一種聚醯亞胺纖維增強pbt複合材料及其製備方法
2023-09-10 06:46:10
一種聚醯亞胺纖維增強pbt複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料及其製備方法，聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料按重量百分比由以下組分組成：PBT：10%～60%，低收縮填料：1.0%～30%，相容劑：1.0%～10%，聚醯亞胺纖維：1.0%～60%，增韌劑：1.0%～10%，其他助劑：1.0%～10%。所述低收縮填料為ABS、AS、PC或蒙脫土等一種或幾種。本發明可以有效的提高複合材料的耐低溫性能，改善製品的翹曲率，同時無滷阻燃，可廣泛應用於汽車部件及電子電器產品。
【專利說明】一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料及其製備方法。
技術背景
[0002]PBT是一種結晶型熱塑性聚酯，成型後，所得製品的收縮率大，低溫韌性差，採用纖維增強的PBT複合材料，由於纖維分布的各向異性，翹曲率高。聚醯亞胺纖維是一種高性能特種纖維，抗張強度可以和玻璃纖維、芳綸甚至碳纖維媲美，其長期使用溫度為-200~300°C，同時擁有絕佳的電絕緣性能和自熄性。採用聚醯亞胺纖維增強的PBT複合材料，不僅可使製品的抗張強度、熱變形溫度可以提高，同時其衝擊性能也得到極大改善，低溫下尤其明顯。由於PBT和PI材料本身就具有較好的阻燃性能，輔以無滷阻燃劑，便可滿足ROHS標準；在鹼性條件下，兩種材料還會降解，可以很好的回收單體原料。因此，聚醯亞胺纖維增強的PBT複合材料是一種絕佳的環保材料。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種耐低溫性能良好 、翹曲率低，同時無滷環保的PBT複合材料及製備方法。
[0004]為解決現有技術的技術問題，本發明採用的技術方案是，一種聚醯亞胺纖維增強的PBT複合材料，按重量百分比由以下組分組成:
[0005]PBT:30 ~60% ；
[0006]低收縮填料:10~20% ；
[0007]相容劑:1.0 ~10%;
[0008]聚醯亞胺纖維:30~60% ；
[0009]增韌劑:0%~10% ；
[0010]其他助劑:0%~5% ；
[0011]所述低收縮填料包括高分子填料如ABS、AS、PC、PET或礦物填料如蒙脫土的一種或幾種。
[0012]上述聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，所述的聚醯亞胺纖維為自產PI纖維，以ODA和PMDA為原料，通過溶液縮聚而成，再經過脫單、脫泡、溼法紡絲、熱醯亞胺按化處理，得到PI纖維。所製得的PI纖維拉伸強度為1.0~2.5GPa，拉伸模量為100~150GPa。
[0013]所述的相容劑為馬來酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的SMA的一種或幾種。
[0014]所述的增韌劑為馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝PEDM —種或幾種，馬來酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯的接枝率為1%~20%
[0015]所述的阻燃劑為無滷阻燃劑，包括磷系阻燃劑、硼酸鹽等的一種或幾種。[0016]所述其他助劑包含抗氧劑、潤滑劑、偶聯劑。抗氧劑為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的一種或幾種；潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、蒙旦酯蠟的一種或幾種；偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑的一種或幾種。
[0017]所述的PBT特性粘度為0.8~1.0dl/g，熔融溫度為225~240°C。
[0018]一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，具體包括以下步驟:
[0019](1)將PBT、低收縮填料、相容劑、增韌劑等加入高速混料機，滴入分散油後，混合5 ~1Omin。
[0020](2)、將其他助劑加入高速混料機，與步驟(1)所得混合物在高混機繼續混合5~1Omin,得到共混物料。
[0021](3)將共混物料加入雙螺杆擠出機熔融擠出，溫度為180~240°C，雙螺杆長徑比為36~56,主機轉速為100~600rmp ;同時在餵料口加入聚醯亞胺纖維。
[0022]本發明具有以下幾個優點:
[0023]1)有效的提高了 PBT複合材料的低溫性能，降低了製品的翹曲率；
[0024]2)無滷阻燃，保護環境；
[0025]3)所制PBT複合材料可以進行降解回收。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0027]本發明實施例提供一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料的製備方法，各組分按質量百分比如下:
[0028]PBT: 10 ~60%;
[0029]低收縮填料:10~20% ；
[0030]相容劑:1.0 ~10%;
[0031]聚醯亞胺纖維:30~60% ;
[0032]增韌劑:0%~10% ；
[0033]其他助劑:0%~5% ；
[0034]其中，低收縮填料包括高分子填料如ABS、AS、PC、PET或礦物填料如蒙脫土的一種或幾種；所述的聚醯亞胺纖維為自產PI纖維，以ODA和PMDA為原料，通過溶液縮聚而成，再經過脫單、脫泡、溼法紡絲、熱醯亞胺按化處理，得到PI纖維。所製得的PI纖維拉伸強度為
1.0~2.5GPa，模量為100~150GPa ;相容劑為馬來酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的SMA的一種或幾種；增韌劑為:馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝PEDM —種或幾種，馬來酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯的接枝率為1%~20% ;阻燃劑為無滷阻燃劑，包括磷系阻燃劑、矽酸鹽等的一種或幾種；其他助劑包含抗氧劑、潤滑劑和偶聯劑等。抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、受阻胺類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的一種或幾種；潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、蒙旦酯蠟的一種或幾種，偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑等一種或幾種；PBT特性粘度為0.8~1.0dl/g，熔融溫度為225~240°C。[0035]一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，具體包括以下步驟:
[0036](I)將PBT、低收縮填料、相容劑、增韌劑等加入高速混料機，滴入分散油後，混合5 ~IOmin ；
[0037](2)、將其他助劑加入高速混料機，與步驟(1)所得混合物在高混機混合5~IOmin,得到共混物料；
[0038](3)將共混物料加入雙螺杆擠出機熔融擠出，溫度為180~240°C，雙螺杆長徑比為36~56,主機轉速為100~600rmp ;同時在餵料口加入聚醯亞胺纖維；
[0039](4)冷卻後切粒篩分；
[0040](5)所得材料分別按照標準GB/T1040、GB9341、GB/T1043得到拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、簡支梁缺口衝擊強度，阻燃級別依據UL94標準得到3.2mm阻燃性能。
[0041 ]比較例:純PBT樹脂性能
[0042]實施例1:
[0043]按如下質量比稱取各個組分:
[0044]PBT:50% ；
[0045]低收 縮填料:19%，分別是PC:5%，蒙脫土: 14% ；，
[0046]相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0047]聚醯亞胺纖維:20% ；
[0048]增韌劑為馬來酸酐接枝POE:5% ；
[0049]抗氧劑1098:0.2% ；
[0050]潤滑劑OP 蠟:0.3% ；
[0051]偶聯劑KH550:0.5% ;
[0052]經過高速混料機和螺杆擠出造粒，擠出工藝為一區溫度180°C，二區溫度190°C，三區溫度200°C，四區溫度210°C，五區溫度21 (TC，六區溫度200°C，七區溫度180°C，八區溫度180°C，機頭溫度240°C，真空度0.02Mpa,螺杆轉速460rpm。
[0053]實施例2:
[0054]按如下質量比稱取各個組分:
[0055]PBT:40% ；
[0056]低收縮填料:19%，分別是，AS:5%，蒙脫土: 14% ；，
[0057]相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝ABS:5%
[0058]聚醯亞胺纖維:30%
[0059]增韌劑為馬來酸酐接枝POE:5%
[0060]抗氧劑IO76:0.2% ；
[0061]潤滑劑:0卩蠟0.3%;
[0062]偶聯劑KH56O:0.5%
[0063]製備步驟同實施例1，在此不重複描述。
[0064]實施例3:
[0065]按如下質量比稱取各個組分:
[0066]PBT:30% ；
[0067]低收縮填料為蒙脫土:19% ；[0068]相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0069]聚醯亞胺纖維:40% ；
[0070]增韌劑為馬來酸酐接枝POE:5% ；
[0071]分別為抗氧劑1098:0.2% ；
[0072]潤滑劑OP 蠟:0.3% ；
[0073]偶聯劑NDZ-311:0.5% ；
[0074]製備步驟與實施例1相同，不重複描述。
[0075]實施例4:
[0076]按如下質量比稱取各個組分:
[0077]PBT:30% ；
[0078]低收縮填料:9%，分別為ABS:4%，蒙脫土:5% ;相容劑為馬來酸酐接枝ABS:5% ；
[0079]聚醯亞胺纖維:50% ；
[0080]增韌劑為馬來酸酐 接枝EPDM:5% ；
[0081]抗氧劑1098:0.2% ;
[0082]潤滑劑OP 蠟:0.3% ；
[0083]偶聯劑NDZ-2Ol:0.5% ；
[0084]製備步驟與實施例1相同，不重複描述。
[0085]實施例5:
[0086]按如下質量比稱取各個組分:
[0087]PBT:20% ；
[0088]低收縮填料:9%，分別為PC:4%，蒙脫土:5% ；
[0089]相容劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝ABS:5% ；
[0090]聚醯亞胺纖維:60% ；
[0091]增韌劑為馬來酸酐接枝POE:5% ；
[0092]抗氧劑IO98:0.2% ；
[0093]潤滑劑OP 蠟:0.3% ；
[0094]偶聯劑KH55O:0.5% ；
[0095]製備步驟與實施例1相同，不重複描述。
[0096]以上5個實施例的性能檢測如下表所示:
[0097]
【權利要求】
1.一種聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，按重量百分比，由以下組分組成:
PBT:1% ~80% ； 低收縮填料:1%~20%， 相容劑:1%~10%, 聚醯亞胺纖維:30~60%， 增韌劑:0%~10%, 其他助劑:0%~5%。 所述低收縮填料為高分子填料如ABS、AS、PC、PE或礦物填料如蒙脫土的一種或幾種。
2.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述的聚醯亞胺纖維為自產PI纖維，以ODA和PMDA為原料，通過溶液縮聚而成，再經過脫單、脫泡、溼法紡絲、熱醯亞胺化處理，得到PI纖維，所製得的PI纖維拉伸強度1.0~2.5GPa，拉伸模量100 ~150GPa。
3.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述的相容劑為KH550，馬來酸酐接枝ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝的SMA的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述的增韌劑為:馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝EPDM —種或幾種，馬來酸酐或甲基丙烯酸縮水甘油酯的接枝率為1%~20%。
5.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述的阻燃劑為無滷阻燃劑，為磷系阻燃或硼酸鹽的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述其他助劑包含抗氧劑、潤滑劑、偶聯劑等；抗氧劑為受阻胺類抗氧劑、受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的一種或幾種；潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、蒙旦酯蠟的一種或幾種，偶聯劑為矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料，其特徵在於，所述的PBT特性粘度為0.8-1.0dl/g，熔融溫度為225~2400C ο
8.根據權利要求1所述的聚醯亞胺纖維增強PBT複合材料的製備方法，包括以下步驟: (I)、按權利要求1的重量百分比稱取原材料，將PBT、低收縮填料、相容劑、增韌劑等加入高速混料機，滴入分散油後，混合5~IOmin ; (2)、將其他助劑加入高速混料機，與步驟(I)所得混合物在高混機繼續混合5~lOmin，得到共混物料； (3)將共混物料加入雙螺杆擠出機熔融擠出，溫度為180~240°C，雙螺杆長徑比為36~56,主機轉速為100~600rmp ;同時在餵料口加入聚醯亞胺纖維。
【文檔編號】C08L79/08GK103756268SQ201310746804
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】徐東, 王春華 申請人:安徽科聚新材料有限公司