低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料及製備方法
2023-04-25 17:35:31
專利名稱：低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料及製備方法
技術領域：
本發明涉及樹脂及其製備方法，尤其是涉及一種低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料及製備方法。
背景技術：
聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一種應用日益廣泛的工程塑料，它具有綜合穩定的力學性能，較好的耐水解特性，吸溼性較尼龍等材料低，對電氣及尺寸的穩定性影響極小；耐化學品、溶劑、耐候性均較好；結晶速度比PET等材料快，流動性好，成型性能優良；介電強度高；摩擦係數低，耐磨耗，彎曲蠕變性好；容易製成玻纖增強和阻燃產品。而增強PBT是最早工業化的PBT改性產品之一，玻纖增強PBT是目前最重要的增強PBT材料，相對於純PBT，玻纖的引入提高了 PBT的各項物理性能與耐疲勞強度，降低了材料的吸水性、蠕變和成型收縮率。目前的大部分通常玻纖增強PBT產品的玻纖添加量在10 30wt%之間。隨著工業與製件設計上愈來愈高，這對材料的剛性提出了更高的要求，而在高玻纖含量如>40wt%下聚酯材料會在高溫注塑過程中產生明顯的模垢與白斑狀小分子物質。我們驚訝的發現，這種白霧狀小分子不單單是由於聚酯中的環狀低聚物引起的，並且與玻纖的含量有直接的關係。由於商品化的玻璃纖維需要經過浸潤成束處理，而處理劑主要包括成膜劑、偶聯劑、潤滑劑、以及如抗靜電劑的其他類型添加劑。而玻璃纖維中所確切使用的處理劑配方通常都是由玻璃纖維的生產廠商的專有知識，通常無法知曉。但通過對現有文獻的檢索發現，申請公布號為CN101633567 B、CN1914243B的中國專利中，玻纖的浸潤劑通常是由一些沸點較低的小分子物質組成。在高玻纖含量添加下的聚酯，往往加工溫度需要相應的提高，而這往往會使得小分子更容易會揮發或是分解。另一方面，由於通過處理後的玻纖能與聚酯鏈上的官能團發生反應，增強界面的結合力以提高材料的機械強度。因此如何提供一種平衡物性與表面質量的高含量玻纖增強PBT有著非常重要的實際意義。
發明內容
本專利的目的在於克服現有高玻纖含量增強PBT材料無法提供低摸垢的解決方案，限制了 PBT樹脂在高含量玻纖添加下的表面缺陷，提供一種低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料及其製備方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:第一方面，本發明涉及一種低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含如下重量份數的各組分:PBT樹脂30 60份
玻璃纖維30 60份
反丨、MfUfi徹劑ο.1 ο份
成核劑0.l. 2份
抗氣劑0.2 0.6份
加 :助劑0.1 2份。優選地，所述玻璃纖維為無鹼短玻纖。優選額，所述玻璃纖維為玻璃纖維與消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維的復配物。優選地，所述消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維是通過將玻璃纖維置於500°C恆溫處理3 5h而獲得的。優選地，所述消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維的佔所述復配物總重的重量百分比含量為30 60%。優選地，所述反應型增韌劑為含有甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酸酐、氨基類官能團的增韌劑。優選地，所述成核劑為芳基磷酸鹽、山梨醇、二亞苄基山梨醇、羧酸金屬鹽、滑石粉、納米蒙脫土、二氧化矽、雲母、聚乙烯基環己烷、聚乙烯基環戊烷、木糖醇縮醛、納米改性SiO2、松香酸、松香酸及其鹽類、脫氫揪酸、脫氫揪酸及其鹽的共晶體、松香醯胺、支化肽胺、二環二羧酸及其鹽、酞亞胺中的一種或幾種的混合。優選地，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、有機硫抗氧劑中的一種或幾種。優選地，所述加工助劑為潤滑劑、增塑劑、脫模劑和UV吸收劑中的一種或幾種的混合。優選地，所述潤滑劑為脂肪酸醯胺、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂、石蠟、聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯、乙撐雙硬脂酸醯胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或幾種的混合；所述增塑劑為鄰苯二甲酸、磷酸三甲苯酯、環氧大豆酯中的一種或幾種的混合；所述脫模劑為矽油；所述UV吸收劑為苯並三唑類化合物、受阻胺類化合物、水楊酸衍生物類中的一種或幾種的混合。第二方面，本發明還涉及一種製備上述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料的方法，包括以下步驟:A、按所述組分及其重量份數備料；B、將所述PBT樹脂在120 140°C下乾燥4 6h，然後將所述PBT樹脂、成核劑、反應型增韌劑、抗氧劑以及加工助劑高速攪拌充分混合後，送入雙螺杆擠出機中，在雙螺杆擠出機的中下遊加入所述無鹼短玻纖，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒，得到所述低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料。優選地，所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa ,更優選地，真空度控制在0.08 0.09Mpa。
與現有技術相比，本發明具有的有益效果為:通過對玻纖進行處理有效的控制了在高玻纖含量添加下的小分子問題，製得的高玻纖含量增強PBT材料能非常有效地降低模垢與白霧表面析出現象，成型製品表面優良，同時具有良好的機械性能能，夠為需求高強度併兼顧表面狀況的製件提供支持。因此在家電、消費電子產品、汽車等領域具有非常廣闊的應用前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。下面對本發明提供的具體實施方式
作詳細說明。以下實施例及對比例中，PBT樹脂為由1，4_ 丁二醇與對苯二甲酸縮合聚合而成，特性粘度為0.69 1.0dL/g，購自崑山市百科塑料有限公司。玻璃纖維為無鹼短玻纖HP3786 (直徑11 μ m)、購自PPG公司。處理後的玻纖即消除表面官能團或小分子處理劑的玻纖，是通過將該玻纖置於500度馬弗爐或電爐恆溫處理4小時獲得。
增韌劑中，乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯無規三元共聚物(產品名為Elvaloy PTW),購自DuPont公司；乙烯-丙烯酸甲酯-基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(產品名為Lotader AX8900),購自Arkema公司；乙烯-醋酸乙烯酯二元共聚物；乙烯-丙烯酸酯無規二元共聚物(產品名為29MA03)，購自Arkema公司。抗氧劑中，阻酚類抗氧劑(產品名為抗氧劑246、抗氧劑264、抗氧劑1010、抗氧劑1076和抗氧劑168，購自CIBA精化有限公司)，亞磷酸酯類抗氧劑(磷酸三辛酯，購自上海英婷實業有限公司)，有機硫抗氧劑(硫代二丙酸雙十八醇酯，西亞試劑)。加工助劑中，脫模劑聚乙烯蠟和脫模劑石蠟(廣州市拓羽化工有限公司)，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯(PETS)(南京友好助劑化工有限責任公司)。成核劑XT386 (CIBA精化有限公司)。實施例1本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、成核劑、增韌劑Elvaloy PTW、抗氧劑和加工助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。實施例2
本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑、成核劑和加工助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。 實施例3本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入無鹼玻璃纖維HP3786，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。實施例4本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑、成核劑和加工助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，通過熔融、混煉、擠出、冷卻、乾燥、切粒得到產
品O所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。實施例5本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。實施例6本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。實施例7本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；
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(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為
0.06 0.09MPa。實施例8本實施例的低模垢，優異表面質量的高含量玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入玻璃纖維復配物，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為
0.06 0.09MPa。對比例I本對比例的玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(I)按照表I所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、抗氧劑、成核劑和加工助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入無鹼玻璃纖維HP3786，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。對比例2本對比例的玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(1)按照表1所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、抗氧劑、成核劑和加工助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入無鹼玻璃纖維，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆 擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。對比例3本對比例的玻纖增強材料，包含的組分及各組分的重量份數如表I所示，其製備方法如下:(1)按照表1所示的重量份稱取各原料；(2)將PBT樹脂在120 140°C下乾燥5小時；(3)將PBT樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入無鹼玻璃纖維，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒得到產品。所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠出機內的真空度為0.06 0.09MPa。
權利要求
1.一種低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，包含如下重量份數的各組分:聚對苯.一:Ψ酸丁 —'醇樹脂30 60份玻璃纖維30 60份反應型增_劑0.卜10份成核劑O, I 2份抗氣劑0.2 0.6份加:T:助劑0.1 2份》
2.根據權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述玻璃纖維為無鹼短玻纖。
3.根據權利要求2所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述玻璃纖維 為玻璃纖維與消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維的復配物。
4.根據權利要求3所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維的佔所述復配物總重的重量百分比含量為30 60%。
5.根據權利要求3所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述消除表面官能團或小分子處理劑的玻璃纖維是通過將玻璃纖維置於500°C恆溫處理3 5h而獲得的。
6.根據權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述反應型增韌劑為含有甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酸酐或氨基類官能團的增韌劑。
7.根據權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述成核劑為芳基磷酸鹽、山梨醇、二亞苄基山梨醇、羧酸金屬鹽、滑石粉、納米蒙脫土、二氧化矽、雲母、聚乙烯基環己烷、聚乙烯基環戊烷、木糖醇縮醛、納米改性SiO2、松香酸、松香酸及其鹽類、脫氫揪酸、脫氫揪酸及其鹽的共晶體、松香醯胺、支化肽胺、二環二羧酸及其鹽、酞亞胺中的一種或幾種的混合。
8.根據權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、有機硫抗氧劑中的一種或幾種的混合。
9.根據權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述加工助劑為潤滑劑、增塑劑、脫模劑和UV吸收劑中的一種或幾種的混合。
10.根據權利要求9所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料，其特徵在於，所述潤滑劑為脂肪酸醯胺、硬脂酸鋇、硬脂酸鎂、石蠟、聚乙烯蠟、季戊四醇硬脂酸酯、乙撐雙硬脂酸醯胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或幾種的混合；所述增塑劑為鄰苯二甲酸、磷酸三甲苯酯、環氧大豆酯中的一種或幾種的混合；所述脫模劑為矽油；所述UV吸收劑為苯並三唑類化合物、受阻胺類化合物、水楊酸衍生物類中的一種或幾種的混合。
11.一種製備如權利要求1所述的低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料的方法，其特徵在於，包括以下步驟:A、按所述組分及其重量份數備料； B、將所述PBT樹脂在120 140°C下乾燥4 6h，然後將所述PBT樹脂、成核劑、反應型增韌劑、抗氧劑以及加工助劑高速攪拌充分混合後，送入雙螺杆擠出機中，在雙螺杆擠出機的中下遊加入所述無鹼短玻纖，最後通過螺杆的輸送、剪切和混煉，物料熔化、複合，再經擠出、拉條、低溫冷卻、切粒，得到所述低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料。
12.根據權利要求11所述的製備方法，其特徵在於，所述雙螺杆擠出機的餵料轉速控制在350 450rpm，各分區溫度保持在200 245°C，螺杆轉速為350 450rpm，雙螺杆擠出機上的真空泵控制擠 出機內的真空度為0.06 0.09MPa。
全文摘要
本發明公開了一種低模垢、優異表面質量的高含量玻纖增強材料及製備方法，包括以下重量份的各組分聚對苯二甲酸丁二醇酯30～60，玻璃纖維30～60，反應型增韌劑0～10，成核劑0.1～2，抗氧劑0.2～0.6，助劑0.5～1。本發明還提供其製備方法按重量份稱取各組分；將聚酯樹脂在90～110℃下乾燥4～6小時；將聚酯樹脂、增韌劑、抗氧劑和助劑混合均勻後置於雙螺杆擠出機中，在擠出機下遊加入無鹼玻璃纖維，通過熔融、混煉、擠出、冷卻、乾燥、切粒即得。本發明採用部分未經過浸潤劑處理的玻纖與經過浸潤劑處理的玻纖復配添加，並進一步在體系中加入反應性的助劑，產品物性優良，解決了高含量玻纖添加下，小分子容易析出影響表面質量並產生模垢的缺點。
文檔編號B29C47/92GK103232685SQ20131015409
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優先權日2013年4月27日
發明者羅鵬, 李強, 羅明華, 辛敏琦 申請人:上海錦湖日麗塑料有限公司