CN1294203C - 长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料 - Google Patents

长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种连续长玻璃纤维增强的热塑性聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，该材料包括以下组分及含量(重量分)：聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂200～800、连续长纤维增强剂800～200、表面处理剂1～100、抗氧剂0～10、其它助剂0～100，与现有技术相比，本发明采用长玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，从而大大提高了该材料的刚性和强度，且明显提高了材料的抗冲击性能。

Description

长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料
技术领域
本发明涉及纤维增强的高聚物材料，尤其涉及一种由连续长纤维增强的热塑性聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂具有优良的耐热性、耐磨性、耐化学试剂性能，而且它的价格便宜、外观透明，常常被用于制备各种瓶子的工程塑料，但由于它存在结晶度过低、不易成型、抗冲击性能差等缺点，因而大大限制了它作为工程塑料在其它领域的使用。由于加入纤维补强剂后可以提高聚对苯二甲酸乙二醇酯的结晶度和成型性(如玻璃纤维的使用)，所以日益受到重视。但目前所使用的纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料是一方面加入特定的成核剂提高聚对苯二甲酸乙二醇酯的结晶度，同时纤维与聚对苯二甲酸乙二醇酯经螺杆挤出机加工熔融捏合来制备，在该种材料中纤维被强剪切所破坏，长度较短(≤1mm)，大约为0.2-0.4mm左右，对材料的力学性能提高不够。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，该材料具有较高的刚性和强度，以及较高的抗冲击性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，该材料包括以下组分及含量(重量分)：
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂          200～800
连续长纤维增强剂                  800～200
表面处理剂                        1～100
抗氧剂                            0～10
其它助剂                          0～100
所述的连续长纤维增强剂可以选自玻璃纤维(无碱或有碱玻纤)，碳纤维，金属纤维，合成树脂纤维。如需要极高的强度可以优选碳纤维，如没有特殊要求从性价比出发优选无碱玻璃纤维。此增强纤维在最终材料中的平均纤维长度为3-60mm，平均直径为3-30um且其长度与最终的材料体长度相同，并沿中心主轴平行排列。
所述的表面处理剂包括有机酸铬络合物，有机偶联剂，钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂，磺酰叠氮偶联剂，如KH-550(γ-氨基丙基三乙氧基硅烷)。
所述的抗氧剂为受阻酚(胺)类，亚磷酸酯类抗氧剂，或元素周期表I族金属的卤化物，如抗氧剂1098(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰-己二胺)，抗氧剂168[亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚酯)]，抗氧DLTP(硫代二丙酸二月桂酯)，抗氧剂1010{四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯}，卤化铜等。
所述的其它助剂包括阻燃剂，抗静电剂，光稳定剂，着色剂，润滑剂，脱模剂等常规添加剂。另外还可以加入任何类型的各种常用短纤维和颗粒状无机化合物如滑石粉，碳酸钙，云母等。此外还可以加入不会严重影响长纤增强树脂性能的其它热塑性树脂。
所述的阻燃剂选自含卤素的阻燃剂、红磷、三氧化二锑中的一种或几种。
该类材料的制备方法可按常规的所有连续纤维增强热塑性塑料预浸料制备方法如溶液法，熔融法等。
本发明由于采用了以上技术方案，即采用长玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，在该材料中玻璃纤维按同一方向取向，而且纤维的长度可以大于1mm，从而大幅度提高材料的抗冲击性能和刚性，更可以大幅度降低产品的翘曲性和提高产品的尺寸稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例1
通过浸渍工艺将玻璃纤维制成聚对苯二甲酸乙二醇树脂的预浸料，并在275℃加热固化，然后将制得的上述预浸料直接通过单螺杆挤出机的模头，挤出机内的熔体为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，并混有抗氧剂1010，最后用切粒机将拉挤出的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂切成17mm的粒料。玻璃纤维含量控制在25％±1。
具体组分如下：
            聚对苯二甲酸乙二醇酯  700
            连续玻璃纤维          250
            表面处理剂KH-550      20
            抗氧剂1010            5
            PE蜡                  25
实施例2
通过浸渍工艺将玻璃纤维制成聚对苯二甲酸乙二醇树脂的预浸料，并在275℃加热固化，然后将制得的上述预浸料直接通过单螺杆挤出机的模头，挤出机内的熔体为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，并混有抗氧剂1098，最后用切粒机将拉挤出的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂切成17mm的粒料。玻璃纤维含量控制在65％±1。
具体组分如下：
            聚对苯二甲酸乙二醇酯  250
            连续玻璃纤维          650
            铝酸酯偶联剂          50
            抗氧剂1098            10
            PE蜡                  40
实施例3
通过浸渍工艺将玻璃纤维制成聚对苯二甲酸乙二醇树脂的预浸料，并在275℃加热固化，然后将制得的上述预浸料直接通过单螺杆挤出机的模头，挤出机内的熔体为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，并混有抗氧剂168，最后用切粒机将拉挤出的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂切成10mm的粒料。玻璃纤维含量控制在40％±1。
具体组分如下：
            聚对苯二甲酸乙二醇酯  550
            连续玻璃纤维          400
            表面处理剂KH-550      20
            抗氧剂168             5
            PE蜡                  25
实施例4
通过浸渍工艺将玻璃纤维制成聚对苯二甲酸乙二醇树脂的预浸料，并在275℃加热固化，然后将制得的上述预浸料直接通过单螺杆挤出机的模头，挤出机内的熔体为添加了阻燃剂(十溴和三氧化二锑)的聚对苯二甲酸乙二酯树脂，并混有抗氧剂168，最后用切粒机将拉挤出的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂切成10mm的粒料。玻璃纤维含量控制在30％±1。
具体组分如下：
            聚对苯二甲酸乙二醇酯  575
            连续玻璃纤维          300
            表面处理剂KH-550      20
            抗氧剂168             5
            十溴联苯醚            70
            三氧化二锑            30
比较例1
玻璃纤维仅仅制成聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的预浸料，不通过挤出机模头再次包覆。其余同实施例3。
比较例2
玻璃纤维仅仅制成聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的预浸料，加热固化温度为265℃，不通过挤出机模头再次包覆。其余同实施例3。
比较例3
为了做比较，采用常规的纤维增强热塑性塑料的制备工艺。将玻璃纤维直接进入双螺杆挤出机剪碎。玻璃纤维含量控制在30％±1。
比较例4
将前面实施例2中30％长纤增强PET材料以50％的比例与50％的比较实施例2中的30％短切玻璃纤维增强的PET材料共混注塑测试性能。
以上性能列于表1中
根据表1中的数据不难看出，长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料具有明显优于短切纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇脂的拉伸弯曲和抗冲击性能，并且收缩率小即尺寸稳定性好，以及纵横收缩差距小的优点，所得制品不易产生翘曲。玻璃纤维长度越长，性能越优异，但纤维过长会影响材料的后加工成型，故本发明推荐的玻璃纤维长度在5～25mm。另外加工工艺条件对最终材料的性能也有很大影响。
                            表1实施例及比较例性能参数对比
测试项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4
  拉伸强度MPa   160.84   180.55   170.84   123.85   140.22   116.3   102.24   115.3
  断裂伸长％   9.5   9.0   10   8   9.1   8   8.4   9.6
  Charpy冲击强度KJ/m2 51.56 55.82 43.43 30 26.61 21.42 25.15 26.14
  Charpy缺口冲击强度(23℃)KJ/m2 44.24 49.59 26.16 26.75 20.98 17.7 8.3 23.39
  弯曲强度MPa   261   244.78   252.3   256.36   232.22   171.71   141.34   163.66
  弯曲模量MPa   13021   14037   12436   13431   12234   9693   8366   8150
收缩率％   0.18/0.14   0.32/0.30   0.19/0.18   0.23/0.21 0.23/0.22 0.25/0.21 0.33/0.38 0.32/0.22
  热变形温度℃   245   239.8   240   225
  玻璃纤维含量％   30   64.66   40.36   29.05   40.23   40.56   29.42   30.94
  玻璃纤维长度mm   17   17   10   10   10   10   0.5   0.4
  阻燃性   HB   HB   HB   V0   HB   HB   HB   HB

Claims (8)

1.一种长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，包括以下组分及以重量份表示的含量：
聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂            200～800
连续长纤维增强剂                    800～200
表面处理剂                          1～100
抗氧剂                              0～10
其它助剂                            0～100。
2.根据权利要求1所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的连续长纤维增强剂选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、合成树脂纤维中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的表面处理剂包括有机酸铬络合物，有机偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，磺酰叠氮偶联剂。
4.根据权利要求1所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂，或元素周期表I族金属的卤化物。
5.根据权利要求4所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的抗氧剂包括3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰-己二胺，亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酚酯)，硫代二丙酸二月桂酯，四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，卤化铜。
6.根据权利要求1所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的其它助剂包括阻燃剂，抗静电剂，光稳定剂，着色剂，润滑剂，脱模剂，以及短纤维和颗粒状无机化合物或其它热塑性树脂。
7.根据权利要求6所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的阻燃剂选自含卤素的阻燃剂、红磷、三氧化二锑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的长纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其特征在于，所述的增强纤维在最终材料中的平均纤维长度为3-60mm，平均直径为3-30um且其长度与最终的材料体长度相同，并沿中心主轴平行排列。
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Patentee after: Shanghai Genius Advanced Material (Group) Co.,Ltd.

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Patentee before: HEFEI GENIUS NEW MATERIALS Co.,Ltd.

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Patentee after: LIAONING LIAOJIE SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 201109 Minhang District North Road, Shanghai, No. 800

Patentee before: Shanghai Genius Advanced Material (Group) Co.,Ltd.

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