專利名稱：一種增強(qiáng)pc/pbt復(fù)合材料及其制備方法
一種增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料及其制備方法本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料及其制備方法。 [背景技術(shù)]聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種結(jié)晶型線形飽和聚酯樹脂。其結(jié)晶速度快， 可高速成型；耐候性、電性能、阻燃性能、耐化學(xué)藥品性、摩擦磨耗特性優(yōu)異，吸水性低、熱變形溫度高；機(jī)械性能優(yōu)良，機(jī)械強(qiáng)度高、耐疲勞性和尺寸穩(wěn)定性好，蠕變也較小，這些性能在高溫條件下也極少變化。聚碳酸酯(PC)主鏈中含有碳酸酯的熱塑性塑料，具有高透明、高抗沖、高強(qiáng)度、高蠕變等優(yōu)良性能，但是其耐化學(xué)腐蝕較差，溶于有機(jī)溶劑，且容易應(yīng)力開裂等缺點。傳統(tǒng)礦物纖維增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，由于礦物纖維和樹脂的相容性差，復(fù)合材料體系存在不相容成份，力學(xué)性能較差，沖擊強(qiáng)度很低。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種力學(xué)性能好，沖擊強(qiáng)度高的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料及其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料， 按重量份由以下組分組成聚碳酸酯100 ；聚對苯二甲酸丁二醇酯 25-40;增韌劑4-6 ；增容劑6-10 ；礦物纖維30-45;抗氧劑0.5-1;加工助劑1-2;所述的礦物纖維為多元礦物填充混合料，所述多元礦物填充混合料由基料和輔料混合組成，所述的基料由硅酸鹽類復(fù)合增強(qiáng)纖維晶須、針狀硅石粉和沉淀硫酸鋇按重量比 1 0.5-0.6 0.5-0. 6組成，所述的輔料是占基料總重量0.5%-2%的納米二氧化硅偶聯(lián)劑或納米硅烷類偶聯(lián)劑。所述聚碳酸酯的相對密度為1. 20-1. 22g/cm3，維卡軟化溫度為145_155°C，熔融指數(shù)為9-15g/min。所述聚對苯二甲酸丁二醇酯的相對密度為1. 30-1. 35g/cm3，熔點為 225-230°C，其在熔融狀態(tài)下的動力粘度為0. 65-1. 1帕·秒。所述的多元礦物填充混合料按以下方法制備硅酸鹽晶須為硅酸鋁晶須或硅酸鈣晶須，針狀硅石粉為5000目針狀硅石粉，粒徑在2. 5um-3. 4um之間，以及沉淀硫酸鋇按所述的重量比混合均勻，另加入占基料總重量0. 5% -2%的納米二氧化硅和硅烷類偶聯(lián)劑混合均勻，混合溫度保持在93-97 °C，混合時間為25-35min。
4
所述增韌劑為乙烯_甲基丙烯酸丁酯_丙烯酸縮水甘油酯共聚物。所述增容劑為甲基丙烯酸甲酯核殼共聚物。所述抗氧劑為四[3-(3，5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與亞磷酸三 (2，4_ 二叔丁基苯酯)按重量比1 1-2. 5復(fù)配的混合物或三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2，4_ 二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種。加工助劑為OP蠟、硬酯酸鋅、硬脂酸鈣或或者乙撐雙硬脂酰胺一種或者幾種的混合物。所述多元礦物填充混合料按以下方法制備按上述的多元礦物填充混合料的重量比，稱取基料和輔料，將基料和輔料在溫度90-100°C的條件下，混合25-35分鐘后冷卻至常 以上所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，按重量份由以下組分組成聚碳酸酯100 ；聚對苯二甲酸丁二醇酯28-32;增韌劑4-6 ；增容劑7-9 ；礦物纖維33-37 ；抗氧劑0. 5-1 ；加工助劑1-2。以上所述增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料制備方法的技術(shù)方案，包括以下步驟(1)按上述的重量份稱取原料；(2)將聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、增韌劑、增容劑、抗氧劑、加工助劑經(jīng)混合處理10 15分鐘；(3)將步驟(2)中混好的原料，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，礦物纖維由側(cè)喂料口加入， 經(jīng)擠出，造粒；雙螺桿擠出機(jī)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為230-240°C，二區(qū)溫度為240-250°C，三區(qū)溫度為250-260°C，四區(qū)溫度為245_255°C，五區(qū)240_250°C，混合料在螺桿中輸送時間為1-5分鐘，壓力為10-20MPa。本發(fā)明制得的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能，材料具有高剛性、高韌性尺寸穩(wěn)定；應(yīng)用在高級轎車保險杠、汽車擾流板、擋泥板等產(chǎn)品中具有良好的性價比。下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述在以下實施例中，聚碳酸酯的相對密度為1.20-1.22g/cm3，維卡軟化溫度為 145-155°C，其熔融指數(shù)(MFR)為9-15g/min，(測試條件為溫度300°C，砝碼重量1. 2KG)，如 SABIC 的 141 或者 141R。聚對苯二甲酸乙二醇酯的相對密度為1. 30-1. 35g/cm3，熔點為225_230°C，其在熔融狀態(tài)下的動力粘度為0. 65-1. 1 (單位帕·秒)，如DSM的A02 306或者A04 900。增韌劑為乙烯_甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物，具體可以是杜邦 PTff, PC-15 或 KT-22。增容劑是核_殼結(jié)構(gòu)增韌劑，核是丁二烯_苯乙烯橡膠，外殼是聚甲基丙烯酸甲酯(市售型號為 C-223A, MBS-2620)。抗氧劑為四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與亞磷酸三(2， 4- 二叔丁基苯酯)的復(fù)配混合物或三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2，4-二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種(市售型號？1-9225，1010，168，1076等)。加工助劑為OP蠟、硬酯酸鋅、硬脂酸鈣或或者乙撐雙硬脂酰胺一種或者幾種的混合物(市售型號為克萊恩OP蠟，TAF, EBS)。礦物纖維為自制多元礦物填充混合料，制備方法如下硅酸鹽晶須、針狀硅石粉和沉淀硫酸鋇按重量比1 0.56 0.56混合。硅酸鹽晶須為市售通用的硅酸鋁晶須或硅酸鈣晶須，針狀硅石粉為市售通用的 5000目針狀硅石粉，粒徑在2. 5um-3. 4um之間，沉淀硫酸鋇為市售通用型沉淀硫酸鋇。此三種礦物粉體按上述比例混合均勻為基料，另加入占基料總重量0. 5% -2%的納米二氧化硅和/或硅烷類偶聯(lián)劑KH550或者KH560，經(jīng)高混機(jī)混合均勻，混合溫度保持在95°C，混合時間為30min。以下實施例采用納米二氧化硅及KH560處理。實施例1 按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯25份、增韌劑4份、 增容劑6份、礦物纖維30份、抗氧劑0. 5份、加工助劑1份。制備方法將聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、增韌劑、增容劑、抗氧劑、加工助劑經(jīng)混合處理10 15分鐘；將上述混好的原料，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，礦物纖維由側(cè)喂料口加入，經(jīng)擠出， 造粒；雙螺桿擠出機(jī)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為230-240°C，二區(qū)溫度為 240-250°C，三區(qū)溫度為250-260°C，四區(qū)溫度為245_255°C，五區(qū)240_250°C，混合料在螺桿中輸送時間為1-5分鐘，壓力為10-20MPa。實施例2 按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯30份、增韌劑5份、 增容劑8份、礦物纖維35份、抗氧劑0. 8份、加工助劑1. 5份。制備方法同實施例1。實施例3 按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯35份、增韌劑5份、 增容劑8份、礦物纖維40份、抗氧劑0. 8份、加工助劑1. 5份。制備方法同實施例1。實施例4 按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯40份、增韌劑6份、 增容劑10份、礦物纖維45份、抗氧劑1份、加工助劑2份。制備方法同實施例1。對比例1按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯30份、增韌劑5份、 增容劑8份、礦物纖維(普通的礦物纖維，未經(jīng)過本發(fā)明方法處理的礦物纖維)35份、抗氧劑0.8份、加工助劑1.5份。
制備方法上述原料除礦物纖維在高速速攪拌機(jī)中混合10分鐘，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)，擠出、造粒，礦物纖維由側(cè)喂料口加入。其中各區(qū)段溫度為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為230-240°C，二區(qū)溫度為240-250°C，三區(qū)溫度為250_260°C，四區(qū)溫度為245_255°C，五區(qū) 240-250°C，混合料在螺桿中輸送時間為1-5分鐘，壓力為10_20MPa。對比例2按重量份稱取原料，聚碳酸酯100份、聚對苯二甲酸丁二醇酯30份、增韌劑5份、 礦物纖維35份、抗氧劑0. 8份、加工助劑1. 5份。制備方法上述原料除礦物纖維在高速攪拌機(jī)中混合10分鐘，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)，擠出、造粒，礦物纖維由側(cè)喂料口加入。其中各區(qū)段溫度為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為 230-240°C，二區(qū)溫度為240-250°C，三區(qū)溫度為250_260°C，四區(qū)溫度為245-255°C，五區(qū) 240-250°C，混合料在螺桿中輸送時間為1-5分鐘，壓力為10_20MPa。性能評價方式及實行標(biāo)準(zhǔn)一、檢測的方法、步驟、條件和標(biāo)準(zhǔn)。將按上述方法完成的粒子事先在100 110°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥4-6小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣，注射成型模溫控制在100°C。拉伸強(qiáng)度按ISO 527標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) 150 (長)X (20 士0. 2)(端部寬度)X (4士0. 2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min ；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按ISO 178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。試樣類型為試樣尺寸(mm) (80 士 2) X (10 士0. 2) X (4士0. 2)，彎曲速度為 20mm/min ；缺口沖擊強(qiáng)度按ISO 180標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm) (80士2) X (10士0.2) X (4士0.2)；缺口類型為 A 類，缺口深為厚的 1/3 ；熱變形溫度按ISO 75-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸(mm) 127(長)X (13 士 0. 1) X (6. 35 士 0. 1)；升溫速率為 120 °C /lh，壓力為 1. 82MPa，設(shè)定形變量為 0.21mm。熔融指數(shù)按ISO 11332標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗。測試溫度為300°C砝碼重量為1. 2KG，預(yù)熱時間設(shè)定為5min。耐有機(jī)溶劑測試，測試條件為用極性有機(jī)溶劑四氯化碳溶液，測試樣條為同一模具注塑出的成品制件。測試方法為將制件放入有機(jī)溶劑四氯化碳中，紀(jì)錄應(yīng)力開裂時間。實施例及對比例的原料重量份數(shù)及制成的復(fù)合材料物性表
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在于，按重量份由以下組分組成 聚碳酸酯100 ；聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯25-40;增韌劑4-6 ；增容劑6-10 ；礦物纖維30-45 ；抗氧劑0. 5-1 ；加工助劑1-2 ；所述的礦物纖維為多元礦物填充混合料，所述多元礦物填充混合料由基料 和輔料混合組成，所述的基料由硅酸鹽晶須、針狀硅石粉和沉淀硫酸鋇按重量比 1 0.5-0.6 0.5-0. 6組成，所述的輔料是占基料總重量0.5%-2%的納米ニ氧化硅偶聯(lián) 劑或納米硅烷類偶聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，所述聚碳酸酯的相對密 度為1. 20-1. 22g/cm3，維卡軟化溫度為145-155°C，熔融指數(shù)為9-15g/min ；所述聚對苯ニ 甲酸丁ニ醇酯的相對密度為1. 30-1. 35g/cm3，熔點為225-230°C，其在熔融狀態(tài)下的動カ粘 度為0. 65-1. 1帕 秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，所述的多元礦物填充混 合料按以下方法制備硅酸鹽晶須為硅酸鋁晶須或硅酸鈣晶須，針狀硅石粉為5000目針狀 硅石粉，粒徑在2. 5um-3. 4um之間，以及沉淀硫酸鋇按所述的重量比混合均勻，另加入占基 料總重量0.5% -2%的納米ニ氧化硅和硅烷類偶聯(lián)劑混合均勻，混合溫度保持在93-97°C， 混合時間為25-35min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，所述增韌劑為乙烯-甲 基丙烯酸丁酯-丙烯酸縮水甘油酯共聚物，所述增容劑為甲基丙烯酸甲酯核殼共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，所述抗氧劑為四[3-(3， 5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與亞磷酸三(2，4_ ニ叔丁基苯酷)按重量 比1 1-2. 5復(fù)配的混合物或三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈、三 (2，4_ ニ叔丁基酚)亞磷酸酯中的ー種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，加工助劑為OP蠟、硬酷 酸鋅、硬脂酸鈣或或者乙撐雙硬脂酰胺ー種或者幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在干，所述多元礦物填充混合 料按以下方法制備按權(quán)利要求1所述的多元礦物填充混合料的重量比，稱取基料和輔料， 將基料和輔料在溫度90-100°C的條件下，混合25-35分鐘后冷卻至常溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料，其特征在于，按重量份由以下組分組成聚碳酸酯100 ；聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯28-32;增韌劑4-6 ；增容劑7-9 ；礦物纖維33-37 ；抗氧劑0. 5-1 ；加工助劑1-2。
9. 一種權(quán)利要求1所述增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)按權(quán)利要求1所述的重量份稱取原料；(2)將聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、增韌劑、增容劑、抗氧劑、加工助劑經(jīng)混合處理10 15分鐘；(3)將步驟(2)中混好的原料，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，礦物纖維由側(cè)喂料口加入，經(jīng)擠出，造粒；雙螺桿擠出機(jī)工藝條件為雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為230-240°C，二區(qū)溫度為 240-250°C，三區(qū)溫度為250-260°C，四區(qū)溫度為245_255°C，五區(qū)240_250°C，混合料在螺桿中輸送時間為1-5分鐘，壓力為10-20MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料及其制備方法。增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料按重量份由以下組分組成聚碳酸酯100；聚對苯二甲酸丁二醇酯25-40；增韌劑4-6；增容劑6-10；礦物纖維30-45；抗氧劑0.5-1；加工助劑1-2；礦物纖維為多元礦物填充混合料，多元礦物填充混合料由基料和輔料混合組成，基料由硅酸鹽晶須、針狀硅石粉和沉淀硫酸鋇按重量比1∶0.5-0.6∶0.5-0.6，輔料是占基料總重量0.5％-2％的納米二氧化硅偶聯(lián)劑或納米硅烷類偶聯(lián)劑。本發(fā)明制得的增強(qiáng)PC/PBT復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能，材料具有高剛性、高韌性，易噴涂耐化學(xué)腐蝕、尺寸穩(wěn)定；應(yīng)用在高級轎車保險杠、汽車擾流板、擋泥板等產(chǎn)品中具有良好的性價比。
文檔編號C08K7/10GK102492276SQ20111038957
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者孫航, 徐東, 徐永 申請人:深圳市科聚新材料有限公司