納米SiO₂/PET工程塑料製品的生產方法

2023-11-03 12:28:57

專利名稱：：納米SiO2/PET工程塑料製品的生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，具體地說，是採用納米Si02/PET複合材#^取工程塑料製品的方法。屬於熱塑性高分子塑料製品生產技術。技術背景f^f苯二甲酸乙二醇酯簡稱PET,是一種性能優良，價格較低的熱塑性高分子材料，它廣泛應用於製作合成纖維、薄膜和飲料瓶等包裝容器。而用它製取諸如汽車、電氣和才W成等工程塑料製品，由於其分子鏈中具有剛性苯環，致使其結晶速率較慢，而阻礙了其在工程塑料上的應用。因此，提高PET的結晶速率，是實現PET在工程塑料上應用的關鍵技術。上世紀80年代，美國杜邦公司通過添加成核劑、成核促進劑和玻璃纖維，成功開發出結晶速率快、注塑模溫低的改性PET工程塑料製品。4旦是，用上述改性PET生產的工程塑料製品的力學性能、電性能和熱性能等，仍然滿足不了工程塑料製品日益提高的指標要求。而本申請人與中科院寧波材料技術與工程研究所，共同研發的由PET改性的納米Si02/PET複合材料，由於在其納米粒子中存在大量的S產活性基因，它與PET高分子鏈的-COOH形成很強的化學鏈，這種強界面結合力，使其具有在原有J^^化學性質和加工性能的同時，更具有優良的物理性能。由於球狀納米Si02加入PET基體中具有顯著的結晶成核作用，提高了PET的結晶度和結晶速率；且其在結晶過程中是異相成核球晶生長過程，而最終形成小而密實的小晶體，因此材料的性質得到改變，使得納米Si02/PET複合材料，具有比普通PET材泮牛更高的強度、韌性和模量，且由於其結晶it^快，而可望實現注塑製品H^莫快，製成品表面光潔的目標，從而解決了PET在工程塑料製品上應用的難題。儘管人們已經認知了納米Si(VPET複合材料所具有的眾多優點，並iMt工業生產中開始應用，諸如由本申請人申請的中國專利授權公告號CN1252124C,公開了採用Si02/PET複合材料製得的工業絲及其製備方法。但據教育部科技查新工作站檢索，採用SKVPET複合材料製取工程塑屏製品的方法，至今尚未見有才艮道。
發明內容本發明旨在提供一種工藝簡易，製成品質量好，適宜於製取^各類工程用納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，以更好地滿Ait^^;^和工業生產的需要。本發明實現其目的的技術方案是一種納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，以每100重量份的^t^:曱酸乙二醇酯中，含有0.5~5.0重量份的單顆粒分軟的、顆粒直徑為10~50nm的J械Si02的Si02/PET複合材津—刀片作為原料，採用通常的注塑/擠出工藝，其創新點在於，在實施注塑/擠出前，先將所述原料進行烘乾處理，使其7^份含量《40ppm後，再經注塑/擠出工序而制，米Si02/PET工程塑料製品。之所以在注塑/擠出前採取對所述納米Si02/PET複合材料實施烘乾處理，且要求其含水量《40ppm,其目的主要在於有效提高製成品的強度和韌性等物理性能，避免製品產生開裂。尤丼對於薄壁塑^'H牛，更加具有必要性。而所述的烘乾處理，本發明所優選的是，將所述原料納米Si02/PET複合材料，置於真空幹miSl熱風乾燥箱內，在130。C-165。C溫度範圍內烘乾46小時。但不局限於此。只要在經所述烘乾處理後所述原料的水份含量《40ppm的其它除溼方法，都是可以的。例如採用所述原料與熱空^hi^:動的烘乾方法，其溫度和烘乾時間，可以明顯降低。'但沐發明所給出的烘乾方法的設^^投資是比豐支j氐的，工藝^^乍也比豐支方^f更。本發明還主張對所用原料納米Si02/PET複合材料，實施改性處理、即所述經烘乾處理的原料，還與用來提高製成品阻燃性能的阻燃劑、用來提高製成品強度和耐熱性能的無>^璃纖維和用來提高結晶速率和結晶度的專用成核劑三者中的一種或二種或三種組成復配物料；且所述復配物料通過均勻攪拌後，i^A擠出機，在工作區溫度控制在24O。C280。C範圍內的^f牛下，經擠出才;Ut^而得改性料;再將所述改'lt^在80°C~120。C溫度範圍內烘乾1~4小時；然後再將通過乾燥處理的所述改性料，經注塑/擠出工序製取主程塑料製品。其目的顯然在於進一步提高納米Si02/PET工程塑料製品的阻燃性能，機械強度和耐熱性能以及結晶速率和結晶度，且有效實現生產過程的脫模決，收縮率小，製成品表面光潔，無翹曲變形和不開裂等目的。本發明優選的所述阻燃劑是十溴1苯醚和三氧化二銻的復配阻燃劑，其復配重量份比例是，十溴二聯苯醚三氧化二銻=3:1;所述原術+與所述復配阻燃劑的復配重量份比例是100:5-10,由》b^成復配物料；且所述復配物料，經80。C9(TC溫度範圍內烘乾1~2小時待用。但不局限於此。所述的復配阻燃劑的復配重量份比例，是以某一重量例如lkg為l份，分別稱取十溴4苯醚3份即3kg,三氧化二銻1份即1kg復酉己組成復配阻燃劑。全文所述重量份比例的含義都與jtbf目同。本發明優選的所述無4^L璃纖維是長纖或短纖；所述原津牛與所述無^e皮璃纖維的復配重量份比例是100:10~30,由otb^I成復配物料；且所述復配物料，經9O。C-100。C溫度範圍內烘乾23小時待用。但不局限於此。本發明優選的所述專用核劑是聚醚或苯曱酸納或滑石粉；所述原料與所述專用成核劑的復配重量份比例是1000:2~5，由jtb^I成復配物料待用。但不局限於此。本發明進一步優選的所述原料納米Si02/PET複合材料與所述聚醚的復配重量份比例是1000:2;所述原料與所迷苯曱酸鈉的復配重量份比例是1000:3;所述原料與滑石粉的復配重量份比例是1000:4。但不局限於此。這裡應當說明的是，本發明特別主張採用聚醚，其次是苯曱酸鈉，一般不主張採用滑石粉。儘管滑石賴4介廉、成本低，但其生產過程的環境較差。、本發明並不排除所述三種專用成核劑的復S己佳月，也就說，可以採用所述三種專用成核劑三者中的一種或二種或三種。應當說明的是所述三種專用成核劑復配使用，只要是復配合理，其效果同樣ijf艮好的。上述技術方案得以實施後，本發明所具有的工藝筒易，脫模快，製成品質量好，適用範圍廣，適合大批量工業化生產等沐泉，是顯而易見的。.，圖l是本發明一種M實施方式的工藝^^呈圖；圖2是本發明另一種M實施方式的主藝流牙呈圖。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步說明，但不局限於此。製備用於製得本發明納米Si(VPET工壽呈塑料製品的原料納米SiO>ET複合材料的方法。請參讀由本申請人申請的授權公告號CN1252124C,用納米Si02聚酯複合材料製得的工業絲及其.製備方法的實施例1。實施例1,如附圖1所示。製備納米Si02/PET工程塑料製品，諸如塑料才M^件。其生產步驟是(1)原料納米Si02/PET複合材料烘乾處理。將所述原料置於熱風乾燥箱內，在150。C溫度^f牛下，烘乾5小時，檢測其含7伴iiJij《40ppm，出箱待用。(2)模塑成型。將經烘乾的納米&02/PET複合材料，置入螺杆式注塑機，採取通常的PET注塑工藝，製得納米Si02/PET工程塑料製品。實施2，如附圖l所示。製備納米Si02/PET塑料棒料或板件。其生產步驟是除了採用螺杆式擠出才"卜，其它均與實施l相同。實施3，參讀附圖2。製備阻燃納米Si02/PET工程塑料製品。其生產步驟是，(1)原料納米Si02/PET複合材料烘乾處理。將所述原料置於真空乾燥箱內，在135。C溫度^f牛下烘乾6小時，檢測其含水率《40pmm，出箱待用。(2)製備阻燃劑。取3重量份十溴4苯醚和1重量份三氧化二銻復配成復配阻燃劑。(3)製備復配物料。將第一步驟製備的烘乾納米Si(VPET複合材料，與第二步驟製備的復配阻燃劑，按重量份100:5比例稱重複配，通過均勻攪拌成復配物料；再將所述復配物料置入烘箱內，在9(TC溫度條件下烘乾2小時，出箱待用。(4)改性處理。將第三步驟製備的復配物料，置入螺杆式擠出積造粒，螺筒各區溫度控制在240。C-28(TC範圍內，經擠出後切粒，製得具有增強阻燃性能的納米Si02/PET複合材料改性料粒子。(5)改性料粒^t共幹處理。將第四步驟製備的改'^H"粒子置入烘箱內，在ll(TC12(TC溫度條件下，烘乾34小時。(6)模塑成型。將第五步驟製備的烘千改性料粒子，置入螺杆式注塑機，採用通常的PET注塑工藝，製備阻燃納米Si02/PET工程塑料製品。實施例4，如附圖2所示。製備增強耐熱納米Si02/PET工程塑料製品，其生產步驟是(1)原料Si02/PET複合材料烘乾處理。與實施3的第一步驟相同。(2)製備復配物料。將第一步驟製備的烘乾納米Si02/PET複合材料與增強無璃短纖維，按重量份100:25比例復配通過均勻攪拌成復配物料；再將所述復配物料置入烘箱內，在90。C溫度條件下烘乾2小時。出箱待用。(3)改性處理。將第二步驟製備的復配物料，置入螺杆式擠出枳造粒，螺筒各區溫度控制在240匸28(TC範圍內，經擠出後切粒。製得具有高強度性能的納米Si02/PET複合材料改性料粒子。待用。(4)改性料粒子烘乾處理。與實施例3的第五步目同。(5)模塑成型。與實施例3的第六步目同。從而製得增強耐熱納米Si02/PET工程塑料製品。實施5，如附圖2所示。製備具有高結晶速率、高結晶度而脫^莫快、表面光潔度好的納米Si(VPET工程塑料製品。其生產步驟是(1)原料Si02/PET複合材料烘乾處理。與實施例3的第一步翻目同。(2)製備復配物料。將第一步驟製備的烘乾納米Si02/PET複合材料與專用成核劑聚醚，按重量份1000:2比例復配，通過均勻攪拌成復配物料。(3)改性處理。將第二步驟製備的復配物料，置入螺杆式擠出才xat粒，螺筒各區溫度控制在240。C28(TC範圍內，經擠出後切粒，製得具有高結晶速率和高結晶度的納米Si02/PET複合材料改性料粒子。(4)改性料粒子烘乾處理。與實施例3的第五步驟相同。(5)、模塑成型。與實施例3的第六步目同。從而製得高結晶速率、高結晶度且f^莫快、表面光潔的納米Si02/PET工程塑粒製品。實施例6，如附圖2所示。製備具有高強度、高阻燃性能、高結速速率和高結晶度iLf^莫快、表面光潔、不翹曲變形、不會開裂的納米Si02/PET工程塑料製品，其生產步驟是(1)原料納米Si02/PET複合材料烘乾處理。與實施例3第一步目同。(2)製備阻燃劑。與實施例3第二步驟相同。(3)製備復配物料。將如實例3第二步驟所製備的阻燃劑，和無鹼3皮璃短纖維、專用成核劑聚醚，按實施例3、4、5所給出的重量份比例，與第一步驟製備的烘乾納米Si02/PET複合材料，經充分攪拌成復配物料後；再將所述復配物料置入烘箱內，在卯。C溫度條件下烘乾2小時待用。(4)改性處理。將第三步驟製備的復配物料，置入螺杆式擠出機，螺筒各區溫度控制在24(TC28(TC範圍內，經擠出後切粒，製得具有高強度、高阻燃性能和高結晶速率、高結晶度的納米Si02/PET複合材料改性料粒子。(5)改性料粒子烘乾處理。與實施例3第五步目同。(6)模塑成型。與實施例3第六步驟相同。從而製得具有高強度、高阻燃性能、高結晶速率、高結晶度且恥漠快、表面光潔、不翹曲變形、不會開裂的Si02/PET工程塑料製品。如本發明的最佳實施例6所述的納米SiCVPET複合材料改性津+的各項技術性能指標如下表檢驗結果tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8至於用於所述改性的添加物阻燃劑、無磁3皮璃纖維和專用成核劑，是加三者中的一種，還是二種，還是三種，以及其加入量的多少，可以根據所製取的工程塑料製品的技術要求而決定。上述納米Si02/PET複合材料改性料，用於製得的工程塑一牛製品，更能達到脫3莫快、成形收縮率小、表面光潔yl好、無翹曲變形，不會開裂，因此適宜於製取^各類注塑製品和擠出製品。且其具有更高的初械性能、電性能、熱性能和阻燃性能。適用於製成各種汽車、電器、電子、積4成類等工程塑料制口口o4v發明主張所述注塑的工藝^ia:螺筒各區溫度控制在24CTC~270°C範圍內；噴嘴溫度為260。C27(TC;模具溫度控制在80。C以上，且模具溫度由高溫至低溫的降溫過程，應保持中速冷卻降溫，使所述改性材料ii^結晶完善，以保證製成品的機械性能和成型效果；注塑壓力控制在60~80Mpa範圍內，且其保壓>50%注塑壓力，背壓為200~400Kpa。權利要求1、一種納米SiO2/PET工程塑料製品的生產方法，以每100重量份的聚對苯二甲酸乙二醇酯中，含有0.5～5.0重量份的單顆粒分散的，顆粒直徑為10～50nm的球狀SiO2的SiO2/PET複合材料切片作為原料，採用通常的注塑/擠出工藝，其特徵在於，在實施注塑/擠出前，先將所述原料進行烘乾處理，使其水份含量≤40ppm後，再經注塑/擠出工序而製取納米SiO2/PET工程塑料製品。2、根據權利要求l所述的納米SiCVPET工程塑料製品的生產方法，其特M於，所述烘乾處理，是將所^^、料置於真空幹^il熱風千燥箱內，在130匸~165"C溫度範圍內烘乾4~6小時。3、根據權利要求l所述的納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，其特徵在於，所述經烘乾處理的原料，還與用來提高製成品阻燃性能的阻燃劑、用來提高製成品強度和耐熱性能的無皿璃纖維和用來提高結晶速率和結晶度的專用成核劑三者中的一種或二種或三種組成復配物料；且所述復配物料通過均勻攪拌後，i^A擠出機，在工作E溫度控制在24(TC-280"C範圍內的^f牛下，經擠出才;ut粒而得改性料；再將所述文性料在8ox:-i2ox:溫度範圍內烘乾14小時；然後再將通過乾燥處理的所述改性料，經注塑/擠出工序製取工程塑射'J品o4、4艮據權利要求3所述的納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，其特4￡^於，所述阻燃劑是十溴1苯醚和蘭氧化二銻的復配阻燃劑，其復配重量份比例是，十澳二眹苯醚^氧化二銻=3:1;所述原料與所述復配阻燃劑的復配重量份比例是100:5~10,由此構成復配物料；且所述復配物料，經80°C~90。C溫度範圍內烘千1~2小時待用。5、根據權利要求3所述的納米SKVPET工程塑料製品的生產方法，其特徵在於，所述無^璃纖維是長纖或短纖；所述原料與所述無璃纖維的復配重量份比例是100:10~30;由此構成復配物料；且所述復配物料，經90°C~IO(TC溫度範圍內烘乾2~3小時待用。6、根據權利要求3所述的納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，其特徵在於，所迷專用成核劑是聚酸或苯曱酸納或滑石粉；所述原料與所述專用成核劑的復配重量份比例是1000:2~5,由此構成復配物料待用。7、根據權利要求6所述的納米Si02/PET工程塑料製品的生產方法，其特徵在於，所述原料與所述聚醚的復配重量份比例是1000:2;所述原料與所述苯甲酸鈉的復配重量份比例是1000:3;所述原料與滑石粉的復配重量份比例是1000:4。全文摘要本發明公開了一種納米SiO2/PET工程塑料製品的生產方法，以納米SiO2/PET複合材料切片為原料，採用通常的注塑/擠出工藝，以其在注塑/擠出前，先將所述原料烘乾，使其水份含量≤40ppm為主要特徵。且通過加入適量的阻燃劑，無鹼玻璃纖維和專用成核劑作改性處理，使所製取的工程塑料製品，具有更高的物理性能和工藝性能，更適合製備各類工程塑料製品。本發明具有工藝簡易，脫模快，製成品質量好、適用範圍廣，適合大批量工業化生產等特點。文檔編號C08K3/22GK101270223SQ20081002355公開日2008年9月24日申請日期2008年4月3日優先權日2008年4月3日發明者雲華,吳慶祝,平崔,田興友,羅志毅,釗蒙,袁玉芝,金嘉銘申請人:常州兆隆合成材料有限公司