本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體是一種高熱變形溫度低成型周期阻燃增強PET材料及制備方法。
背景技術(shù)：
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料具有很高的介電常數(shù)和電絕緣性，且該特性受溫度和濕度影響較小，因此PET材料在電工電器領(lǐng)域具有不錯的應(yīng)用前景。
PET材料在電工電器領(lǐng)域使用時，通常需對其進行阻燃增強改性，以滿足強度和阻燃性能方面的要求。但是，改性PET在工程塑料改性領(lǐng)域，一直是一個重難點。由于PET為半結(jié)晶性聚合物，其結(jié)晶速度緩慢，導(dǎo)致其收縮率大，注塑成型周期長，熱變形溫度不高，無法滿足材料設(shè)計要求。在實際應(yīng)用中，還帶來了脫模困難、零件脫模后偏軟和變形等諸多問題。
改性PET材料結(jié)晶慢、成型周期長的主要原因為PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg較高(約78℃)，在注塑成型過程中，熱的PET熔體在遇到較冷的模具型腔時，分子運動能力受到大幅抑制，導(dǎo)致結(jié)晶無法快速進行。
解決該問題，從注塑工藝來說，需將模溫設(shè)定在90℃以上，以利于PET結(jié)晶，但該方法對設(shè)備要求較高，能耗也大；從改性PET配方上來說，需提高PET的成核能力和降低PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，即對PET進行增塑。常規(guī)的成核劑和結(jié)晶促進劑(增塑劑)有滑石粉、蒙脫土、稀土、苯甲酸鈉等，結(jié)晶促進劑有聚乙二醇、褐煤酸、乙烯基離子聚合物等。其中，最有效的為苯甲酸鈉和聚乙二醇復(fù)配體系，但它們的高效來自于其對PET的分解作用，降低了PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在注塑過程中，存在流延明顯的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高熱變形溫度低成型周期阻燃增強PET材料及制備方法，利用有機化納米改性蒙脫土協(xié)同熱致性液晶高分子作為PET的結(jié)晶成核劑，成功地使阻燃增強PET材料的熱變形溫度達到225℃，同時縮短了成型周期。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種高熱變形溫度低成型周期阻燃增強PET材料，其特征在于，由以下重量份的原材料組成：
PET樹脂 40-55份；
玻璃纖維 25-40份；
阻燃劑 10-18份；
增韌劑 1-3份；
相容劑 0.5-1.5份；
成核劑 0.5-0.9份；
結(jié)晶促進劑 0.5-1.2份；
潤滑劑 0.2-0.6份；
抗氧劑 0.2-0.6份。
所述PET樹脂特性粘度在0.8-0.95dl/g之間。
所述玻璃纖維為直徑為7-10um的無堿E級短切玻纖原絲。
所述阻燃劑為銻酸鈉與溴系阻燃劑以重量比1:3-5的復(fù)配，所述溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯或溴化環(huán)氧樹脂。
所述增韌劑為密度為0.88-0.94g/cm3、在190℃/2.16Kg下熔融指數(shù)為5-30g/10min的甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物、乙烯與甲基丙烯酸甲酯或者丙烯酸丁酯共聚物的至少一種。
所述相容劑為苯乙烯-馬來酸酐共聚物或苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物。
所述成核劑為有機納米改性蒙脫土；所述結(jié)晶促進劑為分子量在5000-20000之間的熱致性液晶高分子。
所述潤滑劑為硬脂酸季戊四醇酯、酸化聚乙烯蠟中的至少一種。
所述抗氧劑為β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯的至少一種。
本發(fā)明還提供一種高熱變形溫度低成型周期阻燃增強PET材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比，將PET樹脂、阻燃劑、增韌劑、相容劑、成核劑、結(jié)晶促進劑、抗氧劑和潤滑劑一起加入高速攪拌機中混合2-5min，得混合物料；
(2)將混合物料經(jīng)過主喂料斗加入到嚙合式平行同向雙螺桿擠出機中，并在側(cè)喂料處加入玻璃纖維，經(jīng)熔融、擠出、切粒得到阻燃增強PET材料；其中，雙螺桿擠出機料筒溫度230-245℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400r/min，真空度為-0.04-0.1MPa。
本發(fā)明成核劑為納米層狀蒙脫土，它與聚酯材料具有非常好的親和性，同時它的片層結(jié)構(gòu)非常有利于作為聚酯結(jié)晶的晶核模板，納米蒙脫土的加入，大大降低了PET的結(jié)晶過冷度；結(jié)晶促進劑為熱致性液晶聚合物，它是一種含大量芳環(huán)的聚酯，在融融狀態(tài)下有序排列。其添加到PET材料中作為結(jié)晶促進劑，它的自發(fā)取向特性有效地對PET分子鏈進行增塑和潤滑，降低了PET材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，增加了PET材料在低溫時的結(jié)晶能力，因此降低了成型周期，獲得了很高的熱變形溫度。利用液晶高分子作為PET的結(jié)晶促進劑，極大地提高了PET的低溫結(jié)晶能力。利用本發(fā)明方法制備得到的阻燃增強PET材料具有高熱變形溫度(1.8MPa熱變形溫度可達到225℃，達到杜邦阻燃增強PET FR530相同水平)、低注塑成型周期的優(yōu)異特性，在電工電器領(lǐng)域，它將成為斷路器、電動工具等零件外殼的理想選材。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明所使用的原料均來自市售，來源廣泛。液晶高分子作為結(jié)晶促進劑，添加量少，制備方法簡單，可操作性強，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品極具性價比；
2、本發(fā)明制備的阻燃增強PET材料對注塑成型要求低，無需用油溫機，將模具溫度設(shè)定在90℃以上，能耗低；同時，注塑成型周期可大大縮短，效率高；
3、本發(fā)明制備的阻燃增強PET材料可滿足電工電器行業(yè)要求高耐熱和阻燃要求。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
本發(fā)明所用原料均可通過購買得到。
按照以下制備方法制備實施例1-3，各組分的配比如表1所示。
(1)按配比，將PET樹脂40-55份、阻燃劑10-18份、增韌劑1-3份、相容劑0.5-1.5份、成核劑0.5-0.9份、結(jié)晶促進劑0.5-1.2份、抗氧劑0.2-0.6份和潤滑劑0.2-0.6份一起加入高速攪拌機中混合2-5min，得混合物料；
(2)將混合物料經(jīng)過主喂料斗加入到嚙合式平行同向雙螺桿擠出機中，并在側(cè)喂料處加入25-40份的玻璃纖維，經(jīng)熔融、擠出、切粒得到阻燃增強PET材料；其中，雙螺桿擠出機料筒溫度230-245℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300-400r/min，真空度為-0.04-0.1MPa。
表1具體實施例中制備原料的組成
將上述實施例1～3制備的阻燃增強PET復(fù)合材料的密度、拉伸強度、彎曲模量、懸臂梁缺口沖擊強度、熱變形溫度、阻燃性、成型周期、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、體積電阻率等進行檢測，其檢測標準與性能檢測結(jié)果如表2所示。
表2復(fù)合材料性能
從表2可看出，本發(fā)明實施例1-3制備的高熱變形溫度低成型周期阻燃增強PET復(fù)合材料具有較高的機械性能、熱變形溫度和較低的成型周期，可以滿足電工電器行業(yè)對材料的性能要求。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對實施案例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施案例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。