辅助剂投加结束,其它条件均不变;结果如下表所示:
表6实施例1、12、13各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例12 56 0.21
实施例13 62 0.16
对比例2 51 0.25
对比例3 53 0.22
由上表6结果可以看出,改性液pH值在7-7.5之间投加不同量的辅助剂对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优;
同时,通过对比例2、对比例3与实施例1对比可以看出,采用本实施例1的投加方式施加辅助剂,其最终制备的PBT复合丝性能更优。
7、探究改性液投加不同量的辅助剂对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、14、15作为实验对比,结果如下表所示:
表7实施例1、14、15各PBT复合丝的性能测试表
组别 辅助剂(wt%) 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 1.9 65 0.14
实施例14 1.1 57 0.20
实施例15 2.4 61 0.16
由上表7结果可以看出,在改性液投加投加不同量的辅助剂对PBT复合丝的性能有着一定影响,可根据实际需求选择,进行制备PBT复合丝,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优,拉伸强度更大。
8、探究玻璃纤维在改性液中的浸润时间对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、16、17作为实验对比,结果如下表所示:
表8实施例1、16、17各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例16 60 0.17
实施例17 66 0.14
由上表8结果可以看出,玻璃纤维在改性液中的浸润时间PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例17最优,但实施例17与实施例1性能几乎无差别,而实施例17采用更长的浸润时间,从生产效率等角度考量,实施例1的PBT复合丝耐磨性能相对更优。
9、探究制备PBT不同温度、时间压力对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、18、19作为实验对比,结果如下表所示:
表9实施例1、18、19各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例18 56 0.20
实施例19 59 0.19
由上表9结果可以看出,制备PBT不同温度、时间压力对PBT复合丝的性能有着一定影响,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优,拉伸强度力更大。
10、探究PBT干燥时间对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、20、21作为实验对比,结果如下表所示:
表10实施例1、20、21各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例20 59 0.17
实施例21 65 0.14
由上表10结果可以看出,探究PBT干燥时间对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例21最优,但实施例21与实施例1性能无差别,而实施例21采用更长的干燥处理参数,从生产效率等角度考量,实施例1的PBT复合丝耐磨性能相对更优。
11、探究融化处理时,不同温度的改性玻璃纤维在不同温度加入螺杆挤压机对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、22、23作为实验对比,同时设置对比例4,对比例4为:以实施例1为基础,对干燥后的PBT低温加热至55℃,其余条件均相同;结果如下表所示:
表11实施例1、22、23各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例22 63 0.15
实施例23 61 0.17
对比例4 55 0.21
由上表11结果可以看出,不同温度的改性玻璃纤维在不同温度加入螺杆挤压机初混对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优;
同时,通过对比例4与实施例1对比可以看出,在采用实施例1的初混方法其对后续所制备的PBT复合丝性能有一定提升。
12、探究融化处理时,不同升温速度对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、24、25作为实验对比,结果如下表所示:
表12实施例1、24、25各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例24 59 0.18
实施例25 62 0.16
由上表12结果可以看出,不同升温速度对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优。
13、探究不同辅助剂对所制备的高耐磨性PBT复合丝的影响
以实施例1、26、27作为实验对比,同时设置对比例5,对比例5为:以实施例1为基础,在所述辅助剂中不加入甲基戊醇,其余条件均相同;结果如下表所示:
表13实施例1、26、27各PBT复合丝的性能测试表
组别 拉伸强度(MPa) 表面摩擦系数
实施例1 65 0.14
实施例26 63 0.16
实施例27 61 0.17
对比例5 50 0.27
由上表13结果可以看出,不同辅助剂对PBT复合丝的性能有着一定影响,其中,实施例1的PBT复合丝耐磨性能更优;
同时,通过实施例1与对比例5对比可以看出,在辅助剂中未加入甲基戊醇对所制备的PBT复合丝的性能影响较大,因此,在辅助剂中加入甲基戊醇,通过上述该辅助剂可以有效的增强PBT复合丝的性能。

Claims (3)

1.一种高耐磨性PBT复合丝,其特征在于,所述高耐磨性PBT复合丝的原料按重量份数计包括:对苯二甲酸46-49份、1,4-丁二醇35-42份、抗氧化剂0.2-0.4份、改性玻璃纤维21-28份以及催化剂0.51-0.98份;
所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076中的任意一种;
所述改性玻璃纤维的制备方法为:
1)在去离子水中加入占其质量分数为1.5-2.5%的纳米SiO2粒子、质量分数为0.55-1.5%的硅烷偶联剂KH500、质量分数为3.5-4.5%的成膜液,混合得到改性基液;
2)将改性基液的温度保持在16-24℃,加氨水搅拌调节混合液pH值,当使改性基液的pH值=7时,开始投加1~3份/+0.1pH的辅助剂,当pH值升至7.5~7.8时,将剩余的辅助剂全部投加至改性基液中,搅拌混合得到改性液,改性基液的pH值保持在7~8;
其中:所述辅助剂投加量为改性基液总质量的1.1-2.4%,并将辅助剂按质量份数等分为25~40份;所述辅助剂由十二烷基苯磺酸钠和甲基戊醇按质量比为60:(1~3)混合;
3)最后将玻璃纤维浸润到改性液中浸润14-18s,最终得到改性玻璃纤维;
所述硅烷偶联剂由氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550按摩尔比3:2混合制成;
所述硅烷偶联剂的制备方法为:将氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚AEPH与硅烷偶联剂KH550混合,随后加热至85-95℃,在500~800r/min下搅拌0.5~2h得到反应产物,随后将反应产物经分离、旋蒸后得到改性硅烷偶联剂;
所述成膜液的制备方法为:在去离子水中加入占其质量分数为3.1%-4.8%的双酚A型环氧树脂、质量分数为1.1%-6.7%的十六烷基三甲基溴化铵CTAB、质量分数为1.1%-6.7%的聚氧乙烯醚,随后进行均质处理,最终得到成膜液。
2.如权利要求1所述的一种高耐磨性PBT复合丝,其特征在于,所述催化剂为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯中的任意一种。
3.如权利要求1所述的一种高耐磨性PBT复合丝的生产方法,包括以下步骤:
S1、制备PBT:将对苯二甲酸、1,4-丁二醇以及催化剂搅拌均匀后加入到反应釜中,常压下,在205-210℃进行酯化,反应釜内反应液完全透明后对反应釜逐渐减压升温,
再向反应液加入抗氧化剂,充分混匀,随后将反应釜升温至221-224℃,当反应釜内减至绝对压力100-250Pa,进行缩聚反应,反应时间65~110min,继续加热使反应釜内温度至229℃继续反应200~300min,得到PBT;
S2、干燥处理:将S1得到的PBT、改性玻璃纤维进行干燥;
其中,所述PBT的干燥方法为:在110~125℃下干燥6-8h;所述改性玻璃纤维的干燥方法为:在90~100℃下干燥1~4h,之后在常温下干燥8h;
S3、融化处理:将干燥后的PBT加入螺杆挤压机,对干燥后的PBT高温加热至115~150℃,将干燥后的改性玻璃纤维低温加热至40~65℃后投加至螺杆挤压机中与干燥后的PBT混合,随后加入抗氧化剂,并以10~20℃/min的升温速率加热至225-245℃进行融化处理,得到熔体;
S4、计量喷丝:将S4得到的熔体进行过滤,将过滤后的熔体通过喷丝板的喷丝孔挤出成丝,得到PBT复合原丝,将PBT复合原丝经冷却、上油、卷绕、烘干成形,得到高耐磨性PBT复合丝。
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