一種高性能工程塑料/聚酯型TPU合金材料及其製備方法與流程

2023-10-22 14:23:37

本發明涉及材料科學領域，尤其是一種高分子材料及其製備方法。

背景技術：

本發明選用的工程塑料為as、ps、abs、pc、pbt、pmma，都具有良好的剛性。這些材料想要得到高強高韌的複合材料是很難做到的，都是通過加入含有彈性體的接枝物進行玻纖增強改性，但是其韌性提高不大，比如：像as或pc加入玻纖後的缺口衝擊強度比不上原材料的缺口衝擊強度。目前，採用長纖維增強技術既能降低材料的成本，又能大幅度提高材料的力學性能和「浮纖」現象；但是普通的tpu粘度較大、熔融指數較小、流動性較差及硬度低，使其製備改性植物纖維增強tpu受到限制。

技術實現要素：

本發明的目的是：提供一種工程塑料/聚酯型tpu合金材料，利用聚酯型tpu與工程塑料（as、ps、abs、pc、pbt、pmma）兩者間優異的相容性，採用高流動性聚酯型tpu來解決工程樹脂不易浸潤玻璃纖維的問題；通過加入流動改性劑和甲基丙烯酸乙酯可以改善玻纖的「浮纖」現象以及玻纖與樹脂的界面強度，它能提高合金材料的強度及剛性，大幅提升其韌性，改善其缺口敏感性以及其加工性能，擴展其應用範圍，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：一種高性能工程塑料/聚酯型tpu合金材料，按質量份數計算，包括聚酯型tpu15～25份，改性植物纖維30～60份，工程塑料20～45份，甲基丙烯酸乙酯3～6份，鄰苯二甲酸酐0.4～0.6份，聚四氫呋喃0.8～1.2份以及月桂酸二乙醇醯胺0.4～0.6份。

所述的聚酯型tpu的熔融指數為25-55g/10min，200℃/2.16kg，且tpu的邵氏硬度（a）為65～85。

所述的工程塑料為as、ps、abs、pc、pbt、pmma。

所述的甲基丙烯酸乙酯為苯乙烯-馬來酸酐共聚物（sma）或苯乙烯-馬來酸酐接枝物。

所述的鄰苯二甲酸酐為長鏈多官能團酯。

所述的聚四氫呋喃為等量的對苯二酚二羥乙基醚和間苯二酚二羥乙基醚組成。

按上述的質量份數取各組分；將工程塑料(as、ps、abs、pc、pbt、pmma)及聚酯型tpu乾燥備用；將乾燥後的工程塑料(as、ps、abs、pc、pbt、pmma)、聚酯型tpu、甲基丙烯酸乙酯、月桂酸二乙醇醯胺、流動性改性劑及聚四氫呋喃混合均勻後，進行共混擠出，通過實現連續改性植物纖維擠出的裝置對長玻璃纖維進行浸漬，冷卻後切粒成8～12mm的顆粒，獲得高性能工程塑料/聚酯型tpu合金材料。

雙螺杆擠出機的螺杆加工溫度為175～200℃，實現連續改性植物纖維擠出的裝置溫度為215～235℃。

工程塑料、甲基丙烯酸乙酯、聚酯型tpu合金材料的乾燥溫度為80℃，時間為24h。

所述實現連續改性植物纖維擠出的裝置具體是採用申請人在之前申請的申請號為「201110453139.8」的發明專利申請中公開的裝置。

與現有技術相比，本發明選擇了高流動的聚酯型tpu，其熔融指數為25-55g/10min(200℃/2.16kg)，且tpu的邵氏硬度（d）為65～85，通過向該工程塑料/tpu合金中加入流動性改性劑來改善基體樹脂的流動性，從而解決工程塑料因流動性差不易浸潤玻璃纖維的缺陷；通過加入含有羥基的聚四氫呋喃來改善因加工過程導致tpu材料分子量降低的缺陷。本發明工藝簡單，操作方便，效益高，適合於進行工業化生產。

具體實施方式

為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，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。

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的實施例1：高強高韌tpu與苯乙烯基複合材料，按質量份數計算，包括聚酯型tpu25份，改性植物纖維30份，工程塑料45份，苯乙烯-馬來酸酐共聚物3份，鄰苯二甲酸酐0.6份，聚四氫呋喃1.2份以及月桂酸二乙醇醯胺0.6份。

tpu的牌號為2103-80ae，熔融流動速率為25-55g/10min（200℃/2.16kg），且tpu的邵氏硬度（a）為65～85；

玻璃纖維的牌號為4501，直徑為17微米，重慶複合國際公司；苯乙烯-馬來酸酐共聚物的牌號為sma218；鄰苯二甲酸酐的牌號為adp-1200；聚四氫呋喃的牌號為adr4300s；月桂酸二乙醇醯胺的牌號為pub350。

高強高韌tpu與苯乙烯基複合材料的製備方法，按上述的質量份數取各組分：將工程塑料(as、ps、abs、pc、pbt、pmma)及聚酯型tpu乾燥備用；將乾燥後的工程塑料(as、ps、abs、pc、pbt、pmma)、聚酯型tpu與月桂酸二乙醇醯胺、甲基丙烯酸乙酯、流動性改性劑及聚四氫呋喃混合均勻後，進行共混擠出，通過實現連續改性植物纖維擠出的裝置對長玻璃纖維進行浸漬，冷卻後切粒成8～12mm的顆粒，獲得高性能工程塑料/聚酯型tpu合金材料

雙螺杆擠出機的螺杆加工溫度為175～200℃，實現連續改性植物纖維擠出的裝置溫度為215～235℃。

工程塑料、甲基丙烯酸乙酯、聚酯型tpu合金材料的乾燥溫度為80℃，時間為24h。

本發明的實施例2：高強高韌tpu與苯乙烯基複合材料，按質量份數計算，包括聚酯型tpu20份，改性植物纖維40份，苯乙烯基樹脂40份，苯乙烯-馬來酸酐共聚物4份，鄰苯二甲酸酐0.6份，聚四氫呋喃0.9份以及月桂酸二乙醇醯胺0.5份。

製備方法同實施例1。

本發明的實施例3：高強高韌tpu與苯乙烯基複合材料，按質量份數計算，包括聚酯型tpu18份，改性植物纖維50份，工程塑料32份，苯乙烯-馬來酸酐共聚物5份，鄰苯二甲酸酐0.5份，聚四氫呋喃0.8份以及月桂酸二乙醇醯胺0.5份。

製備方法同實施例1。

本發明的實施例4：高強高韌tpu與苯乙烯基複合材料，按質量份數計算，包括聚酯型tpu15份，改性植物纖維60份，工程塑料25份，苯乙烯-馬來酸酐共聚物6份，鄰苯二甲酸酐0.4份，聚四氫呋喃0.8份以及月桂酸二乙醇醯胺0.4份。

製備方法同實施例1。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍。