一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法。該聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料由包括以下重量份的組分制成：100份聚對苯二甲酸乙二醇酯，0.2~3.0份成核劑，1.0~9.0份結(jié)晶促進劑，0.1~0.5份抗氧劑，0.2~0.6份液體石蠟，35份玻璃纖維。本發(fā)明使用成核劑，可以有效地加快了聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶效率，同時加入一定量的玻璃纖維作為增強體，不僅可以提高聚對苯二甲酸乙二醇酯的拉伸強度和彎曲強度，還可以提高沖擊強度。
【專利說明】一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】， 涉及一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟的快速增長，對工程塑料力學性能要求越來越高，為了滿足電子電器及汽車市場的需求，通常采取玻纖作為增強體，提高工程塑料的力學性能。在五大通用工程塑料中，PET工程塑料合成單體來源豐富，價格低廉，合成單耗最低，因此PET工程塑料價格與其它通用塑料相比極具競爭力。
[0003]聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是五大通用工程塑料之一，具有優(yōu)異的力學性能、耐熱性、電絕緣性、耐化學試劑性，并且比其它工程塑料價格低廉，應用市場廣泛，發(fā)展前景良好。但是長期以來，由于PET自身分子鏈結(jié)構(gòu)剛性較大，玻璃化溫度高(70~90°C)，熔點在260°C左右，結(jié)晶溫度范圍相當大，注射時無法在常溫下結(jié)晶，因為在70°C左右PET鏈段己經(jīng)凍結(jié)，致使在實際的生產(chǎn)過程中結(jié)晶速率太慢，結(jié)晶度很低，模具溫度高達90~130°C之間，成型周期長等問題對實際的工藝條件及設(shè)備提出了很高要求，嚴重的影響到它在工程塑料領(lǐng)域的發(fā)展。加快PET工程化進展的根本問題在于如何提高PET結(jié)晶速率，目前最常用方法也是根本解決方法是在PET樹脂基體中添加成核劑。但單純地添加成核劑，并不能滿足一定特殊的要求，如對PET結(jié)晶度要求較高的產(chǎn)品等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃纖維增強聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明提供的材料以玻璃纖維為增強體，其拉伸強度、彎曲強度以及沖擊強度得到提高。本發(fā)明通過在復合材料中加入成核劑和結(jié)晶促進劑，提高聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶速度和晶體尺寸。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料，由包括以下重量份的組分制成:
[0008]聚對苯二甲酸乙二醇酯 100份，
[0009]成核劑0.2~3.0份，
[0010]結(jié)晶促進劑1.0~9.0份，
[0011]抗氧劑0.1~0.5份，
[0012]液體石蠟0.2、.6份，
[0013]玻璃纖維35份。
[0014]所述的聚對苯二甲酸乙二醇酯，其特性粘度為0.8^1.0dl/go
[0015]所述的成核劑選自滑石粉、硬脂酸鎂、苯甲酸鈉或Surlyn8920(乙烯和甲基丙稀酸共聚物的羧酸鹽，杜邦公司)中的一種或一種以上。[0016]所述的結(jié)晶促進劑選自聚己內(nèi)酯、聚乙二醇或聚丙二醇中的一種或一種以上。
[0017]所述的抗氧劑選自四[β_ (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)、三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)或β - (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)中的一種或一種以上。
[0018]所述的玻璃纖維的直徑為5~25 μ m。
[0019]一種聚對苯二甲酸乙二 醇酯復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0020](I)將100份經(jīng)干燥的聚對苯二甲酸乙二醇酯、0.2~3.0份成核劑、1.(T9.0份結(jié)晶促進劑、0.1 "0.5份抗氧劑、0.2 "0.6份液體石臘在混合機中混合均勻；
[0021](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份玻璃纖維經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒；
[0022](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，拉伸性能按照標準ASTM-D638測試，彎曲性能按照標準ASTM-D790測試，缺口沖擊性能按照標準ASTM-D256測試。
[0023]所述的步驟(1)中聚對苯二甲酸乙二醇酯的干燥條件為:100~120°C烘箱中干燥8 ~16h。
[0024]所述的步驟(1)中的混合設(shè)備為高速混合機，混合時間為3~7min。
[0025]所述的步驟(2)雙螺桿擠出機中熔融擠出的擠出溫度為:245~270°C。
[0026]所述的步驟(3)注塑機制備標準樣條的溫度為:溫度為25(T270°C。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0028](I)在復合材料中同時加入成核劑和結(jié)晶促進劑，要比單一加入成核劑或促進劑，更好地改善聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶速度、晶體尺寸和結(jié)晶時間，從而提高聚對苯二甲酸乙二醇酯的力學性能。
[0029]( 2)在制備聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料中，將不同成核劑進行搭配使用，可以極大地提高聚對苯二甲酸乙二醇酯的結(jié)晶性能。
[0030](3)本發(fā)明中還使用玻璃纖維作為增強體，聚對苯二甲酸乙二醇酯的拉伸強度、彎曲強度有很大的提高，沖擊強度也有一定的增加。
【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)結(jié)合以下的優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0032]以下實施例中，所得產(chǎn)品的拉伸性能按照標準ASTM-D638測試，彎曲性能按照標準ASTM-D790測試，缺口沖擊性能按照標準ASTM-D256測試。
[0033]以下實施例中液體石蠟為市售。
[0034]實施例1
[0035](I)先PET (特性粘度為0.9dl/g)在100°C的烘箱中干燥16h，取100份干燥的PET,0.2份的成核劑滑石粉、1.0份的結(jié)晶促進劑聚己內(nèi)酯、0.1份抗氧劑1010、0.2份的液體石臘，在高速混合機中混合3min ；
[0036](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；[0037](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0038]實施例2
[0039](1)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在110°C的烘箱中干燥12h，取100份干燥的ΡΕΤ、0.6份的成核劑硬脂酸鎂、 3.0份的結(jié)晶促進劑聚乙二醇、0.2份的抗氧劑168、0.3份的液體石臘在高速混合機中混合4min ；
[0040](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15 μ m)經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0041](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0042]實施例3
[0043](1)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET、1.0份的成核劑，其中苯甲酸鈉與Surlyn 8920重量份比為1:1，4.2份的結(jié)晶促進劑聚丙二醇、0.3份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1:1、0.4份的液體石蠟在高速混合機中混合5min ；
[0044](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0045](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0046]實施例4
[0047](1)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET、1.4份的成核劑，其中硬脂酸鎂與苯甲酸鈉重量份比為1:1、5.0份的結(jié)晶促進劑，其為聚丙二醇和聚乙二醇重量份比為1:1、0.4份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1: 1、0.4份的液體石臘在高速混合機中混合6min ；
[0048](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0049](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0050]實施例5
[0051](1)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET,2.0份的成核劑，其中硬脂酸鎂與Surlyn 8920重量份比為1:1、7.0份的結(jié)晶促進劑，其中聚丙二醇與聚乙二醇重量份比為1:1、0.4份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1:1、0.5份的液體石臘在高速混合機中混合7min ；
[0052](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；[0053](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0054]實施例6
[0055](I)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET,3.0份的成核劑Surlyn 8920,9.0份的結(jié)晶促進劑，其中聚丙二醇與聚乙二醇重量份比為1: 1、0.5份抗氧劑1076、0.6份的液體石蠟在高速混合機中混合7min ；
[0056](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0057](3)將上述粒料經(jīng)過注 塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0058]實施例7
[0059](I)先將PET (特性粘度為0.8dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET,2.0份的成核劑，其中硬脂酸鎂與Surlyn 8920重量份比為1:1、7.0份的結(jié)晶促進劑，其中聚丙二醇與聚乙二醇重量份比為1:1、0.4份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1: 1、0.5份的液體石臘在高速混合機中混合7min ；
[0060](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為5μπι)經(jīng)下游喂料口送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0061](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0062]實施例8
[0063](I)先將PET (特性粘度為1.0dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的PET,2.0份的成核劑，其中硬脂酸鎂與Surlyn 8920重量份比為1:1、7.0份的結(jié)晶促進劑，其中聚丙二醇與聚乙二醇重量份比為1:1、0.4份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1: 1、0.5份的液體石臘在高速混合機中混合7min ；
[0064](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為25μπι)經(jīng)下游喂料口送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0065](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0066]對比例I
[0067](I)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的ΡΕΤ、0.3份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1: 1、0.4份的液體石蠟在高速混合機中混合5min ；
[0068](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份的玻璃纖維(直徑為15μπι)經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0069](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0070]對比例2
[0071](1)先將PET (特性粘度為0.9dl/g)在120°C的烘箱中干燥8h，取100份干燥的ΡΕΤ、0.3份的抗氧劑，其中抗氧劑1010與抗氧劑168重量份比為1: 1、0.4份的液體石蠟在高速混合機中混合5min ；
[0072](2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，擠出機各段溫度為:一區(qū)245°C，二區(qū) 255°C，三區(qū) 260°C，四區(qū) 265°C，五區(qū) 270°C，機頭溫度為 260°C ；
[0073](3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條，測其性能，詳見表1，其中注塑機各段溫度為:第一段270°C、第二段265°C、第三段250°C。
[0074]表1
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料，其特征在于，該材料由包括以下重量份的組分制成:聚對苯二甲酸乙二醇酯100份，成核劑0.2-3.0份，結(jié)晶促進劑1.0、.0份，抗氧劑0.1-0.5份，液體石蠟0.2^0.6份，玻璃纖維35份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的聚對苯二甲酸乙二醇酯，其特性粘度為0.8~1.0dl/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的成核劑選自滑石粉、硬脂酸鎂、苯甲酸鈉或Surlyn8920中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的結(jié)晶促進劑選自聚己內(nèi)酯、聚乙二醇或聚丙二醇中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的抗氧劑選自四[β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙 酸]季戊四醇酯、三[2，4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯或β - (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一種或一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述的玻璃纖維的直徑為5~25μπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:(1)將100份經(jīng)干燥的聚對苯二甲酸乙二醇酯、0.2~3.0份成核劑、1.(T9.0份結(jié)晶促進劑、0.]Λθ.5份抗氧劑、0.2"?.6份液體石臘在混合機中混合均勻；(2)將上述混合料經(jīng)上游喂料口，送入雙螺桿擠出機，同時將35份玻璃纖維經(jīng)下游喂料口，送入雙螺桿擠出機熔融擠出、造粒；(3)將上述粒料經(jīng)過注塑機制備標準樣條。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中聚對苯二甲酸乙二醇酯的干燥條件為:10(Tl2(rC烘箱中干燥8~16h ;所述的步驟(1)中的混合設(shè)備為高速混合機，混合時間為3~7min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)雙螺桿擠出機中熔融擠出的擠出溫度為:245~270°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復合材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟(3)注塑機制備標準樣條的溫度為:溫度為25(T270°C。
【文檔編號】C08K7/14GK103724948SQ201210392740
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月16日
【發(fā)明者】劉明昌 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司