一種用於NMT技術的低粘度聚酯工程塑料及其製備方法與流程
2023-10-04 10:50:44 4
本發明涉及一種聚酯工程塑料及其製備方法，特別涉及一種用於NMT技術的低粘度聚酯工程塑料及其製備方法。
背景技術：
NMT(Nano Molding Technology)技術，是將金屬與塑料一體化結合的納米注塑成型技術。一般常將金屬經化學液(酸、鹼)刻蝕，在表面形成連續的納米孔洞(20-30nm)，再經T處理使胺類物質(水合肼、乙二胺、氨基甲酸酯等)留在納米孔洞中。注塑時，樹脂熔體中的極性基團與金屬表面納米孔洞中的胺類物質發生化學反應，產生「錨定效果」，從而使二者牢固結合在一起。該技術在簡化生產工藝的同時使產品更為輕薄，廣泛應用於手機天線、手機殼體、筆記本外殼等電子電器產品中。
當前NMT技術中所使用的金屬材料多為鋁、鎂及其合金，樹脂材料則以玻纖填充聚苯硫醚(PPS)和玻纖填充聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為主。PPS與金屬結合力優異，但加工困難，難以提供彩色；PBT流動性好，易於加工成型，PBT容易染色，結合力沒有PPS材料好，同時玻纖填充PBT材料粘度高，衝模困難，冷卻快結晶快，不利於PBT與金屬間的粘結強度。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明的目的之一是提供一種用於NMT技術的低粘度聚酯工程塑料。本發明的低粘度聚酯工程塑料通過主體聚酯PBT、低粘高分子、輔助增韌劑、玻璃纖維的復配使得製得的塑料具有較低的粘度，與金屬間結合力優異，同時具有優異的剛性。
為達上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種用於NMT技術的低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
PBT例如為22份、28份、35份、40份、50份、60份、70份、78份等。
低粘高分子例如為4份、7份、10份、15份、20份、26份等。
玻璃纖維例如為24份、33份、38份、45份、52份、59份等。
增韌劑例如為4份、7份、11份、15份、19份、25份等。
熱穩定劑例如為0.08份、0.15份、0.4份、0.8份、1.5份、2.2份、2.7份等。
本發明所述的低粘度聚酯工程塑料，其製備過程通過主體聚酯PBT、低粘高分子、輔助增韌劑、玻璃纖維、熱穩定劑復配使用實現。
添加低粘高分子使玻纖填充PBT材料粘度大幅度降低，衝模順利，利於排氣，使PBT材料結晶化速度減慢，增加了聚酯與金屬間結合力；同時賦予製品優異的剛性。
作為優選，本發明所述的低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
作為優選，本發明所述的低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，還包括抗氧劑和/色粉；優選抗氧劑0.05-2份，例如為0.08份、0.15份、0.3份、0.5份、0.7份、1.0份、1.8份、2.5份等，更優選抗氧劑0.1-1份。色粉的量可根據需要添加合適的量。
優選地，本發明所述的聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
優選地，本發明所述的聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
所述聚酯樹脂包括主體聚酯PBT。
優選地，所述低粘高分子物質的特性粘度為1.0-11.0dL/g，例如為1.5dL/g、2.3dL/g、2.8dL/g、3.6dL/g、5.0dL/g、6.3dL/g、7.5dL/g、8.4dL/g、9.1dL/g、9.7dL/g等。
優選地，所述低粘高分子為聚己內酯(PCL)、聚乙丙交酯共聚物(PLGA)、聚丙交酯己內酯共聚物(PLCL)中一種或兩種以上的組合，優選為聚己內酯。
優選地，所述玻璃纖維為經矽烷偶聯劑處理過的短切玻纖，加入玻纖可以顯著降低材料的線膨脹係數。
優選地，所述增韌劑為反應型聚烯烴類增韌劑，優選為聚烯烴-馬來酸酐類共聚物、聚烯烴-乙酸乙烯酯類共聚物、聚烯烴-丙烯酸酯類共聚物、聚烯烴-縮水甘油酯類共聚物、聚烯烴-丙烯酸酯類-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物中的一種或兩種以上的組合，進一步優選為乙烯-丙烯酸甲酯/丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。本發明加入的增韌劑不僅可以改善聚酯間的相容性，提高材料韌性，而且賦予材料更高的極性，有利於注塑時聚酯熔體與金屬表面胺類物質充分反應。
優選地，所述熱穩定劑為有機錫類熱穩定劑、金屬皂類熱穩定劑中的一種或兩種以上的組合，優選有機錫類熱穩定劑。
優選地，所述抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，用以提高材料的熱氧化穩定性。
本發明的目的之一還在於提供一種本發明所述的用於NMT技術的低粘度聚酯工程塑料的製備方法，包括以下步驟：
(1)將本發明所述各組分均勻混合；
(2)將步驟(1)所得混合物加進行熔融共混；
(3)將步驟(2)熔融共混後的物料擠出後冷卻、乾燥、切粒，得到所述用於NMT技術的聚酯工程塑料。
作為優選，本發明所述的製備方法中，步驟(1)中混合使用高速混合機。
優選地，所述混合的時間為2min以上，優選為5-10min。
作為優選，本發明所述的製備方法中，步驟(2)中熔融共混在雙螺杆擠出機中進行。
優選地，熔融共混時的一區溫度為180-190℃，二區溫度為200-210℃，三區溫度為210-220℃，四區溫度為220-230℃，五區溫度為230-240℃，六區溫度為240-250℃，七區溫度為240-250℃，八區溫度為240-250℃，九區溫度為240-250℃，機頭溫度為240-260℃。
優選地，熔融共混時的螺杆轉速為150轉/分鐘以上，優選為250轉/分鐘。
本發明通過優化配方工藝使玻纖填充PBT材料粘度降低，衝模順利，利於排氣，使PBT材料結晶化速度減慢，增加了聚酯與金屬間結合力；同時賦予製品優異的剛性。
本發明提供的用於NMT技術的聚酯工程塑料，其性能可以達到：粘結強度：＞28MPa，250℃條件下粘度：＜130Pa·s，拉伸強度：＞150MPa，衝擊強度：＞120J/m。
具體實施方式
為更好地說明本發明，便於理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下：
實施例1
一種低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
低粘高分子物質為聚己內酯；
增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，商品牌號為阿科瑪公司的AX8900，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)含量為8％；
熱穩定劑為馬來酸錫鹽有機錫熱穩定劑；
抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，抗氧劑168和1010，配比為1:1。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：32MPa，250℃條件下粘度：121Pa·s，拉伸強度：173MPa，衝擊強度：136J/m。
實施例2
一種低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
低粘高分子物質為聚乙丙交酯共聚物；
增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，商品牌號為阿科瑪公司的AX8900，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)含量為8％；
熱穩定劑為硬脂酸鋇金屬皂類熱穩定劑；
抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，抗氧劑168和1010，配比為1:1。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：29MPa，250℃條件下粘度：128Pa·s，拉伸強度：183MPa，衝擊強度：169J/m。
實施例3
一種低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
低粘高分子物質為聚丙交酯己內酯共聚物；
增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，商品牌號為阿科瑪公司的AX8900，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)含量為8％；
熱穩定劑為二烷基錫馬來酸鹽有機錫類熱穩定劑和硬脂酸鋇金屬皂類熱穩定劑的混合(質量比1:1)；
抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，抗氧劑168和1010，配比為1:1。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：30MPa，250℃條件下粘度：125Pa·s，拉伸強度：173MPa，衝擊強度：162J/m。
實施例4
一種低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
低粘高分子物質為聚己內酯、聚乙丙交酯共聚物的混合物(質量比1:1)；
增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，商品牌號為阿科瑪公司的AX8900，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)含量為8％；
熱穩定劑為馬來酸錫鹽有機錫熱穩定劑；
抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，抗氧劑168和1010，配比為1:1。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：35MPa，250℃條件下粘度：115Pa·s，拉伸強度：162MPa，衝擊強度：147J/m。
實施例5
一種低粘度聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
低粘高分子物質為聚己內酯、聚乙丙交酯共聚物、聚丙交酯己內酯共聚物(質量比1:1:1)；
增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物，商品牌號為阿科瑪公司的AX8900，其中甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)含量為8％；
熱穩定劑為硬脂酸鋇金屬皂類熱穩定劑；
抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，抗氧劑168和1010，配比為1:1。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：32MPa，250℃條件下粘度：122Pa·s，拉伸強度：169MPa，衝擊強度：160J/m。
對比例1
一種聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
所述增韌劑、抗氧劑和熱穩定劑與實例5一致。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：13MPa，250℃條件下粘度：182Pa·s，拉伸強度：173MPa，衝擊強度：155J/m。
可見，不添加低粘高分子製得的塑料的粘度較高，粘接強度低，只適用於連接強度要求偏低的製品。
對比例2
一種聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
所述增韌劑為非反應型的熱塑性彈性體乙烯一辛烯共聚物(POE)，商品牌號為Engage 8180。
所述抗氧劑、熱穩定劑與實例5一致。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：30MPa，250℃條件下粘度：120Pa·s，拉伸強度：165MPa，衝擊強度：105J/m。
可見，不使用本發明的反應型聚烯烴類增韌劑，所得到納米注塑PBT材料粘接強度較好，但是衝擊韌性較差，不利於製品跌落測試，具有製品跌落脆裂風險。
對比例3
一種聚酯工程塑料，按重量份數計，包括以下組分：
所述低粘高分子物質、增韌劑、抗氧劑、熱穩定劑與實例5一致。
利用本發明的製備方法製備得到聚酯工程塑料。測試其性能數據結果如下：
粘結強度：20MPa，250℃條件下粘度：118Pa·s，拉伸強度：56MPa，衝擊強度：220J/m。
可見，不添加玻璃纖維製得的塑料衝擊韌性雖高，但連接強度較低，因為玻纖材料熱膨脹係數和金屬更接近。因此，只有本發明的組分PBT、低粘高分子物質、玻璃纖維等配合使用才能取得本發明所要達到的效果。
申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明並不局限於上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。