一種玻纖增強pet工程塑料及其製造方法
2023-06-03 10:00:06 1
專利名稱：一種玻纖增強pet工程塑料及其製造方法
技術領域：
本發明屬於高分子工程塑料改性及成型加工領域，涉及一種玻纖增強PET工程塑料及其製備方法。
背景技術：
聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種熱塑性聚酯類的結晶性高分子聚合物，由於其力學性能突出，生產成本低，在飲料瓶、薄膜等消費品領域具有廣泛應用。作為工程塑料使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯及玻纖複合材料存在以下缺點在常用的加工模溫(70 HO0C )下結晶速度過慢，成型周期長；抗衝擊性能差；加工性能差。提高結晶速率是改善PET加工性能的關鍵，相應的各種成核劑體系成為人們研究的對象。無機成核劑如金屬氧化物、金屬鹽類化合物及某些礦物粉在粒徑較小時(低於3 μ m)，需加入部分結晶促進劑配合使用，且在較高模溫和較長保壓時間才會取得良好效果，有機成核劑褐煤蠟酸鈉鹽雖然有良好成核效果，但得到的複合材料熱變形溫度仍不高， 說明在PET複合材料中結晶並不理想。一些聚合物類成核劑如乙烯與不飽和羧酸鹽的共聚物、苯乙烯的衍生物與共軛二烯烴的共聚物等由於生產成本高、難以工業化等原因鮮為人應用。
發明內容
本發明的目的是針對PET工程塑料一次加工成型出現的結晶速率慢，熱變形溫度低，需要後退火處理，成型周期長等缺點，提供一種可快速結晶且具有高熱變形溫度的玻纖增強PET工程塑料及其製備方法。本發明首次採用一種有機改性的層狀矽酸鹽作為PET的成核劑來提高PET工程塑料的結晶速度，不僅大大提高了結晶速度和熱變形溫度，而且同時利用了層狀納米粒子的增強作用，也使PET工程塑料的強度和模量得到進一步的提高。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料，該材料由以下組分按重量份數組成(1)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET) 50-85份(2)玻璃纖維(GF)5-45 份(3)成核劑0. 5-8 份(4)潤滑劑0.3-1 份(5)抗氧劑0.2-0. 5 份所述的成核劑為有機改性的層狀矽酸鹽粉末，其製備方法是在層狀矽酸鹽的片層中插入並接枝一些小分子聚合物，如聚乙烯、聚己內醯胺或環氧基化合物等。優先的，選用環氧基化合物插層並接枝的層狀矽酸鹽。接枝的小分子聚合物含量為成核劑總量的5 60%，優先的，用量為10 30%。所述的成核劑的用量優選1 3份。
所述的潤滑劑為脂肪酸之類化合物、脂肪酸皂類化合物、聚矽氧烷類化合物或由以上潤滑劑組成的混合物。所述的抗氧劑為受阻酚類、含磷抗氧劑或由以上抗氧劑組成的複合抗氧劑。一種上述聚玻纖增強對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料的製備方法，包括以下工藝步驟(1)將充分乾燥的聚對苯二甲酸乙二醇酯與成核劑、潤滑劑、抗氧劑按重量配比在高速攪拌機中混合均勻；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖由計量餵料器送入雙螺杆擠出機；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯玻纖複合材料粒料。所述的擠出機的溫度設定為220 280°C，轉速設定為30-100r/min。所述的步驟⑴中充分乾燥是在烘箱中設定溫度為120°C，烘3小時或以上。由以上技術方案可以看出，本發明有以下優勢(1)本發明添加了有機改性層狀矽酸鹽粉末成核劑，可有效提高PET結晶速率，減少了後續工藝對模溫，保壓時間的要求，有利於節能減排，縮短了成型周期。使用傳統成核劑，一般注射打樣條時，模具溫度在70°C，保壓時間IOs以上，複合材料可有效結晶，熱變形溫度達到120°C，而採用本發明，在模具溫度20-40°C，保壓時間k就可達到這種效果。(2)本發明添加了有機改性層狀矽酸鹽粉末，有效提高了複合材料的熱變形溫度。(3)這種有機改性層狀矽酸鹽粉末可以與PET發生接枝反應，有效提高了複合材料的抗衝擊性，減少了增韌劑的使用，降低了生產成本。(4)這種有機改性層狀矽酸鹽粉末與褐煤蠟酸鈉鹽等有機成核劑相比，生產成本低廉，使用方便。
具體實施例方式以下將會結合實施例對本發明內容作出說明，而不是對發明內容加以限制。實施例1(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯85公斤，接枝20%聚乙烯的層狀矽酸鹽成核劑8公斤，潤滑劑硬脂酸鈣0. 8公斤，抗氧劑1010 0. 5公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17 μ m, 15公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255 °C，轉速設定為IOOr/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例2(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯60公斤，接枝35%聚己內醯胺的層狀矽酸鹽成核劑 0. 6公斤，潤滑劑硬脂酸鋅0. 8公斤，抗氧劑10760. 5公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，40公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255 °C，轉速設定為IOOr/ min ；
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(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例3(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯55公斤，接枝20%環氧基化合物的層狀矽酸鹽成核劑2公斤，潤滑劑褐煤酸乙二醇酯1公斤，抗氧劑1010 0. 8公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，45公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255°C，轉速設定為50r/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例4(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯75公斤，接枝30%環氧基化合物的層狀矽酸鹽成核劑2. 5公斤，潤滑劑褐煤蠟酸0. 3公斤，抗氧劑1076 0. 2公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，25公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255°C，轉速設定為50r/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例5(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯50公斤，接枝35%聚己內醯胺的層狀矽酸鹽成核劑 0. 6公斤，潤滑劑硬脂酸鋅0. 8公斤，抗氧劑1076 0. 5公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，50公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255°C，轉速設定為60r/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例6(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯95公斤，接枝20%聚乙烯的層狀矽酸鹽成核劑4公斤，潤滑劑硬脂酸鈣0. 8公斤，抗氧劑10100. 5公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17 μ m，5公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240，255，275，275，255 °C，轉速設定為75r/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。對比例1(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯60公斤，潤滑劑硬脂酸1公斤，抗氧劑1010 0. 8公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，40公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255°C，轉速設定為50r/min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。對比例2(1)將聚對苯二甲酸乙二醇酯60公斤，褐煤蠟酸鈉鹽成核劑0. 5公斤，潤滑劑聚二甲基矽氧烷1公斤，抗氧劑1076 0. 8公斤倒入高速攪拌機中混合；(2)經計量餵料器送入雙螺杆擠出機，玻纖直徑17μπι，40公斤由計量餵料器送入雙螺杆擠出機，擠出機一至六區溫度為220，240, 255，275，275，255°C，轉速設定為50r/ min ；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯工程塑料粒料。實施例和對比例性能測試結果將上述各實施例和對比例得到的粒料在110-140°C鼓風烘箱中徹底烘乾3-5小時，再將乾燥粒子在80T注塑機上制樣，模溫維持室溫左右O0-40°C )，保壓時間設定為5 秒。力學測試及熱力學測試樣條及測試方法按ASTM標準制定。表1列出上述所有實施例和對比例的試樣測試結果。表 權利要求
1.種玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於各組分及重量份數為苯二甲酸乙二醇酯 50-85份；玻璃纖維成核劑潤滑劑抗氧劑5-45 份； 0. 5-8 份； 0. 3-1 份； 0. 2-0. 5 份。
2.根據權利要求1所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述的成核劑為有機插層改性的納米層狀矽酸鹽。
3.根據權利要求2所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述的有機插層改性的納米層狀矽酸鹽的製備方法是在層狀矽酸鹽的片層中插入並接枝一些小分子聚合物。
4.根據權利要求3所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述的層狀矽酸鹽來自蒙脫土、累脫石、綠脫石、富鉻綠脫石、貝得石、皂石、鋰皂石、鋅皂石、斯皂石、斑脫土、伊利石、高嶺土、或其組合；所述的蒙脫土選自鈉基蒙脫土、鋰基蒙脫土、鋅基蒙脫土、鎂基蒙脫土、鈣基蒙脫土或其組合。
5.根據權利要求1所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述的潤滑劑為脂肪酸類化合物、脂肪酸皂類化合物、聚矽氧烷類化合物或由以上潤滑劑組成的混合物。
6.根據權利要求1所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述的抗氧劑為受阻酚類、含磷抗氧劑或由以上抗氧劑組成的複合抗氧劑。
7.根據權利要求1所述的玻纖增強PET工程塑料，其特徵在於所述玻璃纖維的直徑為 10-17 μ m。
8.一種製備權利要求1所述的玻纖增強PET工程塑料的方法，其特徵在於包括步驟(1)將充分乾燥的聚對苯二甲酸乙二醇酯與成核劑、潤滑劑、抗氧劑按重量配比在高速攪拌機中混合均勻；(2)經計量餵料器將上述混合物送入雙螺杆擠出機，再經由計量餵料器將玻璃纖維送入雙螺杆擠出機；(3)雙螺杆擠出樣條經水冷、風乾、切粒，得到聚對苯二甲酸乙二醇酯玻纖複合材料粒料。
9.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於所述的步驟(1)中充分乾燥是在烘箱中設定溫度為120°C，烘3小時或以上。
10.根據權利要求8所述的製備方法，其特徵在於所述的擠出機的溫度設定為220 280°C，擠出機轉速為30-100r/min。
全文摘要
本發明涉及一種可快速結晶的玻纖增強聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)工程塑料及其製備方法。該工程塑料由以下組分按重量比在雙螺杆擠出機製得的PET樹脂50-85份，玻璃纖維5-45份，有機改性的層狀矽酸鹽成核劑0.5-8份，潤滑劑0.3-1份，抗氧劑0.2-0.5份。本發明使用有機改性的納米層狀矽酸鹽成核劑，不僅有效提高了PET結晶速率，同時結合了層狀納米材料的增強作用，明顯提高了工程塑料的抗衝擊性能，熱變形溫度，避免了後熱處理工藝，縮短了成型周期。
文檔編號C08K13/06GK102558781SQ20101058785
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者吳超 申請人:合肥傑事傑新材料股份有限公司